一种行星式多级变速传动方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种行星式多级变速传动方法及装置。该装置的主动圆锥齿轮与输入轴连接，主动圆锥齿轮与从动圆锥齿轮啮合；从动圆锥齿轮与圆柱齿轮固连，绕转臂旋转；端面齿轮由多个由套圈端面齿轮组成，每个套圈端面齿轮都包括端面齿和直齿，端面齿设置在环形套圈的端面，直齿沿套圈端面齿轮的环形套圈外圆柱面圆周设置，每个套圈端面齿轮的端面齿与圆柱齿轮啮合，每个套圈端面齿轮的直齿选择性与调速机构的内齿圈啮合固定；转臂与输出轴垂直正交，并固连为一体。本发明专利技术将无级式变速范围改变成几个可选择的固定转速比，实现了有级式变速器所具有的性能，整个装置结构简单，尺寸重量小，而且传动方式釆用齿式传动，传动效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种行星式多级变速传动方法及装置
本专利技术涉及一种动力或运动变速方法和变速装置，特别是涉及一种行星式多级变速传动方法及装置；本专利技术适用于机床、车辆、船等动力机械传动内的多级传动变速。技术背景目前，动力机械传动内的变速器由传动机构和变速机构组成。传动机构大多用普通齿轮或行星齿轮传动。按传动比的变化方可分为有级式、无级式两种。有级式变速器是指有几个可选择的固定传动比，大多采用齿轮传动，可分为齿轮轴线固定的普通齿轮变速器和行星齿轮变速器两种；无级式变速器是指传动比可在一定范围内连续变化，常见的有液力式，机械式和电力式等。有级式变速器具有变速比稳定、噪声低、传动效率高，但随着变速级数的増加，一般存在调速机构复杂、整体结构尺寸过大、成本高等问题；而无级式变速器能够克服有级式变速器的不足，但又存在传动效率不高、变速传动零件寿命不长、变速稳定性受使用周期増长而降低等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有相关技术的不足，提供一种既有有级式变速器的优点，又有无级式变速器的特点，结构简单、尺寸重量小、变速范围较大，传动效率高的行星式多级变速传动方法及装置。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种行星式多级变速传动装置，包括输入轴、主动圆锥齿轮、圆柱齿轮、端面齿轮、输出轴、转臂和从动圆锥齿轮；主动圆锥齿轮与输入轴连接，主动圆锥齿轮与从动圆锥齿轮啮合；从动圆锥齿轮与圆柱齿轮固连，绕转臂旋转；端面齿轮由多个套圈端面齿轮组成，都为环状结构，每个套圈端面齿轮都包括端面齿和直齿，端面齿设置在环形套圈的端面，直齿沿套圈端面齿轮的环形套圈外圆柱面圆周设置，每个套圈端面齿轮的端面齿与圆柱齿轮啮合，每个套圈端面齿轮的直齿选择性地与调速机构的内齿圈啮合固定；转臂与输出轴垂直正交，并固连为一体。为进一步实现本专利技术目的，优选地，所述的调速机构包括变速驱动电机、驱动螺母、驱动螺杆和内齿圈；内齿圈设置在箱体中，内齿圈的内孔上设有与套圈端面齿轮的直齿尺寸同样的内齿，在内齿圈的外圆柱面上的对边位置加工有凹槽，凹槽内设有导向平键，在箱体上设有与导向平键配合的导向槽，驱动螺母通过箱体开孔伸入箱体内与内齿圈连接；驱动螺母与驱动螺杆螺纹连接，驱动螺杆与变速驱动电机相连。所述的驱动螺杆一端与变速驱动电机相连，另一端通过第二轴承支承于螺杆支座上，变速驱动电机与螺杆支座安装在箱体上。所述的箱体开孔装有可收缩防尘罩。所述的多个套圈端面齿轮相互叠加，在相邻的两个套圈端面齿轮中间装有滚针轴承和钢球。所述的输入轴为圆柱形阶梯结构，在中间部位套有第一轴承，左端穿过第一油封的内孔，右端固连有主动圆锥齿轮；输出轴为圆柱形阶梯结构，其左端通过第六轴承支承于输入轴右端孔内，中间部位套装第四轴承，第四轴承外圈支承于箱体上。所述的输出轴的左端开有圆柱孔，转臂为圆柱形阶梯结构并穿过该圆柱孔，转臂两端圴为台阶结构，长台阶面上套有第五轴承，轴承外圈上安装圆柱齿轮，在圆柱齿轮的台阶面上通过键连接有从动圆锥齿轮，分隔套装在从动圆锥齿轮和圆柱齿轮之间。相邻的两个套圈端面齿轮中间设有向心推力球轴承。应用上述装置的行星式多级变速传动方法：动力经输入轴输入，经主动圆锥齿轮传到从动圆锥齿轮，从动圆锥齿轮带动圆柱齿轮转动，圆柱齿轮选择性与端面齿轮中一个啮合；端面齿轮静止不动，转臂与输出轴固联，转臂带动输出轴转动；设输入轴的转速为N1，输出轴的转速为N5，主动圆锥齿轮的齿数为Z2，从动圆锥齿轮的齿数为Z7，圆柱齿轮的分圆半径为A，端面齿轮与圆柱齿轮的接触点为P，被选择啮合的端面齿轮接触点P距输出轴的距离为B；控制被选择啮合的端面齿轮固定不动，端面齿轮与圆柱齿轮的接触点P点为圆柱齿轮的速度瞬心，输入输出转速比N1/N5＝1+Z7/Z2*B/A；主动圆锥齿轮的齿数和从动圆锥齿轮的齿数取定后，Z7/Z2为常数；圆柱齿轮的分圆半径A确定后为常数；被选择啮合的端面齿轮接触点P距输出轴的距离B通过调速机构选择不同的端面齿轮中一个确定，实现变速。如图1所示为本专利技术的行星式多级传动变速方法原理图；行星式多级变速传动装置包括输入轴1、主动圆锥齿轮2、圆柱齿轮3、端面齿轮4、输出轴5、转臂6和从动圆锥齿轮7；主动圆锥齿轮2与输入轴1连在一起，随输入轴一起转动，并与从动圆锥齿轮7啮合传递运动和动力；从动圆锥齿轮7与圆柱齿轮3连为一体，并绕转臂6旋转；端面齿轮4为多个，端面齿轮4为环状结构，多个端面齿轮4选择性与圆柱齿轮3啮合，而且，被选择啮合(传递动力和运动)的端面齿轮4固定不动，其它的端面齿轮4可自由转动；转臂6与输出轴5垂直正交，并固连为一体。设输入轴1的转速为N1，输出轴5的转速为N5，主动圆锥齿轮2的齿数为Z2，从动圆锥齿轮7的齿数为Z7，圆柱齿轮3的分圆半径为A，端面齿轮4与圆柱齿轮3的接触点为P，被选择啮合的端面齿轮接触点P(一般设计为齿宽中点)距输出轴5的距离为B，由于该端面齿轮4固定不动，即圆柱齿轮3上P点应为圆柱齿轮3的速度瞬心，根据相对速度原理可以得到输入输出转速比：(被选择啮合的端面齿轮距输出轴5的距离B是分别不同的，通过改变B的大小来改变速度)N1/N5＝1+Z7/Z2*B/A由上述公式可以看出，本专利技术传动机构的变速比N1/N5与齿数比Z7/Z2、距离比B/A有关。一般主动圆锥齿轮2的齿数Z2，从动圆锥齿轮7的齿数Z7取定后，就不能改变了，其比值Z7/Z2就为一常数。同样，选定圆柱齿轮3的模数、齿数后，其分圆半径A也为一常数。从图1可以看出，改变接触点P的位置，即改变B值的大小可以改变输入输出转速比N1/N5的大小。本专利技术所提出的变速方法和原理就是通过选定Z7/Z2比值，来设定变速区段，通过改变B值的大小来改变输入输出转速比N1/N5的大小，实现变速范围的调整。为了更加清晰表述本专利技术的变速方法和原理，表1给出了一个计算模式。表1序号Z2Z7ABN1/N5序号Z2Z7ABN1/N5130302550374020255022303025603.48402025602.23303025703.89402025702.44303025804.210402025802.65303025904.611402025902.863030251005124020251003从表1中可以看出，当齿数比Z7/Z2由1变成0.5时，N1/N5由3-5变成了2-3，变速区段改变了；同样，当Z7/Z2给定时，N1/N5值随着B值的变化而变化。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1)本专利技术是通过改变端面齿轮与圆柱齿轮的接触点为P的位置，即改变端面齿轮距输出轴5的距离B值的大小来改变输入输出转速比N1/N5的大小，转速比可在一定范围内连续变化，具有无级式变速器的调速原理和范围；但考虑到承载能力的需要，本专利技术将端面齿轮上接触点P设计为有一定宽度的齿面，如将端面齿轮上与圆柱齿轮接触区设计成五个套圈端面齿轮，其接触点P设计为有一定宽度的端面齿，这样就将无级式变速范围改变成几个可选择的固定转速比，实现了有级式变速器所具有的性能。2)本专利技术通过将端面齿轮上不同位置的接触点P设计为有一定宽度的齿面，各个齿面所在的零件釆用套圈端面齿轮式结构，就将无级式变速范围改变成多个可选择的固定转速比，结构简单，尺寸重量小。3)本专利技术可通过増大圆柱齿轮的高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种行星式多级变速传动装置，其特征在于，包括输入轴、主动圆锥齿轮、圆柱齿轮、端面齿轮、输出轴、转臂和从动圆锥齿轮；主动圆锥齿轮与输入轴连接，主动圆锥齿轮与从动圆锥齿轮啮合；从动圆锥齿轮与圆柱齿轮固连，绕转臂旋转；端面齿轮由多个由套圈端面齿轮组成，都为环状结构，每个套圈端面齿轮都包括端面齿和直齿，端面齿设置在环形套圈的端面，直齿沿套圈端面齿轮的环形套圈外圆柱面圆周设置，每个套圈端面齿轮的端面齿与圆柱齿轮啮合，每个套圈端面齿轮的直齿选择性与调速机构的内齿圈啮合固定；转臂与输出轴垂直正交，并固连为一体。

【技术特征摘要】
1.一种行星式多级变速传动装置，其特征在于，包括输入轴、主动圆锥齿轮、圆柱齿轮、端面齿轮、输出轴、转臂和从动圆锥齿轮；主动圆锥齿轮与输入轴连接，主动圆锥齿轮与从动圆锥齿轮啮合；从动圆锥齿轮与圆柱齿轮固连，绕转臂旋转；端面齿轮由多个套圈端面齿轮组成，都为环状结构，每个套圈端面齿轮都包括端面齿和直齿，端面齿设置在环形套圈的端面，直齿沿套圈端面齿轮的环形套圈外圆柱面圆周设置，每个套圈端面齿轮的端面齿与圆柱齿轮啮合，每个套圈端面齿轮的直齿选择性地与调速机构的内齿圈啮合固定；转臂与输出轴垂直正交，并固连为一体。2.根据权利要求1所述的行星式多级变速传动装置，其特征在于，所述的调速机构包括变速驱动电机、驱动螺母、驱动螺杆和内齿圈；内齿圈设置在箱体中，内齿圈的内孔上设有与套圈端面齿轮的直齿尺寸同样的内齿，在内齿圈的外圆柱面上的对边位置加工有凹槽，凹槽内设有导向平键，在箱体上设有与导向平键配合的导向槽，驱动螺母通过箱体开孔伸入箱体内与内齿圈连接；驱动螺母与驱动螺杆螺纹连接，驱动螺杆与变速驱动电机相连。3.根据权利要求2所述的行星式多级变速传动装置，其特征在于，所述的驱动螺杆一端与变...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡青春，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44