CN1060519A

CN1060519A - 带自锁机构的差动式减速机

Info

Publication number: CN1060519A
Application number: CN 91111038
Authority: CN
Inventors: 李培基
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-11-29
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1992-04-22
Anticipated expiration: 2006-11-29
Also published as: CN1021246C

Abstract

一种带自锁机构的差动减速机，其特点是：偏心轴与电机轴相连并同步旋转，偏心轴上套装有轴承，轴承外套装有行星轮盘，行星轮盘周圆上安装有行星轮齿，行星轮齿与外周套放的内齿圈的三角形内齿相啮合，与行星轮盘相固连的是圆盘形的槽轮，槽轮间隔均布的齿槽内活动插装有自锁活齿，自锁活齿上端与其外套装的自锁角轮的三角形内齿相啮合，其尾端与轴承外圈相顶触，当与槽轮套连的输出轴受到外力矩作用时，行星轮及自锁活齿则对偏心轴产生两个方向相反的等力矩，而使机构达到自锁，当电机输入转矩时，则又重新转动。

Description

本发明涉及一种传动装置，特别是一种带自锁机构的差动式减速机。

目前的少齿差减速机一般由内齿圈、行星轮、与电机相连的偏心轴及输出机构组成，它的行星轮一方面围绕输入轴中心做公转，一方面又绕其自身轴心作反方向自转，然后借助输出机构将行星轮转矩传递给输出轴，其齿形为渐开线齿形和摆线针齿。为了获得最大的减速比，其最少齿数差为一，其齿轮齿数均整数。它的缺点主要是：

第一不能实现1∶10以下的小减速比，而且其速比一定是整数。

第二其输入与输出反向，不能实现输入与输出同向。

第三其机构本身不能自锁，如用以装配建筑用卷扬机时，要依靠外加制动装置。

第四加工困难，成本高。

本发明的目的就在于克服现有技术所存在的上述缺点和不足，而提供一种带自锁机构的，旋转方向可变的，可实现一级减速比达到1∶3～1∶100以上的加工容易的差动式减速机。

本发明的目的是这样实现的：偏心轴与电机轴相连并同步旋转，偏心轴上套装有轴承，轴承外套装有行星轮盘，行星轮盘周圆上安装有行星轮齿，行星轮齿与外周套放的内齿圈的三角形内齿相啮合，与行星轮盘相固连的是圆盘形的槽轮，槽轮间隔均布的齿槽内活动插装有自锁活齿，自齿活齿上端与其外套装的自锁角轮的三角形内齿相啮合，其尾端与轴承外圈相顶触，当与槽轮套连的输出轴受到外力矩作用时，行星轮及自锁活齿则对偏心轴产生两个方向相反的等力矩，而使机构达到自锁，当电机输入转矩时，则又重新转动。

由上可见，本发明的显著效果是：

由于采用了活齿零齿差的输出机构，可以实现完全的机械自锁。

由于行星轮齿采用的是滚动轴承，它在内齿圈的三角形齿面上做纯滚动，具有较高的效率，当行星轮个数大于内齿圈齿数时，输入与输出同向，反之反向，并可实现1∶10以下的低速比，而且，传动比可以是小数，具有较大的适应性。

由于三角形的内齿较渐开线齿形加工容易，再加上行星轮采用的是现成的标准件，因而成本低，制造、维修方便，寿命长。

本发明的具体结构是由下面实施例及其附图实现的：

图1是本发明的轴向传动原理图。

图2是本发明的结构剖面图。

图3是图2的作用力及自锁条件受力分析简图。

下面将结合附图1～3对本发明的具体结构进行详细地描述;

本发明有与电机1相连的偏心轴2，偏心轴2上套装的轴承3、轴承3外套装有行星轮盘4，与机座固连的内齿圈6及输出轴11，其特征在于：行星轮盘4外周间隔均布安装有滚动轴承式的行星轮5，与各行星轮5依次相啮合的是带有均布间隔三角形内齿6a的内齿圈6，与行星轮盘4固连的是一圆筒形槽轮7，在圆筒形槽轮周边间隔均布的齿槽7a内均活动插装有自锁活齿8，自锁活齿8上端依次与其外套装的自锁角轮9的三角形内齿9a相啮合，自锁活齿8尾端与轴承3外圈相顶触，自锁角轮9与输出轴11套连。参见图1和图2

本发明的结构特征还在于：

a、自锁角轮9的三角形内齿9a及内齿圈6的三角形内齿6a的齿半角α2为40～70度;参见图2

b、自锁活齿8上端呈对称三角形，其齿半角α2与三角形内齿9a的齿半角α2相同，其尾端呈圆弧状，自锁活齿8的个数与自锁角轮9的内齿9a个数相同;参见图2

c、滚动轴承式的行星轮5由销轴10穿固在行星轮盘4的圆周中间，各行星轮5外圆外凸于行星轮盘4的外圆，行星轮5的个数与内齿圈6的三角形内齿6a的个数相差1～3齿。参见图2

本发明的工作原理是：

当有外力作用时，则对输出轴产生一个重力矩MG，该重力矩MG同时作用于与输出轴11相套连的自锁角轮9上，参见图3，并使自锁角轮9产生逆时针转动，使与角轮三角形内齿9a相啮合的自锁活齿8受到一个反作用力N，该力可沿作用点分解成圆周力NP和径向力NR，径向力NR通过自锁活齿作用于偏心轴轴心，而圆周力NP则对槽轮7和行星轮盘4产生一个逆时针转矩MNP，由于MNP的作用，使滚动轴承式的行星轮5受到三角形内齿6a的一个反作用力F，该力可分解成通过偏心轴轴心的径向力FR和圆周力FP，FP对行星轮盘4和槽轮7产生一个顺时针转矩MFP，MFP与MNP形成一对方向相反，大小相等的平衡转矩，并使行星轮盘4处于平衡静止状态。

而径向力NR又可沿偏心轴轴心再次分解成水平分力NRX和通过两个圆心的垂直分力NRY，其中NRY不起作用，而NRX与偏心量a的乘积则产生一个顺时针的偏转阻力矩M1，另一径向力FR与偏心量a的乘积则产生一个顺时针的偏转阻力矩M2，这两个偏转力矩大小相等、方向相反并使机构达到自锁，该对自锁转矩与另一对平衡转矩紧密相关，并形成一个自身的力的平衡系统，以达到最佳的自锁状态。

直到有电机的外输转矩输入时，机构则重新运转。

由于行星轮5的个数与内齿圈6的内齿个数不同，因而就产生了差动，即当行星轮个数多于内齿个数时，则输入与输出同向，当行星轮个数少于内齿个数时，则输入与输出反向。其传动比的计算公式是用行星轮个数比行星轮个数与内齿个数之差，即i＝Z1/（Z1-Z2）因此，其传动比可以是小数。

行星轮与内齿的啮合实际上是滚动轴承圆在平面上的滚动接触，因此，其使用寿命长而便于更换，并具有较高的效率和运动平稳性。

本发明可作为恒功率无级变速机构的配套机构，以使整个机构具有较高的传动效率。同时，它还可单独作为减速器使用，用于提升，起重、电梯和一切不允许输出轴有自由转动的场合。

当高速比时，行星轮齿数量过多不便安装，可采取1∶2或1∶3的缩减法，即用30齿代表60齿或90齿的作用。

当把自锁齿圈6的三角形内齿6a的齿半角α2减小到一定程度时，则可实现不自锁的高效减速功能，这个角度一般比自锁条件下的齿半角小10度左右。

现就图3中所标的符号及计算公式中的各参数说明如下：

i-传动比

Z1-行星轮齿数，即行星轮个数

Z2-齿圈6的三角形内齿6a的齿数

MG-输出轴外加重量物所产生的重力矩，Kg·M

R-行星轮齿端啮合点到中心半径，单位为M

r-自锁活齿齿顶啮合点到中心半径，单位为M

α-行星轮齿端啮合点的压力角

α1-行星轮齿端引线与水平轴线的夹角

α2-自锁齿圈内齿及自锁活齿的齿半角

α3-自锁齿圈内齿啮合位置与水平轴线夹角

a-偏心距，单位为M

M1-阻力矩，即作用在偏心轴上的顺时针转矩。Kg·M

M2-动力矩，即作用在偏心轴上的逆时针转矩。Kg·M

i＝Z1/（Z1-Z2） ……（1）

M1＝（MG/Rcosα）·sinα1·a ……（2）

M2＝（MG/r·cosα2）·sinα2·cosα3·a ……（3）

下面就不同实施例举例说明：

当Z1＝8，Z2＝7时，

应用（1）式，其传动比i＝Z1/（Z1-Z2）＝8/（8-7）＝8

说明了当行星轮齿数大于内齿圈齿数时，其输入与输出同向，其传动比可为整数。

当Z1＝5，Z2＝7时，

应用（1）式，其传动比i＝5/（5-7）＝-2.5

说明了当行星轮齿数小于内齿圈齿数时，其输入与输出反向，并且其传动比可以是小数值。

当MG＝20Kg-M R＝0.125M α＝72.8572°

α1＝27.1428° α2＝60° α3＝45°

r＝0.08M a＝0.005M

应用（2）式和（3）式得出：

M1＝（MG/R·cosα）·sinα1·a

＝（20/0.125·cos72.8572°）·sin27.1428°·0.005＝1.56Kg·M

M2＝（MG/r·cosα2）·sinα2·cosα3·a

＝（20/0.08·cos60°）·sin60°·cos45°·0.005＝1.53Kg·M

即M1≥M2

阻力矩大于动力矩，加上机构所受外加重力矩MG后所产生的摩擦力矩后，该偏心轴不会向任何方向偏转，机构完全处于力平衡自锁状态，如此时电机输入一转矩，机构即可解锁旋转，其旋转的方向和速度以电机输入转矩为准。

当选用MG＝20Kg·M R＝0.125M α＝55.8572°

α1＝37.1428° α2＝43° α3＝45°

r＝0.08M a＝0.007M 另一组数据时

M1＝（MG/R·cosα）·sinα1·a

＝（20/0.125·cos55.8572°）·sin37.1428°·0.007

＝1.12Kg·M

M2＝（MG/r·cosα2）·sinα2·cosα3·a

＝（20/0.08·cos43°）·sin43°·cos45°·0.007

＝1.15Kg·M

也可满足M1≥M2的自锁条件。

当选用MG＝20Kg·M R＝0.2M α＝82.8572°

α1＝37.1428° α2＝70° α3＝45°

r＝0.08M a＝0.004M 第三组数据时

M1＝（MG/R·cosα）·sinα1·a

＝（20/0.2·cos82.8572°）·sin37.1428°·0.004

＝1.94Kg·M

M2＝（MG/r·cosα2）·sinα2·cosα3·a

＝（20/0.08·cos70°）·sin70°·cos45°·0.004

＝1.94Kg·M

即阻力矩与动力矩相等，也能实现力平衡自锁，从以上不同的实施计算说明了当选用齿半角值α2在40°～70°范围内选用时，都可达到自锁平衡，此时，只要将其它有关参数作相匹配的变化，均能满足发明目的所提出的要求。

上两计算例中的α＝齿形半角α2+齿角差

而齿角差＝（Z1/360°）×2-（Z2/360°）×1.5

＝（8/360）×2-（7/360）×1.5

＝12.8572°

Claims

1、带自锁机构的差动式减速机，有与电机1相连的偏心轴2，偏心轴2上套装的轴承3、轴承3外套装有行星轮盘4，与机座固连的内齿圈6及输出轴11，其特征在于：行星轮盘4外周间隔均布安装有滚动轴承式的行星轮5，与各行星轮5依次相啮合的是带有均布间隔三角形内齿6a的内齿圈6，与行星轮盘4固连的是一圆筒形槽轮7，在圆筒形槽轮周边间隔均布的齿槽7a内均活动插装有自锁活齿8，自锁活齿8上端依次与其外套装的自锁角轮9的三角形内齿9a相啮合，自锁活齿8尾端与轴承3外圈相顶触，自锁角轮9与输出轴11套连。

2、按照权利要求1所述的带自锁机构的差动式减速机，其特征在于：

a、自锁角轮9的三角形内齿9a及内齿圈6的三角形内齿6a的齿半角α2为40～70度;

b、自锁活齿8上端呈对称三角形，其齿半角α2与三角形内齿9a的齿半角α2相同，其尾端呈圆弧状，自锁活齿8的个数与自锁角轮9的内齿9a个数相同;

c、滚动轴承式的行星轮5由销轴10穿固在行星轮盘4的圆周中间，各行星轮5外圆外凸于行星轮盘4的外圆，行星轮5的个数与内齿圈6的三角形内齿6a的个数相差1～3齿。