CN1195166C - 感应摇摆传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械传动技术领域，尤其涉及一种利用感应传动来得到较大速比的减速传动机构。它包括同轴线安装的输入轴和输出轴以及轴上的输入和输出齿轮，两轮均由齿轮座和固定在齿轮座上的磁块构成；输入轴的端部用轴承与输出齿轮联接，在输入齿轮和输出齿轮之间的输入轴上有一可供安装摇摆齿轮的摇摆轴部，摇摆轴部的轴心线与输入轴的轴心线呈一角度，摇摆齿轮安装在摇摆轴部，摇摆齿轮同时与输入和输出齿轮感应传动。本发明具有结构简单、成本低、传动比大、无磨损、无噪音的优点。

Description

感应摇摆传动机构

技术领域

本发明涉及机械传动技术领域，尤其涉及一种利用感应传动来得到较大速比的减速传动机构。

背景技术

现有的减速器型式很多，但一般都结构复杂，传动比不容易做得很大。如要得到大的传动速比，就必须用蜗轮减速器、谐波传动减速器或者行星轮减速器。而这些减速器都是通过相互间的啮合来实现的，因此在力的传递过程中，须必会造成接触面的磨损，存在噪音、震动和力损耗等的缺陷。因此，这种传动速比大的减速器其在设计、用料、加工等方面的要求都很高，成本也很高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低、传动比大、无磨损、无噪音的摇摆传动机构。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该摇摆传动机构，包括同轴线安装在机座上的输入轴和输出轴以及分别安装在两轴上的输入齿轮和输出齿轮，输出齿轮与输出轴紧固联接，其特征是所述的输入和输出齿轮均由齿轮座和固定在齿轮座上的磁块构成；在输入齿轮和输出齿轮之间的输入轴上有一可供安装摇摆齿轮的摇摆轴部，摇摆轴部的轴心线与输入轴的轴心线呈一角度α，摇摆齿轮安装在摇摆轴部；所述的摇摆齿轮同时与输入和输出齿轮感应传动，其由齿轮座及固定在齿轮座上的与输入和输出齿轮上的磁块对应安装通过相互感应实现动力传递的磁块构成。

所述的输入齿轮和输出齿轮可以做成内齿轮构造，其上的磁块分别以极性交错排列的方式均布在齿轮座的锥形内缘面上，且两轮上的磁块与摇摆齿轮上的磁块以异性磁极相对。

所述的输入和输出齿轮也可以做成平面齿轮构造或锥齿轮构造，两齿轮上的磁块分别以极性交错排列的方式均布在齿轮座端面的环形凹槽内，凹槽内侧还设有应力平衡磁环；而摇摆齿轮做成与输入和输出齿轮呈平行面感应的锥齿轮构造，其上的磁块与输入和输出齿轮上的磁块以异性磁极相对，且磁块内侧也设有分别与输入和输出齿轮上的应力平衡磁环同极性相对的磁环；所述的摇摆齿轮也可做成双齿轮构造，即在齿轮座外缘面轴向呈阶梯状，在两阶梯缘面上均设有磁块和平衡齿环，并各自与对应的输入或输出齿轮上的磁块和平衡齿环感应。

所述的输入齿轮和输出齿轮还可以做成内球面齿轮构造，其上的磁块分别以极性交错排列的方式均布在齿轮座的锥形内缘面上，磁块的感应面呈球面，且两轮上的磁块与摇摆齿轮上的磁块以异性磁极相对，摇摆齿轮上的磁块的感应面也为与输入和输出齿轮上磁块感应面相适配的球面。

除了以上几种情况外，输入和输出齿轮还可做成“夹层齿轮”构造，其上的磁块分别以极性交错排列的方式均布在齿轮座的至少两个不同的球形内缘面上，两位于不同球面上的磁块之间有一可供摇摆齿轮上磁块插入的间隔，磁块的感应面呈球面，且两轮上的磁块与摇摆齿轮上的磁块以异性磁极相对，摇摆齿轮上的磁块固定在齿轮座的两侧，并与输入和输出齿轮上的间隔相对应，感应面也为与输入和输出齿轮上磁块感应面相适配的球面。

与现有技术相比，本发明的优点在于：克服传统传动的接触面要磨损、需润滑等的缺陷，具有无磨损、无噪音、无需润滑、震动小、传动效率高、使用寿命长、传动范围大(可做到两级、单级、1/2级减速)、结构简单、加工精度要求低、制造成本低等的优点，可任意调节动力传递过程中的力矩和传动比，可作为减速装置、超负荷自动保护装置、隔离传动、无间隙高精度传动等装置使用。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为图1中输入齿轮的结构示意图。

图3为图2的侧视图。

图4为图1中输出齿轮的结构示意图。

图5为图4的侧视图。

图6为图1中摇摆齿轮的结构示意图。

图7为图6的侧视图。

图8为图1中输入轴的结构示意图。

图9为本发明实施例2的结构示意图。

图10为图9中摇摆齿轮的结构示意图。

图11为图9中摇摆齿轮的侧视图。

图12为本发明实施例3的结构示意图。

图13为图12中输入齿轮的结构示意图。

图14为图13的侧视图。

图15为图12中输出齿轮的结构示意图。

图16为图15的侧视图。

图17为图12中摇摆齿轮的结构示意图。

图18为图17的侧视图。

图19为本发明实施例4的结构示意图。

图20为本发明实施例5的结构示意图。

图21为本发明实施例6的结构示意图。

图22为本发明实施例7的结构示意图。

图23为本发明实施例8的结构示意图。

图24为实施例8的结构变型一。

图25为实施例8的结构变型二。

图26为实施例8的结构变型三。

图27为本发明实施例9的结构示意图。

图28为本发明实施例10的结构示意图。

图29为本发明实施例11的结构示意图。

图30为串联式摇摆传动机构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：如图1-8所示，本发明的摇摆传动机构的输出轴2与输出齿轮10紧固联接，并由轴承支承安装于机座3内孔中。与输出轴2处于同一轴心线上的输入轴1由轴承支承安装于另一侧机座的内孔中，其端部用轴承支承与输出齿轮10联接，输入齿轮4与机座3做成一体(因此输入齿轮也可称作固定齿轮)。输入轴1为一异形轴(见图8)，其在输入齿轮4和输出齿轮10之间有一可供安装摇摆齿轮9的摇摆轴部111，摇摆轴部111的轴心线与输入轴1的轴心线之间有一夹度α，而摇摆齿轮9安装在摇摆轴111上，因而其与输入轴1之间的夹角为90°+α，这样摇摆齿轮9可同时与位于其两侧的输入和输出齿轮4、10感应而达到传动的目的。

输入和输出齿轮4、10的结构分别如图2-图5所示，两轮均做成内齿轮构造，轮上的磁块5、8分别以极性交错排列的方式均布在齿轮座41、101的锥形内缘面上，且两轮上的磁块5、8与摇摆齿轮上的磁块7以异性磁极相对。摇摆齿轮9的结构如图6、7所示，其齿轮座91做成轮盘状，磁块7以极性交错排列的方式均布在轮盘的外缘面上。

本传动机构的工作原理如下：当输入轴运转时，摇摆轴上的轴承推动摇摆齿轮作摇摆运动，摇摆齿轮中的磁块在固定齿轮(即输入齿轮)中磁块的引力作用下随之运动。当输入轴运转1圈时，摇摆齿轮的自转圈数为 $\frac{Z_2-Z_1}{Z_2}$ ；当Z₂大于Z₁时为正值，即摇摆齿轮与输入轴为同方向运转，反之为逆方向运转；同样当摇摆齿轮自转1圈时，输出齿轮的转数为 $\frac{Z_4-Z_2}{Z_4}$ ，同样当Z₄大于Z₂时为正值，即输出轴与摇摆齿轮为同方向运转，反之为逆方向运转，从而实现两级减速，最终输出轴与输入轴的转数比即传动比可按下列公式计算：

$\frac{n_b}{n_a}=\frac{Z_2-Z_1}{Z_2}+\frac{Z_4-Z_2}{Z_4}$

n_a------输入转数

n_b------输出转数

Z₁------输入齿轮齿数(磁极对数)

Z₂------摇摆齿轮齿数(磁极对数)

Z₄------输出齿轮齿数(磁极对数)

若固定内齿轮齿数Z₁为50齿，输出内齿轮齿数Z₄为50齿，摇摆齿轮齿数Z₂为51齿其传动比为

$\frac{n_b}{n_a}=\frac{Z_2-Z_1}{Z_2}+\frac{Z_4-Z_2}{Z_4}$

$=\frac{51-50}{51}+\frac{50-51}{50}$

$=-\frac{1}{2550}$

即其传动比为1∶2550逆转。

本机构的摇摆轮重心刚好位于输入轴的轴线上，不需要在轴上设置动平衡块，径向对称受力，轴承受力平衡可消除径向、轴向应力，但磁合不理想，适用于大速比、小扭矩输出。

实施例2：如图9-11所示的摇摆传动机构其结构基本与实施例1相同，区别在于摇摆齿轮9的构造不同，它为一“双面齿轮”，其齿轮座的外缘面轴向呈阶梯状，在两阶梯缘面上分别设有磁块6、7，并各自与对应的输入或输出齿轮上的磁块5、8感应。

本传动机构可做到一级减速传动，其最终输出轴与输入轴的转数比即传动比可按下列公式计算：(其中Z₂、Z₃分别为与输入和输出齿轮磁合的磁极对数，设定Z₂、Z₃分别为50齿和51齿，Z₁、Z₄同实施例1)

$\frac{n_a}{n_b}=\frac{Z_2-Z_1}{Z_2}+\frac{Z_4-Z_3}{Z_4}$

$=\frac{50-50}{50}+\frac{50-51}{50}$

$=-\frac{1}{50}$

即其传动比为1∶50逆转。

本机构的摇摆轮重心不在输入轴的轴线上，需要在轴上安装动平衡块，无径向、轴向应力，磁合理想，速比设计范围较大、适用于小扭矩输出。

实施例3：见图12-18，本摇摆传动机构的输入、输出与摇摆齿轮的构造与实施例1、2不同，输入与输出齿轮4、10为“平面齿轮”构造，两轮上的磁块5、8分别以极性交错排列的方式均布在齿轮座41、101端面的环形凹槽内，凹槽内侧还设有应力平衡磁环11、13。摇摆齿轮9为与输入和输出齿轮5、10呈平行面感应的锥齿轮构造，其上的磁块7与输入和输出齿轮上的磁块5、8以异性磁极相对，且磁块内侧也设有分别与输入和输出齿轮上的应力平衡磁环同极性相对的磁环12。其传动原理与实施例1相同，也可实现两级减速传动。但由于它安装了应力平衡磁环，无径、轴向应力。

实施例4：如图19所示，本传动机构与实施例3基本相同，输入和输出齿轮4、10做成与摇摆齿轮9的锥面相适配的锥齿轮构造，而保持平行面感应。摇摆齿轮重心刚好位于输入轴的轴线上，不需要安装动平衡块，由于安装了应力平衡磁环，无径、轴向应力，磁合理想。适用于大速比、小扭矩输出。

实施例5：如图20所示，本传动机构与实施例4类同，区别在于摇摆齿轮9的构造不同，它为一“双面锥齿轮”，齿轮座91外缘面轴向呈阶梯状，在两阶梯缘面上均设有磁块6、7和平衡齿环12，并各自与对应的输入或输出齿轮上的磁块5、8和平衡齿环11、13感应。其传动原理与实施例1或2相同，可实现两级或一级减速传动。该摇摆齿的重心不在输入轴的轴线上，需安装动平衡块，由于安装了应力平衡磁环，无径、轴向应力，磁合理想，速比设计范围较大，适用于小扭矩输出。

实施例6：如图21所示，其输入和输出齿轮4、10均为内球面齿轮构造，其上的磁块5、8分别以极性交错排列的方式均布在齿轮座的锥形内缘面上，磁块的感应面呈球面，且两轮上的磁块5、8与摇摆齿轮上的磁块7以异性磁极相对，摇摆齿轮上的磁块7的感应面也为与输入和输出齿轮上磁块5、8感应面相适配的球面。其传动原理与实施例1相同，也为二级减速传动。而其摇摆轮的重心点在输入轴的轴线上，不需安装动平衡块，径向对称受力、轴承受力平衡，可消除径、轴向应力，磁合理想，磁合面大，间隙一致，磁力利用率高，适用于大速比、中小扭矩输出。

实施例7：如图22所示，其与实施例6的区别在于摇摆齿轮9的构造不同，它为一“双面球齿轮”，齿轮座的外缘面轴向呈阶梯状，在两阶梯球面上分别设有磁块6、7，并各自与对应的输入或输出齿轮上的磁块5、8感应。其传动原理同实施例5，也可实现二级或一级减速传动。其摇摆轮重心点不在输入轴的轴线上，需安装动平衡块，无径、轴向应力，磁合理想，磁合面大，间隙一致，磁力利用率高，速比设计范围较大，适用于中小扭矩输出。

实施例8：如图23所示的摇摆传动机构，其输入和输出齿轮4、10均为“夹层齿轮”构造，其上的磁块5、8分别以极性交错排列的方式均布在齿轮座41、101的至少两个不同的球形内缘面上，两位于不同球面上的磁块之间有一可供摇摆齿轮上磁块6、7插入的间隔，磁块的感应面呈球面，且两轮上的磁块5、8与摇摆齿轮上的磁块6、7以异性磁极相对，摇摆齿轮上的磁块6、7固定在齿轮座91的两侧，并与输入和输出齿轮上的间隔相对应，感应面也为与输入和输出齿轮上磁块感应面相适配的球面。本其传动原理同实施例5，也可实现二级或一级减速传动。其摇摆轮重心点正好位于输入轴的轴线上，不需安装动平衡块，径向对称受力，轴承受力平衡可消除径、轴向应力，磁合理想，磁合面大，在相同体积下是实施例6、7的两倍。间隙一致，磁力利用率高。但对加工和安装的要求较高。适用于大速比、中大扭矩输出。本实施例还可以具有如图24、25、26所示的构变型。其中如图24所示的传动机构，其摇摆轮的重心不在输入轴的轴线上，需安装动平衡块，速比设计范围较大，适用于中大扭矩输出。图25、26为“多层夹层”型式，每加一层其力矩输出为实施例5、6的两倍，适用于大扭矩输出。

实施例9：如图27所示，其结构基本与实施例1相同，其区别在于输入轴1的构造略有不同，输入轴的摇摆轴部111为偏心构造，该部位的重心不在轴线上，由于重心不平衡，在轴上要设置平衡块。本机构速比设计范围较大，适用于中小速比扭矩输出。

本传动机构可做到1/2级减速传动，其最终输出轴与输入轴的转数比即传动比可按下列公式计算：(其中设定输入齿轮齿数Z₁为50齿，输出齿轮齿数Z₄为30齿，摇摆齿轮Z₂为40齿)其传动比为：

$\frac{n_b}{n_a}=\frac{Z_2-Z_1}{Z_2}+\frac{Z_4-Z_2}{Z_4}$

$=\frac{40-50}{40}+\frac{30-40}{30}$

$=-\frac{7}{12}>\frac{1}{2}$

实施例10：如图28所示，其结构与实施例4类似，其区别也在于输入轴1的构造不同，摇摆轴部111为偏心构造，其原理同实施例9。

实施例11：如图29所示，其结构与实施例5类似，区别仅在于输入轴不同，它也为与实施例9、10相同的摇摆轴部111偏心构造。

除了上述图中所示结构外，本发明还可以具有其他结构变型，而不脱离本发明的范围。譬如由上述摇摆传动机构(单级)串联构成的传动机构(如图30所示)都是本发明的一种变型。

Claims (9)

1、一种感应摇摆传动机构，包括同轴线安装在机座上的输入轴(1)和输出轴(2)以及分别安装在两轴上的输入齿轮(4)和输出齿轮(10)，输出齿轮(10)与输出轴(2)紧固联接，其特征在于：

a：所述的输入和输出齿轮(4、10)均由齿轮座(41、101)和固定在齿轮座上的磁块(5、8)构成；

b：在所述输入齿轮(4)和输出齿轮(10)之间的输入轴(1)上有一可供安装摇摆齿轮(9)的摇摆轴部(111)，摇摆轴部(111)的轴心线与输入轴(1)的轴心线有一夹度α，摇摆齿轮(9)安装在摇摆轴部(111)；

c：所述的摇摆齿轮(9)同时与输入和输出齿轮(4、10)感应传动，其由齿轮座(91)及固定在齿轮座上的与输入和输出齿轮上的磁块(41、101)对应安装通过相互感应实现动力传递的磁块(7)构成。

2、如权利要求1所述的感应摇摆传动机构，其特征在于：所述的输入齿轮(4)和输出齿轮(10)均为内齿轮构造，其上的磁块(5、8)分别以极性交错排列的方式均布在齿轮座(41、101)的锥形内缘面上，且两轮上的磁块(5、8)与摇摆齿轮上的磁块(7)以异性磁极相对。

3、如权利要求1所述的摇摆传动机构，其特征在于：所述的输入和输出齿轮上的磁块(5、8)分别以极性交错排列的方式均布在齿轮座端面的环形凹槽内，凹槽内侧还设有应力平衡磁环(11、13)；所述的摇摆齿轮(9)为与输入和输出齿轮呈平行面感应的锥齿轮构造，其上的磁块(7)与输入和输出齿轮上的磁块(5、8)以异性磁极相对，且磁块内侧也设有分别与输入和输出齿轮上的应力平衡磁环(11、13)同极性相对的磁环(12)。

4、如权利要求3所述的摇摆传动机构，其特征在于：所述的输入和输出齿轮(4、10)为与摇摆齿轮(9)的锥面相适配的呈平行面感应的平面齿轮构造或锥齿轮构造。

5、如权利要求3所述的摇摆传动机构，其特征在于：所述的摇摆齿轮的齿轮座(91)外缘面轴向呈阶梯状，在两阶梯缘面上均设有磁块(6、7)和平衡齿环(12)，并各自与对应的输入或输出齿轮上的磁块(5、8)和平衡齿环(11、13)感应。

6、如权利要求1所述的摇摆传动机构，其特征在于：所述的输入齿轮(4)和输出齿轮(10)均为内球面齿轮构造，其上的磁块(5、8)分别以极性交错排列的方式均布在齿轮座(41、101)的锥形内缘面上，磁块的感应面呈球面，且两轮上的磁块(5、8)与摇摆齿轮上的磁块(7)以异性磁极相对，摇摆齿轮上的磁块(7)的感应面也为与输入和输出齿轮上磁块(5、8)感应面相适配的球面。

7、如权利要求2或6所述的摇摆传动机构，其特征在于：所述的摇摆齿轮的齿轮座(91)的外缘面轴向呈阶梯状，在两阶梯缘面上分别设有磁块(6、7)，并各自与对应的输入或输出齿轮上的磁块(5、8)感应。

8、如权利要求1所述的摇摆传动机构，其特征在于：所述的输入和输出齿轮(4、10)均为“夹层齿轮”构造，其上的磁块(5、8)分别以极性交错排列的方式均布在齿轮座(41、101)的至少两个不同的球形内缘面上，两位于不同球面上的磁块之间有一可供摇摆齿轮上磁块(6、7)插入的间隔，磁块的感应面呈球面，且两轮上的磁块与摇摆齿轮上的磁块以异性磁极相对，摇摆齿轮上的磁块(6、7)固定在齿轮座(91)的两侧，并与输入和输出齿轮上的间隔相对应，感应面也为与输入和输出齿轮上磁块感应面相适配的球面。

9、如权利要求2或4或5所述的感应摇摆传动机构，其特征在于：所述的输入轴的摇摆轴部(111)为偏心构造。

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