CN100347467C - 行星同步带轮传动万向减速/增速机构 - Google Patents
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Abstract
一种行星同步带轮传动万向减速/增速机构。包括轴线a的转轴、与转轴固联的转臂、用圆柱副(轴线c)与转臂联接的第一连接轴、轴线为d的行星同步带轮、沿轴线d与行星同步带轮构成移动副的第二连接轴、轴线为b的中心同步带轮、同步带、行星架、与中心同步带轮共轴线固联的中心轮转轴、中心轮轴承座、轴承座。行星架绕轴线b旋转，行星同步带轮支承于行星架，轴线c平行a，轴线d平行e平行b，d对b之偏距等于c对a的偏距；两连接轴用回转副联接，其轴线与c和d的公垂线重合，且c、d的间距等于a、b的间距。本发明突破现有减速器只能实现两固定轴间运动变换的局限，用于不同轴交角的相交轴或交错轴的联接与减速或增速传动。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型传动机构，特别是综合利用行星同步带轮和万向联轴器传动原理而发明的一种能作万向减速或逆向增速的新型传动机构。
背景技术
减速器是常用的机械传动装置，其传动机构种类也很多。但现有的各种减速器产品都只能提供相对位置固定的轴间减速传动。比如，圆柱齿轮机构一般提供相对位置固定的两平行轴间的传动变换；普通直齿圆锥齿轮机构可用于相对位置固定的两相交轴间的传动变换；蜗杆减速器或螺旋齿轮机构一般用于相对位置固定的两垂直交错轴间的减速传动。现有的减速器产品中，只用一种减速器一般难于实现相交轴或交错轴取不同轴交角时的减速传动。当生产实际要求机械传动***实现空间任意相交或任意交错轴间的减速传动时，一般需组合各种不同类型减速机构，有时还需专门串联万向联轴器机构(如汽车传动中的万向联轴器和传动轴)。这样，往往会使机械***的传动轴增多、轴间联接关系繁杂。
发明内容
本发明目的是：提出一种具有万向减速或逆向增速传动功能的新型行星同步带轮传动机构，它能够适应不同轴交角的两相交轴或两交错轴间的减速或增速传动，且传动中转轴之间轴交角即使发生变动也不影响两轴间的传动关系。
本发明的技术方案是：
如图1所示，本发明由转轴、转臂、第一连接轴、第二连接轴、行星同步带轮、同步带、中心同步带轮、行星架、中心轮转轴、中心轮轴承座和轴承座构成。转轴支承于轴承座，绕轴线a旋转；中心轮转轴支承于中心轮轴承座，绕轴线b旋转；第一连接轴用轴线为c，轴线c平行轴线a的圆柱副与转臂相联接；行星架可绕轴线b定轴旋转；行星同步带轮通过轴线为d，轴线d平行轴线b的回转副与行星架铰接，并用方向与轴线d平行的移动副与第二连接轴联接；中心同步带轮与中心轮转轴共轴线固联；第二连接轴用回转副与第一连接轴联接，其轴线与轴线c、d的公垂线一致。行星同步带轮的轴线d和行星架8的轴线b之偏距等于第一连接轴圆柱副轴线c与转轴轴线a之偏距r；轴线c、d沿其公垂线方向的交错间距等于轴线a、b沿其公垂线S方向的交错间距h，轴线c、d在以其公垂线为法线的平面中的轴交角应与轴线a、b在以其公垂线S为法线的平面中的轴交角2δ相等。
从转轴到中心轮转轴即中心同步带轮的传动比(减速比)为：Z1/(Z1-Z2)；反之，从中心轮转轴即中心同步带轮到转轴的传动比(增速比)为：(Z1-Z2)/Z1。可见，传动比与偏距r、轴交角2δ和交错间距h无关。因此，本发明适用于不同轴交角的相交轴或交错轴联接和减速或增速传动。
当h≠0时，机构可传递轴交角2δ≠180°的两交错轴间减速或增速运动；
当h＝0时，机构可传递轴交角2δ≠180°的两相交轴间减速或增速运动。此时，作为本发明的一种机构变形，还可用球铰取代联接第一连接轴和第二连接轴的回转副，其机构传动比特性与采用回转副联接时相同。
本发明的有益效果是：
本发明突破了现有减速器产品只能实现两固定轴间传动变换的局限，能够适应不同轴交角的两相交轴或两交错轴间的减速或逆向增速传动，且传动中输入输出转轴之间轴交角即使发生变动也不影响两轴间的传动关系。采用本发明机构原理的新型减速器或增速器产品，不必增加任何中间传动轴，就能直接联接轴交角在一定范围内变动的两任意相交轴或轴间交错间距在一定范围内的两任意交错轴，并作减速或增速传动。
附图说明
图1是本发明的机构原理图。
图2是本发明的结构示意图。
附图中标号说明：
1—转轴； 2—转臂
3—第一连接轴； 4—第二连接轴；
5、13、14、15—行星同步带轮；
6、12—同步带； 7—中心同步带轮；
8—行星架； 9—中心轮转轴；
10—中心轮轴承座； 11—轴承座。
具体实施方式
下面结合图1对本发明作进一步的描述。
请参阅图1所示，转轴1支承于轴承座11，可绕轴线a旋转；中心轮转轴9支承于中心轮轴承座10，可绕轴线b旋转，轴线a与b的相对位置关系一般可取任意的空间交错状态。设a、b的公垂线方向为S，则通常可用轴交角2δ和交错间距h来表征二者的相对位置关系。其中，轴交角2δ表示在以公垂线S为法线的平面中两交错轴线的夹角，交错间距h表示沿公垂线S方向两交错轴线间的最短距离。当h≠0，2δ≠180°时，两交错轴处于一般空间交错状态；当h＝0，2δ≠180°时，两轴处于轴线交于一点的相交状态；当h＝0，2δ＝90°时，两轴垂直正交。
转轴1上固联有转臂2，或制作成一体化结构；第一连接轴3用轴线平行于轴线a的圆柱副(轴线c)与转臂2联接，相对于转臂2，它既能沿轴线c移动，又能绕轴线c转动；中心轮转轴9上共轴线固联有中心同步带轮7(齿数Z1)，行星架8可绕轴线b定轴旋转；行星同步带轮5(齿数Z2，轴线d，d//b)以回转副支承于行星架8；第二连接轴4与行星同步带轮5之间，沿轴线d方向构成移动副联接，比如，可在行星同步带轮5上制出花键孔、在第二连接轴4上制出外花键，二者接合即构成只作相对滑动的花键副联接；第一连接轴3、第二连接轴4之间用回转副联接，其轴线与第一连接轴3圆柱副轴线c和行星齿轮轴线d的公垂线重合，且轴线c、d沿其公垂线方向的交错间距应等于轴线a、b沿其公垂线S方向的交错间距h，轴线c、d在以其公垂线为法线的平面中的轴交角应与轴线a、b在以其公垂线S为法线的平面中的轴交角2δ相等，轴线d相对于b之偏距应等于轴线c相对于轴线a的偏距r。
从转轴1到中心轮转轴9即中心同步带轮7的传动比(减速比)为：Z1/(Z1-Z2)；反之，从行星架8即中心同步带轮7到转轴1的传动比(增速比)为：(Z1-Z2)/Z1。当Z1＞Z2时，传动比为正值，表明输入与输出转轴转向相同；当Z1＜Z2时，传动比为负值，表明输入与输出转轴转向相反。
无论如何，机构传动比均与偏距r、轴交角2δ和交错间距h无关。因此，本发明机构适用于不同轴交角的相交轴或交错轴联接和减速或增速传动。
当h≠0时，机构可传递轴交角2δ≠180°的两交错轴间减速或增速运动；
当h＝0时，机构可传递轴交角2δ≠180°的两相交轴间减速或增速运动。此时，作为本发明的一种机构变形，可用球铰取代联接第一连接轴3和第二连接轴4的回转副，机构传动比特性不变。
为了提高机构承载能力和传力均衡性，可在上述转臂2和行星架8之间，沿图1中A向视图所示半径等于偏距r的圆周g，均布联接几组(比如，可取3-4组)由上述第一连接轴3、第二连接轴4和行星同步带轮5、同步带6构成的相同传动杆系，机构传动比关系不变。均布于行星架8圆周g上的每个行星同步带轮都通过同步带与中心同步带轮7相啮合。为了减小同步带轮根数和轮条轴向尺寸，可将2-3个行星同步带轮同时用一条同步带连起来与中心同步带轮7相啮合，如图2实施例所示。
实施例
本发明机构传动比计算示例如下：
(1)Z1＝20，Z2＝19，h＝0，则得到一种减速比为20的相交轴万向少齿差行星同步带轮减速器机构，可用于轴交角2δ≠180°的相交轴间同向减速传动；
(2)Z1＝20，Z2＝21，h＝0，则得到一种减速比为-20的相交轴万向少齿差行星同步带轮减速器机构，可用于轴交角2δ≠180°的相交轴间反向减速传动；
(3)Z1＝20，Z2＝16，h＝0，则得到一种减速比为5的相交轴万向行星同步带轮减速器或逆向增速传动机构，可用于轴交角2δ≠180°的相交轴间同向减速或增速传动；
(4)Z1＝20，Z2＝24，h＝0，则得到一种减速比为-5的相交轴万向行星同步带轮减速器或逆向增速传动机构，可用于轴交角2δ≠180°的相交轴间反向减速或增速传动；
(5)Z1＝20，Z2＝19，h＝10mm，则得到一种减速比为20的交错轴万向少齿差行星同步带轮减速器机构，可用于交错间距h＝10mm、轴交角2δ≠180°的两交错轴间同向减速传动；
(6)Z1＝20，Z2＝21，h＝10mm，则得到一种减速比为-20的交错轴万向少齿差减速器机构，可用于交错间距h＝10mm、轴交角2δ≠180°的两交错轴间反向减速传动；
(7)Z1＝20，Z2＝16，h＝10mm，则得到一种减速比为5的交错轴万向行星同步带轮减速器或逆向增速传动机构，可用于交错间距h＝10mm、轴交角2δ≠180°的两交错轴间同向减速或增速传动；
(8)Z1＝20，Z2＝24，h＝10mm，则得到一种减速比为-5的交错轴万向行星同步带轮减速器或逆向增速传动机构，可用于交错间距h＝10mm、轴交角2δ≠180°的两交错轴间反向减速或增速传动。
图2所示为均布了4组上述传动杆系的实施例结构示意图。图中将4个行星同步带轮分为A、B二组：A(5、15)和B(13、14)，分别通过同步带6和12与中心同步带轮7相啮合。
Claims (4)
1、一种行星同步带轮传动万向减速/增速机构，其特征在于：
由转轴(1)、与转轴(1)固联的转臂(2)、第一连接轴(3)、第二连接轴(4)、行星同步带轮(5)、同步带(6)、中心同步带轮(7)、行星架(8)、中心轮转轴(9)、中心轮轴承座(10)和轴承座(11)构成；转轴(1)支承于轴承座(11)，绕轴线a旋转；中心轮转轴(9)支承于中心轮轴承座(10)，绕轴线b旋转；第一连接轴(3)用轴线为c，轴线c平行轴线a的圆柱副与转臂(2)相联接；行星架(8)可绕轴线b定轴旋转；行星同步带轮(5)通过轴线为d，轴线d平行轴线b的回转副与行星架(8)铰接，并用方向与轴线d平行的移动副与第二连接轴(4)联接；中心同步带轮(7)与中心轮转轴(9)共轴线固联；第二连接轴(4)用回转副与第一连接轴(3)联接，其轴线与轴线c、d的公垂线一致；行星同步带轮(5)的轴线d和行星架(8)的轴线b之偏距等于第一连接轴(3)圆柱副轴线c与转轴(1)轴线a之偏距r；轴线c、d沿其公垂线方向的交错间距等于轴线a、b沿其公垂线S方向的交错间距h，轴线c、d在以其公垂线为法线的平面中的轴交角应与轴线a、b在以其公垂线S为法线的平面中的轴交角2δ相等。
2、根据权利要求1所述的行星同步带轮传动万向减速/增速机构，其特征在于：
当h＝0时，机构可传递轴交角2δ≠180°的两相交轴间减速或增速运动，或可用球铰取代联接第一连接轴(3)和第二连接轴(4)的回转副，其机构传动比特性与采用回转副联接时相同。
3、根据权利要求1所述的行星同步带轮传动万向减速/增速机构，其特征在于：
可在转臂(2)和行星架(8)之间，沿半径等于偏距r的圆周g，均布联接几组由第一连接轴(3)、第二连接轴(4)和行星同步带轮(5)、同步带(6)构成的相同传动杆系，均布于行星架(8)圆周g上的各个行星同步带轮都通过同步带与中心同步带轮7相啮合，将2-3个行星同步带轮用一条同步带连起来与中心同步带轮(7)相啮合。
4、根据权利要求1所述的行星同步带轮传动万向减速/增速机构，其特征在于：
转轴(1)与转臂(2)可制作成一体化结构；中心同步带轮(7)与中心轮转轴(9)可共轴线制作成同步带轮与轴一体化结构。
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Non-Patent Citations (3)
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|---|
| 一种低副等速联轴器-RRERR机构的运动分析 陈辛波，李晏.现代机械，第4期 1998 * |
| 空间交错轴等速万向联轴器的分析与设计 陈辛波，李晏，乐韵斐.机械制造，第5期 1999 * |
| 等角速连杆机构的组成研究 陈辛波.同济大学学报，第25卷第6期 1997 * |
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Assignee: Yancheng Zhongma Automobile Parts Co., Ltd. Assignor: Tongji University Contract fulfillment period: 2009.6.20 to 2014.6.19 contract change Contract record no.: 2009320001587 Denomination of invention: Planetary synchronous belt wheel transmitting directional speed decreasing/increasing mechanism Granted publication date: 20071107 License type: Exclusive license Record date: 2009.8.21 |
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