CN108757856B - 多级偏心齿轮传动变速装置 - Google Patents

多级偏心齿轮传动变速装置 Download PDF

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Abstract

一种多级偏心齿轮传动变速装置,包括:箱体;连键轴;偏心套,套装在连键轴上,偏心套包含沿外周均匀等分且沿轴向间隔布置的偏心结构,各偏心结构偏心量相同;外齿轮,每个偏心结构的外周上都安装有一个对应的外齿轮;齿圈,每个外齿轮外周上依次套装有至少一层齿圈,各齿圈中的内齿、外齿在径向的偏心方向与所在的第一偏心结构的偏心方向一致,且同一层的齿圈的内齿、外齿的偏心量相同;销轴,对应外齿轮和各层齿圈分别设置有销轴,各销轴与箱体固接,沿轴向延伸穿过对应的外齿轮或齿圈上的销孔,内齿轮,外层齿圈的内齿与内层齿圈的外齿相互啮合,内齿轮与最外层齿圈的外齿啮合,内齿轮与输出轴同轴固接。该装置速比大、承载能力强、效率高。

Description

多级偏心齿轮传动变速装置
技术领域
本发明涉及机械传动技术领域,具体地说,涉及一种多级偏心齿轮传动变速装置,适用于国民经济及国防工业的各个领域,尤其适用于增速或减速速比需求较大的场所。
背景技术
常见的变速机构有平行轴齿轮传动、摆线针轮减速传动、行星齿轮传动、少齿差齿轮传动形式,当要求速比较大时,一般是将上述几种齿轮传动形式串联使用,随着串联级数的增加,传动效率逐步降低,同时还存在以下缺陷。
平行轴齿轮传动,即两个外齿轮或一个内齿轮与一个外齿轮相啮合,这种结构传动时只有一个齿轮啮合承载,即便是采用斜齿轮,最多也仅有1.5个齿啮合承载,当需求速比较大时传递的转矩也大,齿轮承受的载荷增大,极易磨损,齿轮寿命大大缩短。一般当要求平行轴齿轮传动速比较大时,必须通过多级齿轮传动来实现,同时还需加大齿轮模数从而提高齿轮的承载能力,这就造成减速机体积和重量都变大,且外形只能设置为不规则的方形结构,美感不足,且装置重量大大增加。
摆线针轮减速传动,采用若干针齿与摆轮相啮合传动,随着动力传递时间的加长,逐步出现磨损,针齿与摆轮的相对滚动变为滑动,导致磨损加剧,如此反复形成恶性循环,故摆线针轮减速传动并不适用于长期、连续运转工况。尤其速比要求较大时,往往采用多级摆线针轮串联使用,同样使得减速机体积和重量大大增加。
行星齿轮传动和少齿差齿轮传动,因工作时是多齿(至少3个齿)同时啮合,故其承载能力较强,运行非常平稳,可靠性很高,但当要求速比较大时,需要进行2级甚至更多级的串联,导致轴向和径向尺寸都越来越大,结构复杂、体积较大,重量明显增加。
发明内容
为解决以上问题,本发明提供一种多级偏心齿轮传动变速装置,包括:箱体;连键轴;偏心套,套装在连键轴上,所述偏心套包含沿外周均匀等分且沿轴向间隔布置的一个或多个偏心结构,且各偏心结构的偏心量相同;外齿轮,在每个偏心结构的外周上都安装有一个对应的外齿轮;齿圈,在每个外齿轮的外周上依次套装有至少一层齿圈,每一齿圈均包括内齿和外齿,其中,各齿圈中的内齿、外齿在径向的偏心方向与所在的第一偏心结构的偏心方向一致,且同一层的齿圈的内齿、外齿的偏心量相同;销轴,对应外齿轮和各层齿圈分别设置有销轴,各销轴与箱体固定连接,且沿轴向延伸穿过对应的外齿轮或齿圈上的销孔,内齿轮,其中,外层齿圈的内齿与内层齿圈的外齿相互啮合,内齿轮与最外层齿圈的外齿相啮合,所述内齿轮与输出轴同轴固定连接,其中,当连键轴作为输入端,输出轴作为输出端,变速装置为减速装置;当输出轴作为输入端,连键轴作为输出端,变速装置为增速装置。
优选地,偏心结构是两个偏心方向相反的对称偏心形式,或三个互呈120°均匀布置的偏心形式。
优选地,销轴为悬臂固定安装形式,或两端支撑的安装方式。
优选地,关于两端支撑安装方式,从内齿轮的齿轮轴上通过设置支撑轴承沿径向延伸出支撑体,销轴穿过外齿轮的一端固定在所述支撑体上,另一端固定在与箱体固定连接的固定板上。
优选地,销轴均通过对应的支撑轴承安装在所述固定板和所述支撑体上。
优选地,所述内齿轮与输出轴是一体式结构,或分体组装式结构。
优选地,所述连键轴上设置的键是平键、矩形花键或者渐开线花键中的一个。
优选地,连键轴靠向内齿轮的一端通过轴承安装在内齿轮的齿轮轴上。
优选地,所述内齿轮通过轴承安装在箱体的内壁上。
优选地,各轴承是滑动轴承或滚动轴承。
本发明经多级径向偏心齿轮副啮合传动,不仅获得速比大、承载能力强、效率高、传动平稳的变速传动,而且因传动时每对齿轮副均有多齿同时啮合,单个齿轮磨损小、寿命延长、噪音低,变速箱轴向尺寸大大缩短,结构紧凑,具有非常广泛的实用价值。
附图说明
通过结合下面附图对其实施例进行描述,本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1为本发明实施例的中齿圈的偏心示意图;
图2为本发明实施例的设置两重径向偏心、两组180°对称偏心曲拐的多级偏心齿轮传动变速装置的剖视图;
图3为本发明实施例的设置三重径向偏心的多级偏心齿轮传动变速装置的剖视图;
图4为本发明实施例的销轴两端采用轴承支承安装的多级偏心齿轮传动变速装置的剖视图。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本发明所述的多级偏心齿轮传动变速装置的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此,附图和描述在本质上是说明性的,而不是用于限制权利要求的保护范围。此外,在本说明书中,附图未按比例画出,并且相同的附图标记表示相同的部分。
本实施例的多级偏心齿轮传动变速装置采用多重径向偏心齿轮传动副在径向进行组合,形成多级偏心变速,从而实现变速的目的。
本实施例的多级偏心齿轮传动变速装置包含有齿圈,先结合图1来说明齿圈的偏心形式。如图1所示,齿圈6的内圈设置有内齿61,外圈设置有外齿62,且内齿61和外齿62之间具有偏心量。内齿61以x'-y'轴对称;外齿62以x-y为轴对称,即内齿61与外齿62为偏心设置,偏心距为b。第一齿圈6上设置N只第二销孔63,第二销孔63圆心所在的中心圆与外齿62同心设置,即与内齿61同样保持偏心量为b的偏心形式。以下各齿圈的偏心形式都如上所述。
下面来说明该变速装置的结构,如图2所示,多级偏心齿轮传动变速装置包括箱体9、连键轴1、偏心套2、外齿轮4,第一齿圈6和内齿轮8。偏心套2通过键连接安装在连键轴1上,所述偏心套2包含沿外周均匀等分且沿轴向间隔布置的一个或多个偏心结构,且各偏心结构的偏心量a相同。外齿轮4通过第一轴承3套装在每个偏心结构的外周上。在每个外齿轮4的外周上依次套装有至少一层齿圈,图1中以一层第一齿圈6为例进行说明。每一第一齿圈6均包括内齿和外齿,其中,各第一齿圈6中的内齿61、外齿62在径向的偏心方向与所在的偏心结构的偏心方向一致,且各第一齿圈6的内齿与外齿之间的偏心量b相同。
对应外齿轮4设置有第一销轴5,对应第一齿圈6设置有第二销轴7,第一销轴5与箱体9固定连接,第一销轴5可以为悬臂式固定安装结构,即从箱体9延伸出固定板92,第一销轴5的一端穿过该固定板92并固定,第一销轴5的另一端沿轴向延伸穿过外齿轮4上的第一销孔41。并且,各第一销孔41的直径大于第一销轴5的直径。使得第一销孔41的内圆周沿第一销轴5的外周滚动。同样地,第二销轴7也为悬臂式固定安装结构,并沿轴向延伸穿过第一齿圈6上的第二销孔63,并且,各第二销孔63的直径大于第二销轴7的直径,使得第二销孔63的内圆周沿第二销轴7的外圆周滚动。
第一齿圈6的内齿61与外齿轮4相互啮合,内齿轮8与第一齿圈6的外齿62相啮合,所述内齿轮8与输出轴13同轴固定连接。
当动力驱动连键轴1旋转时,连键轴1利用第一偏心套2驱动外齿轮4运动,外齿轮4受到固定安装的第一销轴5的限制不能转动,而是做环摆运动。
同样地,第一齿圈6因受固定安装的第二销轴7的限制也不能作转动,而仅能作环摆运动,第一齿圈6上的外齿62作同步环摆运动时与内齿轮8啮合,从而驱使内齿轮8作连续的旋转运动,实现连续的第二次减速运动。与内齿轮8固定联接的输出轴13作较低转速旋转,实现大速比的低速旋转运动。
若将输出轴13设为输入轴,则输出轴13驱动与之固定联接的内齿轮8作同步旋转运动,内齿轮8与第一齿圈6上的外齿62啮合时驱动第一齿圈6运动,实现第一次增速运动,第一齿圈6因第二销轴7的限制只能作环摆运动,从而驱动与外齿62偏心设置的内齿61作同步环摆运动,内齿61作环摆运动时与外齿轮4啮合,驱动外齿轮4作环摆运动,外齿轮4通过偏心套2的作用驱动连键轴1作高速旋转,实现第二次增速,连键轴1获得较高转速输出。
在一个可选实施例中,如图2所示,在第一齿圈6的外围和内齿轮8之间还套设有第二齿圈19,第二齿圈19的内齿与第一齿圈6的外齿啮合,第二齿圈19的外齿与内齿轮8啮合。同样地,第二齿圈的内齿和外齿之间也沿径向设置有偏心量c,各第二齿圈19的内齿、外齿在径向的偏心方向与所在的偏心结构的偏心方向一致,且各第二齿圈19的内齿与外齿之间的偏心量相同。
同样地,第二齿圈19因受固定安装的第三销轴20的限制也不能作转动,而仅能作环摆运动。
第一齿圈6上的外齿62作同步环摆运动时与第二齿圈19的内齿191啮合,第二齿圈19在销轴20的作用下仅能作环摆运动,第二齿圈19上的外齿192在环摆运动过程中与内齿轮8啮合,驱动内齿轮8作低速的旋转运动,实现第三次减速。
同样地,还可以在第二齿圈19和内齿轮8之间再设置多层齿圈,外层的齿圈的内齿与内层齿圈的外齿啮合,并且,同样通过与箱体固定连接的销轴来穿过该层齿圈的销孔,使各层齿圈都形成环摆运动,可以进行多次降速。
在一个可选实施例中,所述第一销轴5、第二销轴7均可分别设置为N只,N为不小于2的自然数。优选地,第一销轴5、第二销轴7都是沿圆周方向均匀分布的。对应地,在外齿轮4、第一齿圈6和第二齿圈19上都对应分布着销孔。
在一个可选实施例中,所述的第一销轴5、第二销轴7既可以设置为悬臂固定安装形式,也可以设置为利用销轴的两端作支点固定安装。如图2所示,为增加第二销轴5、第三销轴7结构的稳定性,采用了两端有支撑的结构型式。具体说,可以从内齿轮8的齿轮轴81上通过设置第一支撑轴承82沿径向延伸出支撑体83,第一销轴5、第二销轴7穿过外齿轮4的一端可以固定在支撑体83上,另一端与箱体固定连接。有种结构有助于降低磨损,寿命得以延长。
在一个可选实施例中,连键轴1靠向内齿轮8的一端通过第三轴承安装在齿轮轴81上。
在一个可选实施例中,偏心结构可以是双向180°对称偏心、互呈120°均匀布置偏心结构、或N个(360/N)°的均匀等分布置的偏心结构。
在一个可选实施例中,如图3所示,本发明多级偏心齿轮变速机构中偏心套2轴向设置了两个互呈180°对称的曲拐偏心结构,其中每组偏心在径向依次设有相同的外齿轮4、第一齿圈6,其中固定安装在箱体上的第一销轴5同时限制了两只外齿轮4的旋转运动,使得两只外齿轮4只能作180°对称环摆运动;同样地固定安装在箱体上的第二销轴7也同时限制了两个第一齿圈6的旋转运动,使两只第一齿圈6只能作对称环摆运动,两只第一齿圈6将同时驱动内齿轮8作低速旋转运动,这种互呈180°对称驱动的结构型式,能将运动中两组齿轮啮合时产生的作用力相互平衡并抵消,这种结构更加有益于延长齿轮寿命,降低齿轮传动噪音和增加机构的稳定性。
在一个可选实施例中,内齿轮8与输出轴13可以是一体式结构,也可以是分体组装式。
在一个可选实施例中,所述连键轴1上设置的键可以是平键、矩形花键或者渐开线花键。
在一个可选实施例中,内齿轮8通过第二轴承10安装在箱体的内壁上。
在一个可选实施例中,各销轴可以通过支撑轴承安装在固定板92和支撑体83上。例如,第一销轴、第二销轴的一端通过第二支撑轴承15安装在固定板92上,另一端通过第二支撑轴承15安装在支撑体83上。
在一个可选实施例中,各轴承可以是滑动轴承,也可以是滚动轴承。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多级偏心齿轮传动变速装置,包括:
箱体;
连键轴;
偏心套,套装在连键轴上,所述偏心套包含沿外周均匀等分且沿轴向间隔布置的一个或多个偏心结构,且各偏心结构的偏心量相同;
外齿轮,在每个偏心结构的外周上都安装有一个对应的外齿轮;
内齿轮,所述内齿轮与输出轴同轴固定连接,
其特征在于,还包括:
齿圈,在每个外齿轮的外周上依次套装有至少一层齿圈,每一齿圈均包括内齿和外齿,其中,各齿圈中的内齿、外齿在径向的偏心方向与所在的偏心结构的偏心方向一致,且同一层的齿圈的内齿、外齿的偏心量相同;
销轴,对应外齿轮和各层齿圈分别设置有销轴,各销轴与箱体固定连接,且沿轴向延伸穿过对应的外齿轮或齿圈上的销孔,
其中,外层齿圈的内齿与内层齿圈的外齿相互啮合,内齿轮与最外层齿圈的外齿相啮合,
其中,当连键轴作为输入端,输出轴作为输出端,变速装置为减速装置;
当输出轴作为输入端,连键轴作为输出端,变速装置为增速装置。
2.如权利要求1所述的多级偏心齿轮传动变速装置,其特征在于,
偏心结构是两个偏心方向相反的对称偏心形式,或三个互呈120°均匀布置的偏心形式。
3.如权利要求1所述的多级偏心齿轮传动变速装置,其特征在于,销轴为悬臂固定安装形式,或两端支撑的安装方式。
4.如权利要求3所述的多级偏心齿轮传动变速装置,其特征在于,关于两端支撑安装方式,
从内齿轮的齿轮轴上通过设置支撑轴承沿径向延伸出支撑体,销轴穿过外齿轮的一端固定在所述支撑体上,另一端固定在与箱体固定连接的固定板上。
5.如权利要求4所述的多级偏心齿轮传动变速装置,其特征在于,
销轴均通过对应的支撑轴承安装在所述固定板和所述支撑体上。
6.如权利要求1所述的多级偏心齿轮传动变速装置,其特征在于,
所述内齿轮与输出轴是一体式结构,或分体组装式结构。
7.如权利要求1所述的多级偏心齿轮传动变速装置,其特征在于,
所述连键轴上设置的键是平键、矩形花键或者渐开线花键中的一个。
8.如权利要求1所述的多级偏心齿轮传动变速装置,其特征在于,
连键轴靠向内齿轮的一端通过轴承安装在内齿轮的齿轮轴上。
9.如权利要求1所述的多级偏心齿轮传动变速装置,其特征在于,所述内齿轮通过轴承安装在箱体的内壁上。
10.如权利要求1所述的多级偏心齿轮传动变速装置,其特征在于,各轴承是滑动轴承或滚动轴承。
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