CN1166577A - 非圆弧面变速轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变速轴承，它由内轴(1)，中圈(2)，外圈(3)和推杆(4)组成，它与普通变速轴承不同的是，它的同轴的外表面的截面曲线方程，和外圈内齿的表面的曲线方程分别为ρ₁=a₁+a₂-(a₂-a₃)cos(n₁a)-

ρ₂=a₀+a₂-(a₂-a₃)cos(n₂a)-

这里a₁为内轴截面曲线内切圆半径，n₁为内轴齿数，a₀为外圈内齿截面曲线内切圆半径，n₂为外圈内齿数，内轴和外圈内齿齿高均为2(a₂-a₃)。该变速轴承具有体积小、效率高、结构简单、单级传动比高、运行稳定、抗过载能力强等优点。

Description

非圆弧面变速轴承

变速轴承是一种新型的变速机械，由于它具有体积小和高倍变速比，而得到广泛的应用，但目前的两种变速(减速)轴承都存在着一定的缺陷。湖北机电研究院发明的变速轴承的内轴为偏心轴、外圈内齿为圆弧型月牙槽，该槽与偏心轴摆转时推动推杆(含推杆两端的滚柱)所走的轨迹不同，使该变速轴承在运转过和中，有大部分推杆与外圈不接触，只有少数推杆工作，使单组推杆受力过大。加之内齿齿顶过尖，且工作时推杆都只与齿顶接触，摩擦。使该变速轴承在运转过程中振动大，噪音大，易磨损，寿命低等缺点，另外因其转速比为6以上的整数倍，也使它的使用范围受到一定的限制，即不能进行低倍(6倍以下)，和非整数倍变速。

而武汉陈恢松、李敏发明的减速轴承(专利号：93212274.4)实际上为行星减速器的一种变型，它的结构复杂，变速比低，抗过载能力不强，易损坏，故应用范围也有限。

本发明的目的在于设计一种体积小，运行平稳，噪音小，效率高，结构简单，寿命长，变速范围大，抗过载能力强，应用范围广的变速轴承。

本发明通过以下构思实现：

如图一，变速轴承由(1)内轴；(2)中圈；(3)外圈和(4)推杆组成。

内轴(1)的截面的外圈为极坐标方程为： ${\mathrm{\ρ}}_1=a_1+a_2-(a_2-a_3)\cos \left(n_1\mathrm{\α}\right)-\sqrt{{a_3}^2-{(a_2-a_3)}^2{\sin }^2\left(n_1\mathrm{\α}\right)}$ 的曲线，其中n₁为内轴齿数，a₁为曲线内切圆半径，齿高为2(a₂-a₃)，且a₃＞a₂-a₃(下同)

外圈(3)内齿截面为极坐标方程为 ${\mathrm{\ρ}}_2=a_0+a_2-(a_2-a_3)\cos \left(n_2\mathrm{\α}\right)-\sqrt{{a_3}^2-{(a_2-a_3)}^2{\sin }^2\left(n_2\mathrm{\α}\right)}$ 的曲线，n₁为外圈内齿齿数，α₀为外圈内齿内切圆半径，这里n₁＜n₂。中圈(2)为开有径向槽的圆环，圆形径向槽内套装推杆(4)。

推杆(4)两端为滚柱(或滚珠)，中间为两端开有半圆槽或冠状槽的圆柱形钢柱推杆长度(含滚柱)为a₀-a₁。

当内轴(1)转动角度为α₁时，就会推动推杆(4)发生径向位移，位移量为 ${\mathrm{\Δ\ρ}}_1=a_2-(a_2-a_3)\cos \left(n_1{\mathrm{\α}}_1\right)-\sqrt{{a_3}^2-(a_2-a_3){\sin }^2\left(n_1{\mathrm{\α}}_1\right)}$ 这时挤动外圈，外圈转动的角度为α₂这时外圈内齿发生的向位移为 ${\mathrm{\Δ\ρ}}_2=a_2-(a_2-a_3)\cos \left(n_2{\mathrm{\α}}_2\right)-\sqrt{{a_3}^2-{(a_2-a_3)}^2{\sin }^2\left(n_2{\mathrm{\α}}_2\right)}$ 这个位移量与内轴推动推杆发生的径向位移量是相等的，即 $(a_2-a_3)\cos \left(n_1{\mathrm{\α}}_2\right)-\sqrt{{a_3}^2-{(a_2-a_3)}^2{\sin }^2\left(n_1{\mathrm{\α}}_1\right)}=(a_2-$ $a_3)\cos \left(n_2{\mathrm{\α}}_2\right)-\sqrt{{a_3}^2-{(a_2-a_3)}^2{\sin }^2\left(n_2{\mathrm{\α}}_2\right)}$ 由此可以得出n₁α₁＝n₂α₂即

所以该变速轴承的传动比为 当n₁＝1时，该变速轴承的传动比最高，为n₂，此时内轴方程为： ${\mathrm{\ρ}}_1=a_1+a_2-(a_2-a_3)\cos \mathrm{\α}-\sqrt{{a_3}^2-{(a_2-a_3)}^2{\sin }^2\mathrm{\α}}$ 为偏心量为a₂-a₃，半径为a₁+a₂-a₃的偏心轴。

中圈(2)上所开径向槽的角度α，必须满足在该位置内轴到外圈内齿的径向距离为推杆(4)的长度(a₀-a₁)。此时，推杆在中圈(2)内、外部的长度和应为2(a₂-a₃)即 $a_2-2a_3+(a_2-a_3)\cos \left(n_1\mathrm{\α}\right)+\sqrt{{a_3}^2-{(a_2-a_3)}^2{\sin }^2\left(n_1\mathrm{\α}\right)}+a_2$ $-(a_2-a_3)\cos \left(n_2\mathrm{\α}\right)-\sqrt{{a_3}^2-{(a_2-a_3)}^2{\sin }^2\left(n_2\mathrm{\α}\right)}=2(a_2-a_3)$ 整理得，α必须满足 $(a_2-a_3)[\cos \left(n_1\mathrm{\α}\right)-\cos \left(n_2\mathrm{\α}\right)]+\sqrt{{a_3}^2-{(a_2-a_3)}^2{\sin }^2\left(n_1\mathrm{\α}\right)}-$ $\sqrt{{a_3}^2-{(a_2-a_3)}^2{\sin }^2\left(n_2\mathrm{\α}\right)}=0$

这里只要确定了a₂、a₃、n₁、n₂即可求出适合条件的α，从所求得的角度中选出一组分布均匀，且使在内轴转动时迫使外圈朝同一方向旋转的角度，为内圈径向槽所开角度。

在传动过程中中圈(2)固定不动，内轴为主动轴，外圈为从动。该变速轴承在内轴(1)转动时，内轴(1)每转动 转，就迫使推杆沿中圈(2)上的径向槽作行程为2(a₂-a₃)的往复运动。推杆迫使外圈转动，推杆往复运动一次迫使外圈转动 周．这样，内轴转动n₁周，则外圈转动n₂周，所以传动比 ，根据需要，即可选择适当的n₁、n₂，的值，实现1～20的传动比的要求。

当n₁＝1时，内轴为一偏心轴，为使偏心轴运转灵活，将内轴用一个滚动轴承和滚动轴承内圈镶嵌一个偏心轴套取代，如图二。

非圆弧面变速轴承与普通轴承和普通减速机械相比，具有：体积小、效率高、运行平稳、结构简单、噪音低、寿命长、抗过载能力强等优点，另外，可把不同传动比的变速轴承的外径和内轴做成统一大小，这样可使该变速轴承具有极强的替换性；改变中圈(2)所开的径向槽的角度，还可改变转动方向。由于该变速轴承具有很多优点，故在工业上将有极其广泛的作用，对工业变速传动产生深远的影响。

图一为该变速轴承的工作原理图。

图二为该变速轴承在n₁＝1时的工作原理图。

为实现该变速轴承的工业化生产，促进工业的发展，需制订出该减速轴承的国家，国际标准，形成标准系列，以尽快使它得到推广和应用。另外，变速轴承的设计、制造等都需计算才能实现，需专门的生产机械，是一项浩大的工程，由此产生的影响无疑也是巨大的。

Claims (5)

1、一种变速轴承其特征是它由(1)内轴，(2)中圈，(3)外圈和(4)推杆组成。

2、权利要求1所述的变速轴承，其特征是它的内轴(1)的截面外曲线为极坐标方程为： ${\mathrm{\ρ}}_1=a_1+a_2-(a_2-a_3)\cos \left(n_1\mathrm{\α}\right)-\sqrt{{a_3}^2-{(a_2-a_3)}^2{\sin }^2\left(n_1\mathrm{\α}\right)}$ 的曲线。这里a₁为该曲线的内切圆半径，n₁为内轴齿数，n₁为整数，a₂、a₃为常数a₂＞a₃(下同)齿高为2(a₂-a₃)。

3、权利要求1所述的变速轴承，其特征是它的外圈(3)的截面外表面为圆，内表面截面为极坐标方程为： ${\mathrm{\ρ}}_2=a_0+a_2-(a_2-a_3)\cos \left(n_2\mathrm{\α}\right)-\sqrt{{a_3}^2-{(a_2-a_3)}^2{\sin }^2\left(n_2\mathrm{\α}\right)}$ 的曲线，这里a₀为该曲线的内切圆半径，n₂为外圈内齿齿数，n₂为大于n₁的正整数，齿高为2(a₂-a₃)。

4、权利要求1所述的变速轴承，其特征是它的中圈(2)为上开有径向圆槽的圆环，径向槽所开角度同由方程： $(a_2-a_3)[\cos \left(n_1\mathrm{\α}\right)-\cos \left(n_2\mathrm{\α}\right)]+\sqrt{{a_3}^2-{(a_2-a_3)}^2{\sin }^2\left(n_1\mathrm{\α}\right)}-$ $\sqrt{{a_3}^2-{(a_2-a_3)}^2{\sin }^2\left(n_2\mathrm{\α}\right)}=0$ 决定，中圈(2)厚度为a₀-a₁-2(a₂-a₃)，中圈内圆半径为a₁+2(a₂-a₃)外圆半径为a₀。

5、权利要求1所述的变速轴承，其特征是它的推杆(4)两端为滚柱或滚珠，中间部分为两端开有圆柱形(或球冠状)槽的圆柱，推杆的总长(含两端的滚珠)为a₀-a₁。