CN113898716A - 推力滚齿齿轮变速器和使用此种变速器的装置 - Google Patents

Abstract

本发明是推力滚齿齿轮变速器和使用此种变速器的装置，涉及机械传动领域，其主要目的是针对推力滚齿齿轮这种特殊的活齿齿轮提供一种高效变速器的设计原理，主要技术方案是通过缩短各齿轮啮合点之间的距离，提高推力滚齿齿轮中扭矩的传递效率，与已知的推力滚齿齿轮变速器相比具有效率高，传动更平稳的特点，然后根据以上原理设计了几种推力滚齿齿轮变速器，并且列举出应用场景。

Description

推力滚齿齿轮变速器和使用此种变速器的装置

技术领域

本发明涉及使用推力滚齿齿轮作为零件的少齿差传动装置，属于机械技术领域。

背景技术

少齿差减速器是从行星变速器发展出来的一种变速器，它是由两个齿数相差较小(通常是相差1或2个齿)的齿轮直接啮合，因此减速比较大。应用形式包括平面少齿差传动和锥面齿轮少齿差传动(章动传动)。特殊的啮合关系对齿廓形状提出了特殊的要求，在综合考虑生产公差、安装公差、齿廓接触部分弹性变形和磨损等实际使用情况后，目前摆线针轮的齿廓形状胜出。

最原始的摆线针轮减速器的针齿轮是传统的固定齿齿轮，在这种变速器中摆线齿轮和针齿轮的齿宽比不合理，针齿轮受力能力远低于摆线齿轮，因此人们做出了改进，改变了摆线齿轮和针齿轮的齿宽比，将针齿轮的针齿改成圆柱体的活齿，为了使啮合中保持纯滚动，在针齿上加上了针齿套，这是目前较成熟的应用。

在没有针齿套的摆线针轮减速器中，针齿和针齿壳之间为滑动摩擦，缺陷非常明显，其润滑原理和滑动轴承类似，需要在一定范围内的工作转速下形成油楔来保持润滑，这种设计不适合在反复定位和不断启停的工况下长时间工作。因此人们设计出了带针齿套的减速器，但这也带来了一些无法改进的问题。

在带针齿套的减速器中，针齿套和针齿之间必然有间隙，因此回转间隙必然存在，这导致一系列问题，比如针齿套成为易损件，扭矩重量比较低，抗过载能力弱，响应时间长等等。这也带来应用场景的限制，比如有针齿套的摆线针轮减速器无法在需要快速响应的应用场合获得较高的评价，比如可穿戴机械臂、协作机器人、服务机器人等。类似这种机器的运动轨迹不只是事先设计好的，还需要根据外部环境的变化及时并快速做出响应，但是这种减速器中无法消除的回转间隙必然会拉长响应时间。

针齿套绕针齿做偏心滚动时会扫过针齿的背面，因此针齿和针齿壳之间必须留有空隙，这导致针齿必须悬空。这限制了针齿尺寸，不能过于细长，否则容易发生弯曲，其后果是整个设备无法小型化和微型化，并且减速比也因此受到限制。

以上这些问题同样适用于章动传动，在章动传动中比较有优势的齿廓为球面摆线，除了内锥齿轮的批量制造问题，在传动设计上也存在和平面齿轮一样的问题。

因此可以认为，少齿差传动的发展到了一个瓶颈。本发明旨在解决以上问题，拓展少齿差减速器的应用范围。

目前已为公众所知的推力滚齿齿轮如中国专利申请202011184382.X和201810611813.2和202110391672X，或者中国专利【CN209725128U】中公布的，是在至少两条或更多条相对放置的循环滚道之间，布置有至少两种接触不同滚道的滚动体，滚动体的种类是否相同，由它们是否完全接触相同的滚道来区分，接触滚道不同则不是同一种类的滚动体，接触滚道完全相同则是同一种类的滚动体。不同种类的滚动体的直径不必相等，但应保证每种滚动体被另外一种滚动体均匀隔开，即：每种滚动体旁边都是另一种滚动体。滚动体依次均匀排列形成完整循环，滚动体可相对滚道滚动，其中至少一种滚动体从滚道中露出一部分，露出的部分作为滚齿齿轮的齿。不同种类且相邻的滚动体之间可传递推力，滚道和滚动体可以组合成圆柱滚齿、圆锥滚齿、平面滚齿或其它形状的滚齿。当在传动系统中使用时，其共同特征是：推力滚齿齿轮同时和至少两个齿轮啮合。

因此，基于推力滚齿齿轮的优势，可以将推力滚齿齿轮当做摆线针轮减速器中的针齿轮使用，并且没有滑动摩擦，也不会有针齿套带来的其他问题。但是当推力滚齿齿轮在少齿差减速器中被当做针齿轮使用时，会有一些问题，这些问题不是已知的少齿差减速器会有的问题，比如当推力滚齿齿轮和两个齿数不同的固定齿齿轮啮合时，两个固定齿齿轮的质量不同且轴心距离也不同，还有推力滚齿齿轮中滚动体传递推力不够顺畅导致效率不高的问题。

发明内容

推力滚齿齿轮作为少齿差变速器的传动部件的优势是：可以在没有针齿套的条件下保持纯滚动摩擦，因此有可以消除回转间隙、增加响应敏捷度、增加扭矩、增加过载能力等优势。但是也存在两个问题：1是与推力滚齿齿轮啮合的固定齿齿轮齿数必须不同，也就是两种固定齿齿轮的直径不同，这可能会使两种齿轮的重量不同，而且这两种齿轮与推力滚齿齿轮的轴心距离也不同，因此如果像传统的少齿差减速器一样，在中心两边各放置一个固定齿齿轮，在旋转时比较难以达到动平衡；2是扭矩沿着推力滚齿齿轮的圆弧传递时，当传递的角度超过一定弧度时，传递效率变低，本发明的第一目的是解决以上两个问题，提供一种推力滚齿齿轮变速器的结构，使其更高效并且更容易制造。本发明的第二目的是将这种高效的变速器应用在机械系统中，并列举几种应用场景。

本发明的第一目的：提供一种推力滚齿齿轮变速器的结构，使其更高效并且更容易制造。其技术方案为：在只有一个推力滚齿齿轮的变速器中，这个推力滚齿齿轮和三个或者更多的固定齿齿轮同时啮合，并且齿轮的排列方式在传动时能保持动平衡；作为另一种选择，在一个变速系统中有多个推力滚齿齿轮，每个推力滚齿齿轮分别同时和两个或两个以上的固定齿齿轮啮合，并且整个变速系统在传动时能保持动平衡。

以上方案是本发明人根据推力滚齿齿轮自身的特性并结合实际得出的优化方案。推力滚齿齿轮的特性决定了其必须同时和至少两个齿数不同的固定齿齿轮啮合才能实现传动，如果一个变速系统中只有两个固定齿齿轮，且这两个固定齿齿轮大小不同，则它们的轴心与推力滚齿齿轮的轴心之间的距离也不同，因此较难以获得动平衡。但是如果有两个变速器在同一个变速系统中同步旋转，或者一个推力滚齿齿轮同时啮合的固定齿齿轮数量达到或者超过三个，则整个变速系统可以较容易获得动平衡。这是本发明提出以上方案的原因之一。

本发明提出以上方案的第二个原因是为了发挥推力滚齿齿轮的另一个特性。推力滚齿齿轮可以沿自身的滚道通过滚动体和滚齿之间的推力传递扭矩，但当传递扭矩的弧度接近或者超过90°，传递效率有较明显降低。如果使用传统的摆线针轮减速器的布局方式，仅仅使用两个固定齿齿轮并在两个对称的方向上排列，传递扭矩所需要弧度的难以低于90°，因此使用本发明的方案还可以缩小推力滚齿齿轮传递扭矩所需要的弧度，如果将两个齿数不同的固定齿齿轮同步啮合在推力滚齿齿轮的同一个齿上，传递扭矩所需要的弧度将更小，推力滚齿齿轮的优势将能得到更好的发挥。

需要强调的是：本发明提出的在一个推力滚齿齿轮中使用多个齿轮的方案，或者在一个变速系统中有多个推力滚齿齿轮，每个推力滚齿齿轮分别同时和两个或两个以上的固定齿齿轮啮合，以上方案和已知的在少齿差减速器中或者行星齿轮变速器中增加多个齿轮的方案不同，本方案旨在解决推力滚齿齿轮在传动中的问题，而这些问题在其他齿轮系统中是没有的，本技术方案的目的性和针对性非常明确。这种推力滚齿齿轮变速器的原理可应用于平面少齿差传动、章动传动或其它传动装置。

本发明的优势是：多个齿数不同的固定齿齿轮同时做偏心运动较易获得动平衡，且啮合点靠近后推力滚齿齿轮中的滚动体沿滚道传递扭矩的效率会得到提升。即：三个或者更多个齿数不同的固定齿齿轮同时和同一个推力滚齿齿轮啮合，此方案可以提高推力滚齿齿轮中扭矩沿圆周传递的效率；作为一种等效的方案是：在有多个推力滚齿齿轮组成的变速系统中，每个推力滚齿齿轮至少和两个齿数不同的固定齿齿轮啮合，且至少同时啮合在同一个齿上，此方案也可以提高推力滚齿齿轮中扭矩沿圆周传递的效率。同时以上两个方案都容易使变速系统获得动平衡。

根据本申请提出的推力滚齿齿轮变速器结构，可设计一种推力滚齿齿轮变速器，其特征是：和推力滚齿齿轮啮合的固定齿齿轮至少有两组，每组至少有两个齿轮，同一组内的固定齿齿轮齿数相同，不同组的固定齿齿轮的齿数不同，以上齿轮都同时和推力滚齿齿轮啮合，作为一种可选但不必须的固定齿齿轮的排列方案是：同一组固定齿齿轮在传动时能保持动平衡状态。

当每一组齿数相同的固定齿齿轮都可以保持动平衡后，各组叠加后整个变速器也能获得动平衡。因此这种设计最少需要四个固定齿齿轮，推力滚齿齿轮上最少有四个啮合点，各啮合点之间的距离变短，传动效率提高。

根据本申请提出的推力滚齿齿轮变速器结构，可以设计出一种推力滚齿齿轮变速器，其特征是：和推力滚齿齿轮啮合的固定齿齿轮至少有两组，其中一组至少有一个齿轮，另一组至少有两个齿轮，同一组内的固定齿齿轮齿数相同，不同组的固定齿齿轮的齿数不同，以上齿轮都同时和推力滚齿齿轮啮合，其中齿轮的分布方法包括但不限于：在径向剖面上各个固定齿齿轮的轴心连线可以组成一个三角形；作为一个可选但不必须的选项：这个三角形的角度可调整，以适应不同齿轮的重量。这种设计最少可以有三个齿轮，成本比四个齿轮的低，传动效率也比只有两个齿轮的高。

根据本申请提出的推力滚齿齿轮变速器结构，可以设计出一种推力滚齿齿轮变速器，其特征是：和推力滚齿齿轮啮合的固定齿齿轮至少有两组，每组至少有两个齿轮，同一组内的固定齿齿轮齿数相同，不同组的固定齿齿轮的齿数不同，以上齿轮都同时和推力滚齿齿轮啮合，其中包含的固定齿齿轮排列方案是：每组中的每一个固定齿齿轮都至少有一个另外一组中的固定齿齿轮与之同时啮合在推力滚齿齿轮的至少同一个齿上，由于两个齿轮齿数不同，它们啮合的齿数也不相同，推力滚齿齿轮可以将扭矩均匀的传递给两个齿轮，显然这样的设计使得传递扭矩所需的距离较短，提高了传动效率。

根据本申请提出的推力滚齿齿轮变速器结构，可以设计出一种推力滚齿齿轮变速器，其特征是：和推力滚齿齿轮啮合的固定齿齿轮至少有两组，每组至少有两个齿轮，同一组内的固定齿齿轮齿数相同，不同组的固定齿齿轮的齿数不同，以上齿轮都同时和推力滚齿齿轮啮合，在径向剖面上，将相同组固定齿齿轮的轴心连线，则连线会通过推力滚齿齿轮的轴心，其中包含的可选但不必须的固定齿齿轮排列方案是：两组齿轮成“十”字交叉排列。

根据本申请提出的推力滚齿齿轮变速器结构，可以设计出一种推力滚齿齿轮变速系统，其特征是：推力滚齿齿轮变速系统中至少有两个推力滚齿齿轮，每个推力滚齿齿轮至少有两个且齿数不同的固定齿齿轮与之啮合，传动时整个变速系统保持动平衡，变速系统中的推力滚齿齿轮的轴线可以是平行的，或者是同在一条直线上，或者是交叉线的。作为其中一种可选但不必须的选项是：两个推力滚齿齿轮的轴线在同一条直线上，在每个推力滚齿齿轮中至少有两个齿数不同的固定齿齿轮与之啮合，且啮合在推力滚齿齿轮的至少同一个齿上，形成两个偏心的变速装置，以上两个偏心变速装置的质心偏离方向相反并且对称，从而在传动时形成动平衡，其中优选的是输入轴和输出轴的位置分别在中间和两端。即从中间输入且从两边输出，或者从两边输入且从中间输出。

根据本申请提出的推力滚齿齿轮变速器结构，可以设计出一种推力滚齿齿轮变速系统，其特征是：推力滚齿齿轮变速系统中至少有两个推力滚齿齿轮，每个推力滚齿齿轮至少有两个齿数不同的固定齿齿轮与之啮合，两个推力滚齿齿轮分别形成两个变速器，且整个变速系统能保持动平衡，其中一个变速器中齿数多的齿轮不自转，齿数少的齿轮自转输出，另一个变速器中与之相反，齿数少的齿轮固定不自转，齿数多的齿轮自转输出，因此整个变速系统可以输出方向相反的两个扭矩。这种设计可以应用于机械的抓握部件或夹持部件等，可以由变速器直接驱动，不需要增加连杆等设计。作为一种选项，当在两个相反的扭转方向上分别设置连杆或者等效的机构来来驱动同一个机械臂或同一个转动机构时，两边连杆的有效长度比例和变速器中固定齿齿轮的齿数比相等，以此来获得方向相反但同步的扭矩去驱动机械精确运动。

根据本申请提出的推力滚齿齿轮变速器结构，可以设计出一种推力滚齿齿轮变速系统，其特征是：包含推力滚齿齿轮的齿差变速器中包含输入轴和输出轴，其特征是：输入轴与一个行星变速器连接，且连接方式包括但不限于可以在大齿圈、行星架、太阳齿轮三者之中的两者之间切换，或者可以在三者之间切换，连接方式切换的方法包括但不限于使用机械式换挡器或者可根据设定条件自动换挡的换挡器。其中优选的是输入轴和行星变速器之间的连接至少可以在太阳齿轮和行星齿轮架两者之间切换，其目的是可以通过较简单的结构获得同向的两个变速比，使其在档位切换时更平顺和快捷。

根据本申请提出的推力滚齿齿轮变速器结构，可以设计出一种推力滚齿齿轮变速器中固定齿齿轮的齿廓曲线，其特征是：固定齿齿轮齿廓曲线使用了包括但不限于摆线或者摆线的等距曲线中的一种，上述摆线包括平面摆线或者球面摆线。平面摆线或者平面摆线的等距曲线可以应用于平面少齿差变速器中，球面摆线或者球面摆线的等距曲线可以应用于章动传动中。

自此，本发明解决了推力滚齿齿轮变速器中扭矩传递的效率问题和动平衡问题，因此本发明的第一目的达成。

本发明的第二目的是将这种高效的变速器应用在机械系统中，并列举几种应用场景。其技术方案为：根据本申请提出的推力滚齿齿轮变速器原理，可以应用于平面少齿差传动、章动传动或其它传动装置。这种变速器的应用范围包括但不限于与涡轮机配合使用；或者与电动机配合使用。显而易见的好处是，可以在较小的空间和较小的重量下获得较大的传动比和较大的扭矩。

将本发明提出的推力滚齿齿轮变速器与发动机组合，可以组成动力输出模块。这种动力输出模块的应用范围，包括但不限于应用在螺旋桨或者机械关节处，其中机械关节包括但不限于可穿戴机械臂，或者人机协同机械装置，抓握式机械，或者其他机械臂关节处，或者车辆转向系统中，或者飞行器转向舵传动系统中，或者船只转向舵传动系统中，或者其他转向对准系统中。

至此，本发明的第二目的达成。

参照附图，通过以下实施方式的描述，本发明的优势会进一步明确。附图及附图说明是为了具体说明本发明的优势，不能限制本发明的保护范围。

附图说明

图1是在推力滚齿齿轮变速器中使用常规摆线针轮变速器中固定齿齿轮的排列方法。

图2-3是本发明中固定齿齿轮的一种排列方法，图2-1是图2-3的方法中1号齿轮的摆放位置，图2-2是图2-3的方法中2号齿轮的摆放位置，图2-3是把图2-1和图2-2中齿轮叠加后的示意图。

图3是按照图2-3中推力滚齿齿轮变速器传动原理的示意图。

图4是按照本发明中提出的原理设计固定齿齿轮的另一种排列方法。

图5是按照本发明中提出的原理设计固定齿齿轮的另一种排列方法。

图6是按照本发明中提出的原理设计的一种机械关节，其中图6-1是这种机械关节的传动原理图，图6-2是这种机械关节的安装示意图。

图7按照本发明中提出的原理设计的一种抓握式机械关节，其中图7-1是这种机械关节的传动原理图，图7-2是这种机械关节的安装示意图。

图中符号说明：A1——第一组固定齿齿轮中的1号齿轮；A11——A1齿轮的轴心；A2——第一组固定齿齿轮中的2号齿轮；A21——A2齿轮的轴心；B1——第二组固定齿齿轮中的1号齿轮；B11——B1齿轮的轴心；B2——第二组固定齿齿轮中的2号齿轮；B21——B2齿轮的轴心；C1——第一偏心变速器；C2——第二偏心变速器；D1——推力滚齿齿轮；D2——推力滚齿齿轮的轴心；E1——滚动体；E11——1号滚动体；E12——2号滚动体；E2——滚齿；E21——1号滚齿；E22——2号滚齿；E23——3号滚齿；E24——4号滚齿；F1——主曲轴；F21——第一副曲轴；F22——第二副曲轴；F23——第三副曲轴；F24——第四副曲轴；G1——第一输入齿轮；G2——第二输入齿轮；H1——固定盘；H2——第一输出轴；H3——第二输出轴；J1——第一机械臂；J2——第二机械臂；J3——第三机械臂；P——安装孔；T——扭矩传动方向。

具体实施方式

参照附图说明本发明优势和本发明的优选实施方式。

图1是在推力滚齿齿轮变速器中使用常规摆线针轮变速器中固定齿齿轮的排列方法，也是中国专利申请202011184382.X和201810611813.2和202110391672X，或者中国专利【CN209725128U】中所推荐的方法。在一个推力滚齿齿轮中相对放置了两个齿数不同的固定齿齿轮A1和B1。由于A1和B1齿数不同，所以直径也不同，两个齿轮的轴心A11和B11距离推力滚齿齿轮的轴心D2的长度也不同，要想维持动平衡必须在齿轮重量上做出特别的设计，增加了设计和生产成本。由于推力滚齿齿轮变速器的传动原理是推力滚齿齿轮中的滚齿和滚动体可以沿滚道传递扭矩，也就是A1齿轮和B1齿轮之间通过滚齿和滚动体之间的推力来实现传动。由图1中可见：要实现从A1齿轮向B1齿轮沿扭矩传动方向T传递推力时，至少需要从A1齿轮所啮合的最后一个滚齿1号滚齿E21开始向B1齿轮啮合的第一个滚齿E22传动，推力需要通过转换较大的角度，如果需要向3号滚齿E23传动，所需改变的角度更大，这是推力滚齿齿轮变速器传动效率难以提升的重要原因。

图2-3是本发明中固定齿齿轮的一种排列方法，图2-1是图2-3的方法中齿轮A1的摆放位置，图2-2是图2-3的方法中齿轮B1的摆放位置，图2-3是把图2-1和图2-2中齿轮叠加后的示意图。由图2-3中可知：齿轮A1和齿轮B1排列在推力滚齿齿轮轴心D2的同一侧，做同向的摆轴运动，且啮合的顶点位置同为滚齿E24。本案例中，A1齿轮和B1齿轮做同向的摆轴运动时，A1齿轮啮合的最后一个滚齿是E22，B1齿轮同侧啮合的最后一个滚齿是E21，推力只需要通过中间的滚动体E11和E12等转换角度，总角度小于已知的推力滚齿齿轮变速器，而且在滚齿E21到E24之间还有多个滚齿是A1齿轮和B1齿轮共同啮合的，所以总体传动效率提升。

图3是按照图2-3中推力滚齿齿轮变速器传动原理的示意图。在推力滚齿齿轮D1中放置有四个固定齿齿轮，分别是A1、A2、B1、B2。A1和A2是同一组齿轮，它们齿数相同；B1和B2是另一组齿轮，它们之间齿数也相同，A组和B组之间的齿数不同。这四个齿轮由主曲轴F1带动做偏心运动，两组各自都达到了动平衡，因此整体也是动平衡状态的。A1和B1啮合的顶点是同一个滚齿，A2和B2啮合的顶点是另一个相同的滚齿，当A1和A2的自转被固定时，B1和B2可以自转输出扭矩，当B1和B2的自转被固定时，A1和A2可以自转输出扭矩。

图4是按照本发明中提出的原理设计固定齿齿轮的另一种排列方法。推力滚齿齿轮中放置了三个齿轮：A1、B1、B2，三个齿轮按三角形排列，它们的轴心A11、B11、B21在推力滚齿齿轮轴心D2的三个不同方向，B1和B2是齿数相同的齿轮，它们和A1齿数不同，可以通过调整三角形的角度来达到动平衡。B1齿轮啮合的顶点是滚齿E21，B2齿轮啮合的顶点是E22，A1齿轮在同侧啮合的最后一个齿是滚齿E23，当三个齿轮做同向偏心运动时，E21和E22向E23传动需要转变的角度少于只有两个固定齿齿轮的变速器，所以效率也能得到提升。

图5是按照本发明中提出的原理设计固定齿齿轮的另一种排列方法。推力滚齿齿轮中放置了两组固定齿齿轮，A组和B组，A组中包括齿轮A1和A2，B组中包括齿轮B1和B2，相同组内齿轮的齿数相同，不同组内的齿轮齿数不同，四个齿轮按十字形排列，它们的轴心A11、A21、B11、B21在推力滚齿齿轮轴心D2的四个不同方向且两两对称，各自达到动平衡。由本图中案例可见，齿轮A1啮合的滚齿E22，和B2啮合的滚齿E21距离较近，齿轮A2啮合的滚齿E24，和B1啮合的滚齿E23距离也较近，因此传动效率得到提升。

特别说明，在以上案例中为了让图片更为直观，各个齿轮齿数相差较大，所以各个齿轮最后啮合的滚齿相隔较远，当齿数更接近时，各个齿轮共同啮合的滚齿数量会更多，且最后一个啮合滚齿之间的距离也较近。本发明在传动效率上的优势机械行业的从业人员应当能够理解，并不是按照本发明提出的方法，各个啮合齿之间的距离只能做到这么大，而是实际能够做到非常小。

图6是按照本发明中提出的原理设计的一种机械关节，其中图6-1是这种机械关节的传动原理图，图6-2是这种机械关节的安装示意图。图6-1中左侧虚线框内是第一偏心变速器C1，右侧虚线框内是第二偏心变速器C2。C1和C2中各有一个推力滚齿齿轮，两个推力滚齿齿轮同轴，且通过主曲轴F1连接在一起。C1中有齿数不同的固定齿齿轮A1和B1，A1和B1啮合的顶点相同。C2中有齿数不同的固定齿齿轮A2和B2，A2和B2啮合的顶点相同。四个齿轮中A1和A2齿数相同，B1和B2齿数相同，在主曲轴F1的带动下做偏心运动，且能达到动平衡。其中B1通过副曲轴F23链接在固定盘H1上，B2通过副曲轴F22链接在固定盘H1上，H1固定在外壳上，B1和B2都不能自转。A1通过副曲轴F21链接在输出轴H3上，A2通过副曲轴F24链接在输出轴H2上。当第一输入齿轮G1带动第二输入齿轮G2，并使主曲轴F1转动时，H2和H3输出同向且同步的扭矩。

图6-2是图6-1中这种机械关节的安装示意图，两个偏心变速器C1和C2安装在第一机械臂J1上。和图6-1中的原理相同，由第一输入齿轮G1通过第二输入齿轮G2带动主曲轴F1转动，F1带动C1和C2内的固定齿齿轮做偏心运动，在输出轴H2输出扭矩，H2通过安装孔P安装在第二机械臂J2上，从而控制机械臂的摆动。

图7按照本发明中提出的原理设计的一种抓握式机械关节，其中图7-1是这种机械关节的传动原理图，图7-2是这种机械关节的安装示意图。图7-1和图6-1中相同，左侧虚线框内是第一偏心变速器C1，右侧虚线框内是第二偏心变速器C2，C1和C2中各有一个推力滚齿齿轮，两个推力滚齿齿轮同轴，且通过主曲轴F1连接在一起。C1中有齿数不同的固定齿齿轮A1和B1，A1和B1啮合的顶点相同。C2中有齿数不同的固定齿齿轮A2和B2，A2和B2啮合的顶点相同。四个齿轮中A1和A2齿数相同，B1和B2齿数相同，在主曲轴F1的带动下做偏心运动，且能达到动平衡。图7-1中和图6-1不同的是，图7-1中右侧C2中的固定齿齿轮A2和B2互换了位置，且在图7-1中A2通过副曲轴F22链接在固定盘H1上，B2通过副曲轴F24链接在输出轴H2上，所以在本案例中，当第一输入齿轮G1通过第二输入齿轮G2带动主曲轴F1转动时，输出轴H2和输出轴H3分别向不同的方向转动。

图7-2是图7-1这种机械关节的安装示意图。第一偏心变速器C1的输出轴H3安装在第一机械臂J1上，第二偏心变速器C2的输出轴H2安装在第二机械臂J2上，C1和C2上的固定盘H1安装在第三机械臂J3上，J3上还安装了第一输入齿轮G1。当第一输入齿轮G1通过第二输入齿轮G2带动主曲轴F1转动时，输出轴H2和输出轴H3分别向不同的方向转动，从而控制J1和J2同时抓握或者松开。

根据本发明所提出的推力滚齿齿轮变速器原理还可以设计出其他具体案例和应用，不再列举。以上具体案例不构成对本发明保护范围的限制。

Claims (10)

1.滚推力滚齿齿轮变速器，其特征是：

在只有一个推力滚齿齿轮的变速器中，这个推力滚齿齿轮和三个或者更多的固定齿齿轮同时啮合，并且齿轮的排列方式在传动时能保持动平衡；作为另一种选择，在一个变速系统中有多个推力滚齿齿轮，每个推力滚齿齿轮分别同时和两个或两个以上的固定齿齿轮啮合，并且整个变速系统在传动时能保持动平衡。

2.根据权利要求书1中所述的一种推力滚齿齿轮变速器，其特征是：

和推力滚齿齿轮啮合的固定齿齿轮至少有两组，每组至少有两个齿轮，同一组内的固定齿齿轮齿数相同，不同组的固定齿齿轮的齿数不同，以上齿轮都同时和推力滚齿齿轮啮合，作为一种可选但不必须的固定齿齿轮的排列方案是：同一组固定齿齿轮在传动时能保持动平衡状态。

3.根据权利要求书1中所述的一种推力滚齿齿轮变速器，其特征是：

和推力滚齿齿轮啮合的固定齿齿轮至少有两组，其中一组至少有一个齿轮，另一组至少有两个齿轮，同一组内的固定齿齿轮齿数相同，不同组的固定齿齿轮的齿数不同，以上齿轮都同时和推力滚齿齿轮啮合，其中齿轮的分布方法包括但不限于：在径向剖面上各个固定齿齿轮的轴心连线可以组成一个三角形；作为一个可选但不必须的选项：这个三角形的角度可调整，以适应不同齿轮的重量。

4.根据权利要求书1中所述的一种推力滚齿齿轮变速器，其特征是：

和推力滚齿齿轮啮合的固定齿齿轮至少有两组，每组至少有两个齿轮，同一组内的固定齿齿轮齿数相同，不同组的固定齿齿轮的齿数不同，以上齿轮都同时和推力滚齿齿轮啮合，其中包含的固定齿齿轮排列方案是：每一组中的每一个固定齿齿轮都至少有一个另外一组中的固定齿齿轮与之同时啮合在推力滚齿齿轮的至少同一个齿上。

5.根据权利要求书1中所述的一种推力滚齿齿轮变速器，其特征是：

和推力滚齿齿轮啮合的固定齿齿轮至少有两组，每组至少有两个齿轮，同一组内的固定齿齿轮齿数相同，不同组的固定齿齿轮的齿数不同，以上齿轮都同时和推力滚齿齿轮啮合，在径向剖面上，将相同组固定齿齿轮的轴心连线，则连线会通过推力滚齿齿轮的轴心，其中包含的可选但不必须的固定齿齿轮排列方案是：两组齿轮成“十”字交叉排列。

6.根据权利要求书1中所述的推力滚齿齿轮变速器，可以设计出一种推力滚齿齿轮变速系统，其特征是：

推力滚齿齿轮变速系统中至少有两个推力滚齿齿轮，每个推力滚齿齿轮至少有两个且齿数不同的固定齿齿轮与之啮合，传动时所有齿轮能保持动平衡，系统中的推力滚齿齿轮的轴线可以是平行的，或者是同一条直线的，或者是交叉线的，作为其中一种可选但不必须的选项是：两个推力滚齿齿轮的轴线相同，在每个推力滚齿齿轮中至少有两个齿数不同的固定齿齿轮与之啮合，且至少啮合在推力滚齿齿轮的同一个齿上，形成两个偏心的变速装置，以上两个偏心变速装置的质心偏离方向相反并且对称，从而在传动时形成动平衡，其中优选的是输入轴和输出轴的位置分别在中间和两端。

7.根据权利要求书1中所述的推力滚齿齿轮变速器，可以设计出一种滚齿齿轮变速系统，其特征是：

推力滚齿齿轮变速系统中至少有两个推力滚齿齿轮，每个推力滚齿齿轮至少有两个齿数不同的固定齿齿轮与之啮合，两个推力滚齿齿轮分别形成两个变速器，且整个变速系统能保持动平衡，其中一个变速器中齿数多的齿轮不自转，齿数少的齿轮自转输出，另一个变速器中与之相反，齿数少的齿轮固定不自转，齿数多的齿轮自转输出，因此整个变速系统可以输出方向相反的两个扭矩，这两个相反的扭矩可以直接驱动夹持机构；同时作为以上方案的一种可选但不必须的选项，当在两个相反的扭转方向上分别设置连杆或者等效的机构来来驱动同一个机械臂或同一个转动机构时，两边连杆的有效长度比例和变速器中固定齿齿轮的齿数比相等，以此来获得方向相反但同步的扭矩并驱动机械精确运动。

8.如权利要求书1或2或3或4或5或6或7中所述的一种推力滚齿齿轮变速器，其特征是：

输入轴或者输出轴与一个行星变速器连接，且连接方式包括但不限于可以在大齿圈、行星架、太阳齿轮三者之中的两者之间切换，或者可以在三者之间切换，其中优选的是输入轴和行星变速器之间的连接至少可以在太阳齿轮和行星齿轮架两者之间切换；连接方式切换的方法包括但不限于使用机械式换挡器或者可根据预设条件自动换挡的换挡器。

9.根据权利要求书1或2或3或4或5或6或7中所述的一种推力滚齿齿轮变速器，其特征是：

固定齿齿轮齿廓曲线使用了包括但不限于摆线或者摆线的等距曲线中的一种，上述摆线包括平面摆线或者球面摆线。

10.根据权利要求书1或2或3或4或5或6或7中所述的一种推力滚齿齿轮变速器，应用在传动系统中，其特征是：

包含推力滚齿齿轮的变速装置，其动力来源包括但不限于涡轮机，或者电动机；其应用场景包括但不限于应用在螺旋桨或者机械关节处，其中机械关节包括但不限于可穿戴机械臂，或者人机协同机械装置，或者其他机械臂关节处，或者机械抓握部件，或者机械手，或者车辆转向系统中，或者飞行器转向舵传动系统中，或者船只转向舵传动系统中，或者其他转向对准系统中。

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