CN116538248B - 一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，属于传动机构技术领域。一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，包括变速箱，变速箱内转动设置有输入轴和输出轴，输入轴上固定连接有第一齿轮，第一齿轮外侧啮合连接有第二齿轮，第二齿轮上设置有第一转杆，第一转杆转动设置在变速箱内，第一转杆上设置有主动齿轮组件，主动齿轮组件包括与第一转杆固定相连的两个套环，每个套环上均设置有锁定组件；本发明结构简单，简化变速机构的结构的换挡机构，换挡控制简单、传动效率高，大大降低换挡过程中的冲击，有效解决了传统变速机构的缺点，延长了变速器的使用寿命。

Description

一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构

技术领域

本发明涉及传动机构技术领域，尤其涉及一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构。

背景技术

为了改变发动机输出的转速和转矩，齿轮变速机构被大量应用在各种车辆和机械当中，通过切换不同的齿轮组来实现固定或分挡改变输出扭矩和转速。应用变速机构不仅可以改变传动比，满足不同行驶条件对牵引力的需要，使原动机尽量工作在有利的工况下，满足可能的输出速度要求并在较大范围内改变输出速度的大小和输出轴上扭矩的大小，还可以实现倒车行驶、中断动力、空挡运行等要求。

目前，传统的变速机构在换挡时即切换齿轮组时采用拨动齿轮的方法，通过将齿轮拨动到不同的位置来实现不同的传动。但这种传统式的变速机构存在问题：换挡时由于两个需要啮合的齿轮转速不相同，在啮合过程中齿轮碰撞会产生换挡冲击，产生的换挡冲击造成齿轮磨损，降低了齿轮的使用寿命，从而使得变速器的寿命降低，且操作较复杂，传动速率慢。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，包括变速箱，所述变速箱内转动设置有输入轴和输出轴，所述输入轴上固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮外侧啮合连接有第二齿轮，所述第二齿轮上设置有第一转杆，所述第一转杆转动设置在变速箱内，所述第一转杆上设置有主动齿轮组件，所述主动齿轮组件包括与第一转杆固定相连的两个套环，每个所述套环上均设置有锁定组件，两个所述套环分别通过锁定组件活动连接有一挡主动齿轮和二挡主动齿轮，所述第一转杆上还设置有用于驱动锁定组件动作的气动组件，所述变速箱上固定连接有第二转杆，所述第二转杆与输出轴固定相连，所述第二转杆的外侧设置有与一挡主动齿轮啮合的一挡从动齿轮以及与二挡主动齿轮啮合的二挡从动齿轮。

优选的，所述气动组件包括套设在第一转杆上的套管，所述套管内滑动连接有活塞板，所述活塞板与套管的其中一侧内壁之间设置有液压杆，所述气动组件还包括固设在套管外侧且与套管内腔相互连通的导管，所述导管远离套管的一端与套环固定相连。

优选的，所述锁定组件包括开设在套环内的气腔，所述气腔与导管远离套管的一端相互连通管，所述套环内还开设有滑动槽，所述滑动槽内滑动连接有滑动块，所述滑动块与气腔的内壁之间设置有第一弹性元件，所述滑动块背离第一弹性元件的一侧设置有插板，所述一挡主动齿轮和二挡主动齿轮均开设有与插板相配合的插槽。

优选的，所述插板包括与滑动块固连的第一板体，所述第一板体上设置有弹性伸缩杆，所述弹性伸缩杆远离第一板体的一端固定连接有第二板体，所述第二板体活动设置在插槽内。

优选的，所述一挡主动齿轮和二挡主动齿轮上均设置有摩擦曲面，所述第二板体远离弹性伸缩杆的一侧设置有均匀分布的滚珠，所述滚珠与摩擦曲面活动相抵，所述摩擦曲面上涂覆有摩擦材料涂层。

优选的，所述滑动块上开设有滑槽，所述滑槽内滑动连接有滑块，所述滑块与插板固定相连，所述插板滑动设置在滑动块上，所述滑块与滑槽的内壁之间设置有第二弹性元件。

优选的，所述活塞板的两侧均设置有第一气动伸缩杆，所述第一气动伸缩杆与套管的内壁活动相抵，所述套管的两侧均转动连接有转动环，两个所述转动环与主动齿轮组件之间设置有固定杆，两个所述固定杆分别与一挡主动齿轮和二挡主动齿轮相连，所述转动环与套管上均设置有固定板，两个所述固定板之间设置有第二气动伸缩杆，所述第二气动伸缩杆和第一气动伸缩杆之间通过气管相互连通。

优选的，所述第一气动伸缩杆和第二气动伸缩杆的结构相同，均包括固定管，每个所述固定管内均滑动连接有活塞块，所述活塞块与固定管的内壁之间设置有第三弹性元件，所述活塞块背离第三弹性元件的一侧设置有推杆。

优选的，所述一挡主动齿轮和二挡主动齿轮上均开设有弧形槽，所述弧形槽内滑动连接有弧形块，所述弧形块与固定杆固定相连，所述弧形块与弧形槽的内壁之间设置有第四弹性元件。

优选的，所述变速箱内还设置有第一连板、第二连板和第三连板，所述输入轴转动连接在第一连板上，所述第一转杆和第二转杆分别转动设置在第二连板和第三连板内。

与现有技术相比，本发明提供了一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，具备以下有益效果：

1、该自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，通过气动组件驱动锁定组件动作，简化变速机构的结构的换挡机构，换挡控制简单、传动效率高，大大降低换挡过程中的冲击，有效解决了传统变速机构的缺点，延长了变速器的使用寿命。

2、该自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，通过使插板弹性设置，使插板尚未与主动齿轮内侧壁的插槽相对应时，插板自动被压缩，当插板与插槽对应后，被压缩的插板自动进入插槽，实现对主动齿轮的驱动，能够有效避免变速器在换挡过程中出现挂齿、打齿等现象。

3、该自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，通过插板弹性滑动设置在滑动块上，使插板进入插槽后，第一转杆通过套环带动主动齿轮旋转，主动齿轮反作用力于插板，使插板通过滑块滑动在滑槽内，第二弹性元件起到缓冲的作用，避免主动齿轮初始转动时受到较大的冲击，使进挡更为容易和平顺，有效的降低了换挡冲击与换挡噪音。

4、该自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，通过气动组件动作对锁定组件进行驱动，在变速器的换挡操作时，活塞板在液压杆的作用下滑动在套管内，活塞板带动该侧的第一气动伸缩杆被压缩，第一气动伸缩杆内的空气被导入第二气动伸缩杆，使第二气动伸缩杆被拉伸，两个固定板之间的距离被拉大，使主动齿轮相对套环转动，便于插板与插槽快速对应并进入插槽，避免在低速时由于第一转杆转速较慢使插板较慢与插槽对应，影响换挡的速度，使变速器具有响应速度快、传动效率高的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的变速箱内部的结构示意图；

图3为本发明的图2中A部局部放大示意图；

图4为本发明的图2中B部局部放大示意图；

图5为本发明的套管的剖面结构示意图一；

图6为本发明的套管的剖面结构示意图二；

图7为本发明的一挡主动齿轮的剖面结构示意图；

图8为本发明的图7中C部局部放大示意图；

图9为本发明的一挡主动齿轮的结构示意图；

图10为本发明的套环的剖面结构示意图；

图11为本发明的滑动块的外部结构示意图；

图12为本发明的第一气动伸缩杆的剖面结构示意图。

图中：1、变速箱；101、第一连板；102、第二连板；103、第三连板；2、输入轴；201、第一齿轮；3、输出轴；4、第一转杆；401、第二齿轮；5、套环；501、气腔；502、滑动槽；503、滑动块；5031、滑槽；5032、滑块；5033、第二弹性元件；504、第一弹性元件；505、插板；5051、第一板体；5052、弹性伸缩杆；5053、第二板体；5054、滚珠；6、一挡主动齿轮；7、二挡主动齿轮；8、第二转杆；801、一挡从动齿轮；802、二挡从动齿轮；9、套管；901、活塞板；902、液压杆；10、导管；11、插槽；12、第一气动伸缩杆；13、转动环；14、固定杆；15、固定板；151、第二气动伸缩杆；16、固定管；161、活塞块；162、第三弹性元件；163、推杆；17、弧形槽；171、弧形块；172、第四弹性元件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

参照图1、图2、图5、图6和图7，一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，包括变速箱1，变速箱1内转动设置有输入轴2和输出轴3，输入轴2上固定连接有第一齿轮201，第一齿轮201外侧啮合连接有第二齿轮401，第二齿轮401上设置有第一转杆4，第一转杆4转动设置在变速箱1内，第一转杆4上设置有主动齿轮组件，主动齿轮组件包括与第一转杆4固定相连的两个套环5，每个套环5上均设置有锁定组件，两个套环5分别通过锁定组件活动连接有一挡主动齿轮6和二挡主动齿轮7，第一转杆4上还设置有用于驱动锁定组件动作的气动组件，变速箱1上固定连接有第二转杆8，第二转杆8与输出轴3固定相连，第二转杆8的外侧设置有与一挡主动齿轮6啮合的一挡从动齿轮801以及与二挡主动齿轮7啮合的二挡从动齿轮802。

具体的，变速箱1工作时，动力从输入轴2导入，输入轴2上的第一齿轮201与第一转杆4上的第二齿轮401啮合，使第一转杆4转动，此时第一转杆4并未带动主动齿轮旋转，需要换挡操作时，通过气动组件驱动锁定组件动作，使锁定组件对相应的挡速主动齿轮固定，第一转杆4转动时通过套环5带动该主动齿轮旋转，该主动齿轮与其对应的从动齿轮啮合，进而使该从动齿轮带动第二转杆8及输出轴3转动，完成换挡操作，一挡主动齿轮6与一挡从动齿轮801以及二挡主动齿轮7和二挡从动齿轮802具有不同的传动比，因而一挡主动齿轮6和二挡主动齿轮7的转动具有不同的转速，本发明简化变速机构的结构的换挡机构，换挡控制简单、传动效率高，大大降低换挡过程中的冲击，有效解决了传统变速机构的缺点，延长了变速器的使用寿命。

实施例2：

参照图1、图2、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11，一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，与实施例1相同，更进一步的是，气动组件包括套设在第一转杆4上的套管9，套管9内滑动连接有活塞板901，活塞板901与套管9的其中一侧内壁之间设置有液压杆902，气动组件还包括固设在套管9外侧且与套管9内腔相互连通的导管10，导管10远离套管9的一端与套环5固定相连。

进一步的，锁定组件包括开设在套环5内的气腔501，气腔501与导管10远离套管9的一端相互连通管，套环5内还开设有滑动槽502，滑动槽502内滑动连接有滑动块503，滑动块503与气腔501的内壁之间设置有第一弹性元件504，滑动块503背离第一弹性元件504的一侧设置有插板505，一挡主动齿轮6和二挡主动齿轮7均开设有与插板505相配合的插槽11。

具体的，气动组件工作时，控制液压杆902拉伸或收缩，液压杆902带动活塞板901在套管9内滑动，活塞板901对前进移动方向上的空气进行挤压，这些空气通过导管10被挤压进入气腔501内，并使气腔501内的空气对滑动槽502内的滑动块503产生上推的力，第一弹性元件504被拉伸，使滑动块503带动插板505上移进入插槽11内，实现对套环5与主动齿轮的锁紧固定，从而完成挡速调节，能够有效避免变速器在换挡过程中出现挂齿、打齿等现象。

实施例3：

参照图7、图8、图9和图10，一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，与实施例2相同，更进一步的是，插板505包括与滑动块503固连的第一板体5051，第一板体5051上设置有弹性伸缩杆5052，弹性伸缩杆5052远离第一板体5051的一端固定连接有第二板体5053，第二板体5053活动设置在插槽11内。

具体的，在套环5内的气腔501进入空气后，这些空气推动滑动块503上移，滑动块503带动插板505上移进入插槽11内，在插板505尚未与主动齿轮内侧壁的插槽11相对应时，插板505顶部会与主动齿轮内侧壁抵压自动被压缩，当插板505与插槽11对应后，被压缩的第二板体5053弹性推动进入插槽11，实现对主动齿轮的驱动，能够有效避免变速器在换挡过程中出现挂齿、打齿等现象。

实施例4：

参照图7、图8、图9、图10和图11，一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，与实施例3相同，更进一步的是，一挡主动齿轮6和二挡主动齿轮7上均设置有摩擦曲面，第二板体5053远离弹性伸缩杆5052的一侧设置有均匀分布的滚珠5054，滚珠5054与摩擦曲面活动相抵，摩擦曲面上涂覆有摩擦材料涂层。

具体的，在插板505与主动齿轮内侧壁相抵并未进入插槽11时，插板505顶部与主动齿轮内侧壁的摩擦材料涂层相接触，摩擦材料涂层可提高齿轮的摩擦使用寿命，包括但不限于碳陶瓷、类石棉等材料，且第二板体5053上设的滚珠5054在与摩擦面相抵时，降低第二板体5053的摩擦程度，提高插板505的使用寿命。

实施例5：

参照图7、图8、图10和图11，一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，与实施例4相同，更进一步的是，滑动块503上开设有滑槽5031，滑槽5031内滑动连接有滑块5032，滑块5032与插板505固定相连，插板505滑动设置在滑动块503上，滑块5032与滑槽5031的内壁之间设置有第二弹性元件5033。

具体的，通过插板505弹性滑动设置在滑动块503上，使插板505进入插槽11后，第一转杆4通过套环5带动主动齿轮旋转，主动齿轮反作用力于插板505，使插板505通过滑块5032滑动在滑槽5031内，第二弹性元件5033起到缓冲的作用，避免主动齿轮初始转动时受到较大的冲击，使进挡更为容易和平顺，有效的降低了换挡冲击与换挡噪音。

实施例6：

参照图1、图2、图3、图4、图5和图12，一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，与实施例4相同，更进一步的是，活塞板901的两侧均设置有第一气动伸缩杆12，第一气动伸缩杆12与套管9的内壁活动相抵，套管9的两侧均转动连接有转动环13，两个转动环13与主动齿轮组件之间设置有固定杆14，两个固定杆14分别与一挡主动齿轮6和二挡主动齿轮7相连，转动环13与套管9上均设置有固定板15，两个固定板15之间设置有第二气动伸缩杆151，第二气动伸缩杆151和第一气动伸缩杆12之间通过气管相互连通。

进一步的，第一气动伸缩杆12和第二气动伸缩杆151的结构相同，均包括固定管16，每个固定管16内均滑动连接有活塞块161，活塞块161与固定管16的内壁之间设置有第三弹性元件162，活塞块161背离第三弹性元件162的一侧设置有推杆163。

具体的，在变速器的换挡操作时，活塞板901在液压杆902的作用下滑动在套管9内，活塞板901带动该侧的第一气动伸缩杆12被压缩，第一气动伸缩杆12内的空气被导入第二气动伸缩杆151，这些空气对第二气动伸缩杆151内的活塞块161推挤，使第二气动伸缩杆151被拉伸，两个固定板15之间的距离被拉大，使主动齿轮与套环5相对转动，便于插板505与插槽11快速对应并进入插槽11，避免在低速时由于第一转杆4转速较慢使插板505较慢与插槽11对应，影响换挡的速度，使变速器具有响应速度快、传动效率高的优点。

实施例7：

参照图3和图4，一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，与实施例6相同，更进一步的是，一挡主动齿轮6和二挡主动齿轮7上均开设有弧形槽17，弧形槽17内滑动连接有弧形块171，弧形块171与固定杆14固定相连，弧形块171与弧形槽17的内壁之间设置有第四弹性元件172。

具体的，在换挡操作时，若插板505随滑动块503移动后直接进入插槽11并不与主动齿轮的内侧壁相抵，则活塞板901对第一气动伸缩杆12挤压时，第二气动伸缩杆151被拉伸，两个固定板15之间的距离被拉伸，转动环13在套管9上转动，使与主动齿轮相连的固定杆14受力移动，但由于套环5已通过锁紧组件对主动齿轮固定限位，使得与主动齿轮连接的固定杆14旋转移动时并不会带动该主动齿轮转动，固定杆14带动会使与其连接的弧形块171滑动在弧形槽17内，第四弹性元件172被拉伸，从而避免影响两个气动伸缩杆的正常伸缩变化。

实施例8：

参照图1，一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，与实施例1相同，更进一步的是，变速箱1内还设置有第一连板101、第二连板102和第三连板103，输入轴2转动连接在第一连板101上，第一转杆4和第二转杆8分别转动设置在第二连板102和第三连板103内。

具体的，通过在变速箱1内设置多个连板，使转杆或转轴与其转动连接，连板可对转杆或转轴进行辅助支撑，避免由于转杆或转轴长度较长，导致其在变速传动过程中剧烈抖动，从而提高变速器传动的稳定性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，包括变速箱（1），其特征在于，所述变速箱（1）内转动设置有输入轴（2）和输出轴（3），所述输入轴（2）上固定连接有第一齿轮（201），所述第一齿轮（201）外侧啮合连接有第二齿轮（401），所述第二齿轮（401）上设置有第一转杆（4），所述第一转杆（4）转动设置在变速箱（1）内，所述第一转杆（4）上设置有主动齿轮组件，所述主动齿轮组件包括与第一转杆（4）固定相连的两个套环（5），每个所述套环（5）上均设置有锁定组件，两个所述套环（5）分别通过锁定组件活动连接有一挡主动齿轮（6）和二挡主动齿轮（7），所述第一转杆（4）上还设置有用于驱动锁定组件动作的气动组件，所述变速箱（1）上固定连接有第二转杆（8），所述第二转杆（8）与输出轴（3）固定相连，所述第二转杆（8）的外侧设置有与一挡主动齿轮（6）啮合的一挡从动齿轮（801）以及与二挡主动齿轮（7）啮合的二挡从动齿轮（802）；

所述气动组件包括套设在第一转杆（4）上的套管（9），所述套管（9）内滑动连接有活塞板（901），所述活塞板（901）与套管（9）的其中一侧内壁之间设置有液压杆（902），所述气动组件还包括固设在套管（9）外侧且与套管（9）内腔相互连通的导管（10），所述导管（10）远离套管（9）的一端与套环（5）固定相连；

所述锁定组件包括开设在套环（5）内的气腔（501），所述气腔（501）与导管（10）远离套管（9）的一端相互连通管，所述套环（5）内还开设有滑动槽（502），所述滑动槽（502）内滑动连接有滑动块（503），所述滑动块（503）与气腔（501）的内壁之间设置有第一弹性元件（504），所述滑动块（503）背离第一弹性元件（504）的一侧设置有插板（505），所述一挡主动齿轮（6）和二挡主动齿轮（7）均开设有与插板（505）相配合的插槽（11）。

2.根据权利要求1所述的一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，其特征在于，所述插板（505）包括与滑动块（503）固连的第一板体（5051），所述第一板体（5051）上设置有弹性伸缩杆（5052），所述弹性伸缩杆（5052）远离第一板体（5051）的一端固定连接有第二板体（5053），所述第二板体（5053）活动设置在插槽（11）内。

3.根据权利要求2所述的一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，其特征在于，所述一挡主动齿轮（6）和二挡主动齿轮（7）上均设置有摩擦曲面，所述第二板体（5053）远离弹性伸缩杆（5052）的一侧设置有均匀分布的滚珠（5054），所述滚珠（5054）与摩擦曲面活动相抵，所述摩擦曲面上涂覆有摩擦材料涂层。

4.根据权利要求1所述的一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，其特征在于，所述滑动块（503）上开设有滑槽（5031），所述滑槽（5031）内滑动连接有滑块（5032），所述滑块（5032）与插板（505）固定相连，所述插板（505）滑动设置在滑动块（503）上，所述滑块（5032）与滑槽（5031）的内壁之间设置有第二弹性元件（5033）。

5.根据权利要求1所述的一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，其特征在于，所述活塞板（901）的两侧均设置有第一气动伸缩杆（12），所述第一气动伸缩杆（12）与套管（9）的内壁活动相抵，所述套管（9）的两侧均转动连接有转动环（13），两个所述转动环（13）与主动齿轮组件之间设置有固定杆（14），两个所述固定杆（14）分别与一挡主动齿轮（6）和二挡主动齿轮（7）相连，所述转动环（13）与套管（9）上均设置有固定板（15），两个所述固定板（15）之间设置有第二气动伸缩杆（151），所述第二气动伸缩杆（151）和第一气动伸缩杆（12）之间通过气管相互连通。

6. 根据权利要求5所述的一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，其特征在于，所述第一气动伸缩杆（12）和第二气动伸缩杆（151）的结构相同，均包括固定管（16），每个所述固定管（16）内均滑动连接有活塞块（161），所述活塞块（161）与固定管（16）的内壁之间设置有第三弹性元件（162），所述活塞块（161）背离第三弹性元件（162）的一侧设置有推杆（163）。

7.根据权利要求5所述的一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，其特征在于，所述一挡主动齿轮（6）和二挡主动齿轮（7）上均开设有弧形槽（17），所述弧形槽（17）内滑动连接有弧形块（171），所述弧形块（171）与固定杆（14）固定相连，所述弧形块（171）与弧形槽（17）的内壁之间设置有第四弹性元件（172）。

8.根据权利要求1所述的一种自适应反馈弱扰动智能采样装备的柔性变速机构，其特征在于，所述变速箱（1）内还设置有第一连板（101）、第二连板（102）和第三连板（103），所述输入轴（2）转动连接在第一连板（101）上，所述第一转杆（4）和第二转杆（8）分别转动设置在第二连板（102）和第三连板（103）内。