專利名稱：齒輪式雙勻速擺線無級變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于傳動機械，用于動力機械的變速。
背景技術(shù)：
查考國內(nèi)外相關(guān)專利和有關(guān)書籍，同類極多，僅近七、八年的專利就達數(shù)以千計。多數(shù)為摩擦類，如寬皮帶、鋼球、錐輪等類型，雖也有剛性齒輪類，如CN1045292、1056558、1066586、1068199和鏈條式、滑片式以及德國生產(chǎn)的GVSA型三相并列脈動變速器，美國生產(chǎn)的Lero---Max型的脈動變速器，尚有一類小機構(gòu)反饋大機構(gòu)的分流類如CN1045292、1056343、1019194、1068178等均具有代表性。摩擦式缺點很多，人們一直希望有高水平的剛性類型，因此出現(xiàn)大量專利，但機構(gòu)總是很復(fù)雜，而且在輸出勻速平穩(wěn)、高速振動和噪音及傳動效率等諸方面均不理想，所以長期來這一研究已成為機械行業(yè)的經(jīng)典大題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種齒輪式雙勻速擺線無級變速器，用簡單達類似一、二級齒輪的傳動付，設(shè)計出高勻速度、大速比范圍的無級調(diào)速器，使傳動剛度、機械效率、高速平穩(wěn)度及工藝簡易性等，均不低于常見齒輪式變速箱。
為此，本發(fā)明由行星齒輪系、離合器、調(diào)速機構(gòu)和機架組成，行星輪系由行星臂、太陽輪軸、n個大行星輪組成；行星臂由左盤、p根長管和管中的長螺栓、以及右盤組成；左盤是左端面中心有輸入軸，右端面有盲孔的扁盤，右盤是中心有通孔的扁盤，兩盤均布著n對大孔和p對小孔，p根長管的兩端安裝在兩盤小孔內(nèi)，兩盤就被長管及管中的長螺栓及螺母固定形成一個整體匡架成為行星臂，太陽輪軸是左端有太陽齒輪的長軸，這齒輪兩端有軸頸安裝于左、右兩盤中心孔的軸承內(nèi)，它的右部用軸承安裝于外殼的軸承孔內(nèi)，并又外伸為輸出軸；大行星輪是圓周布有外齒輪，孔內(nèi)布有內(nèi)齒輪的筒狀體，它的右端口內(nèi)裝有軸承，左側(cè)面中心有外伸的管形端軸，這端軸安裝于左盤大孔的軸承內(nèi)；離合器由前端的雙輸出傳動鏈機構(gòu)及后端的饋控制動機構(gòu)兩部分組成；調(diào)速機構(gòu)由摸擬“雙勻速擺線”函數(shù)曲線有效段的圓運動機構(gòu)、直線偏移機構(gòu)、操作機構(gòu)組成；機架由殼體、左蓋、右蓋組成；殼體成筒狀，外周有相應(yīng)孔安裝著加油螺塞、放油螺塞、吊環(huán)、支架；左、右兩蓋均為中心有孔的扁盤，分別用螺釘、密封墊固定于機架兩側(cè)，又分別用軸承安裝著輸入、輸出軸。
所述的行星輪系(23)中的n個大行星輪(16)、n對大孔、n個行星曲炳、n個連桿、p根支撐管、p對小孔中的n、p的數(shù)值為≥2的自然數(shù)。上述結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
本發(fā)明原理和優(yōu)點是經(jīng)長期深層次的機構(gòu)及運動學(xué)、數(shù)學(xué)等研究，發(fā)現(xiàn)行星機構(gòu)(圖1)中設(shè)行星臂(圖3)OO’以定值角速度φ轉(zhuǎn)動，太陽輪也以定角速度ω轉(zhuǎn)動，則兩速比ω/φ＝C為常數(shù)值，又設(shè)OP＝λr(λ為變幅系數(shù))R、r分別為太陽、行星齒輪分度圓半徑，R/r＝m，t’為時間，θt’為行星輪O’(相對于行星臂)轉(zhuǎn)角，φ-ω＝β，β/φ＝S則有S＝(1-C)，設(shè)定C是一個范圍(Ca至Cb)內(nèi)的連續(xù)值，即C∈(Ca，Cb)，則可求在行星輪O’上任意點P(x，y)的軌跡因兩輪為嚙合運動，所以有FB＝FA1，βt’R＝FA1＝FB＝θt’r，∴θ＝βR/r＝mβ＝mφS，∵α＝π/2-(θ+φ)t’＝π/2-φt’(mS+1)＝π/2-φt’[m(1-C)+1]，又設(shè)φt’＝t∴X＝OD＝OE-DE＝OE-PG＝(R+r)Cos t-λr cos t[m(1-C)+1]Y＝PD＝EO’-O’G＝(R+r)sint-λr sin t[m(1-C)+1]即得求P點的軌跡函數(shù) 這是因太陽及行星臂均為勻速旋轉(zhuǎn)而行星輪上的任意一變幅點產(chǎn)生的軌跡曲線函數(shù)，為了方便不妨稱為“雙勻速擺線”函數(shù)。如令C＝0，則這“雙勻速擺線”函數(shù)就變成常見“外擺線”。
又因在實際設(shè)計中R、r、λ是定值，太陽輪與行星輪的轉(zhuǎn)速比(即ω/φ)值C是最具有代表性參變數(shù)，C取值的不同便產(chǎn)生曲線簇系，也不妨又稱為C曲線系，它們是周期性定波形曲線，周期為t∈(0，2π/mC)。取其半周段t∈(0，π/mC)研究可知，在可能范圍內(nèi)相對地縮小速比區(qū)(Ca，Cb)，去掉曲線兩端，較短地取出其中間頂端部分段來研究，將這速比區(qū)分割為差值盡可能小的等差級數(shù)，例如設(shè)Cb-Ca＝H，如分h級，這級數(shù)為H/h、2H/h、3H/h、…H，再將各數(shù)代入函數(shù)，形成密集的C曲線系(圖4)，設(shè)它們分別為C0、C1、C2、…Cn…Ch，如果對各參數(shù)(R、r、λ)進行正交設(shè)計等數(shù)學(xué)方法優(yōu)選，它們更會在較長段內(nèi)而十分精確地近似于某一直徑圓(設(shè)為φk)的圓弧(這圓弧以下稱有效段)，而且這φk圓心的位置與Cn數(shù)值。具有連續(xù)的線性關(guān)系，因此只要偏移這φk圓，它的各有效段將會逐一精確地重合、覆蓋Cn各曲線，因此它也就可以精確地替代整個C∈(C0，Ch)曲線系。另外又要在行星齒輪與各變幅點之間設(shè)置離合器，讓各變幅點位于φk圓的有效段時，離合器便“合上”，其它位置則“離開”，又由於各φk圓的有效段較長，具有較大的行星運行中心角，這樣用較少的行星齒輪，便可接力為360°地全周行星運行，完成無級變速器的調(diào)速傳動全過程。
這種偏移φk圓，使其有效段能360°地全周接力，高精度代替、覆蓋雙勻速擺線系，其精度及代替長度范圍均可用優(yōu)化各參數(shù)(R、r、λ、φk)耒調(diào)控的數(shù)學(xué)理論和設(shè)計方法，創(chuàng)造性地構(gòu)建了“雙勻速擺線”的理論基礎(chǔ)，最終使本發(fā)明實現(xiàn)了“高均速”“大變速比”等變速器的高難度設(shè)計要求；。
例如太陽輪與行星輪的轉(zhuǎn)速比變化范圍(C0，Ch)取為(0，1)，根據(jù)設(shè)中體積、動力等實際需要，以及優(yōu)選各參數(shù)，取R＝18、r＝65、λ＝0.5385，“雙勻速擺線”便成為 太陽輪與行星輪的轉(zhuǎn)速比C值取C0＝0、C1＝0.2、C2＝0.4、……Ch＝1便形成圖4的C曲線系(圖4)，如果φk圓取φ226，用它偏移重合在C曲線系上，可較長地重合這些曲線，這些重合部份就成為有效段；從圖5可得知，這φk只需偏移4.5、3.2、2.5、1.9、1、0，便可分別重合并替代0、0.2、0.4、0.6、0.8、1曲線系中相當(dāng)長的各自段，其重合段也是φk圓的有效段，其行星角分別達166°、169.4°、172.5°、187.4°、213.1°、360°，因為它們均大于120°，所以只需三個星行齒輪和適當(dāng)?shù)碾x合器，將它們上面(變幅系數(shù)為0.5385)的變幅點，以及φ226圓的圓周相連結(jié)，成為一個能在“雙勻速擺線”有效段上的互相約束的運動付，其φ226圓的圓心從行星中心起偏移到1、1.9、2.5、3.2、4.5，則太陽輪與行星輪的轉(zhuǎn)速比就將從0起，逐步出現(xiàn)0.2、0.4、0.6、0.8至1，又因偏移是由0到4.5是連續(xù)的，所以變速比也是由0到1是連續(xù)的，也就產(chǎn)生了轉(zhuǎn)速比為0至1無級變速的速度輸出。
本發(fā)明成功地運用了近似、覆蓋等柔性數(shù)學(xué)方法和運動學(xué)基礎(chǔ)性設(shè)定的研究，首創(chuàng)了“雙勻速擺線”函數(shù)理論，從而產(chǎn)生的高勻速度、線性連續(xù)、大范圍剛性的無級調(diào)速機構(gòu)，因此不但結(jié)構(gòu)簡單達類似兩級齒輪傳動付，而且在傳動剛度、機械效率、高速平穩(wěn)性、輸出勻速度、制造工藝性等諸方面均十分優(yōu)越，它完全能滿足機床加工、交通運輸、石油化工、紡織造紙等機械工程領(lǐng)域的高要求。


圖1本發(fā)明的雙輸出傳動鏈為差動輪系的無級變速器及其剖面結(jié)構(gòu)示意2本發(fā)明的雙輸出傳動鏈為差速器類型的無級變速器及其剖面示意3本發(fā)明的“雙勻速擺線”生成基礎(chǔ)示意4本發(fā)明為λ＝0.5385，R＝18，r＝65，速比c＝0、0.2、0.4、0.6、0.8、1，“雙勻速擺線”曲線系示意5本發(fā)明為φk圓取φ226，偏移在C曲線系的重合狀態(tài)，其中ΦQ為行星點運行圓示意圖具體實施方式
如圖1至圖5所示，本發(fā)明由機架和離合器所組成，它由行星齒輪系23、離合器20、調(diào)速機構(gòu)32、和機架24組成；行星輪系由行星臂15、太陽輪軸18、n個(n可以為2、3、4、5、…)大行星輪16組成；行星臂由左盤15a、p根(p可以為2、3、4、5、…)長管13和管中的長螺栓12、以及右盤11等組成；左盤15a是左端面中心有輸入軸右端面有盲孔的扁盤，右盤11是中心有通孔的扁盤，兩盤均布著n對大孔和p對小孔，p根長管的兩端安裝兩盤小孔內(nèi)，兩盤就被長管及管中的長螺栓及螺母固定形成一個整體匡架；太陽輪軸是左端有太陽齒輪的長軸，這齒輪兩端有軸頸安裝于左、右兩盤中心孔的軸承內(nèi)，它的右部用軸承安裝于外殼的軸承孔內(nèi)，并又外伸為輸出軸；大行星輪是圓周布有外齒輪，孔內(nèi)布有內(nèi)齒輪的筒狀體，它的右端口內(nèi)裝有軸承，左側(cè)面中心有外伸的管形端軸21，這端軸安裝于左盤大孔的軸承內(nèi)。
離合器由前端的雙輸出傳動鏈機構(gòu)19及后端的饋控制動機構(gòu)17兩部分組成。所述的雙輸出傳動鏈機構(gòu)19，它可以是差動輪系類型(見圖1)，也可以是差速器類型(見圖2)等等的雙輸出傳動鏈機構(gòu)；其中差動輪系類型由齒圈25、e個(e可以為2、3、4、……)小行星齒輪34及小行星軸、小行星架26、小太陽輪軸27、以及各軸、套間的軸承等構(gòu)成；齒圈由分布在大行星輪內(nèi)壁的內(nèi)齒構(gòu)成；小行星架是周部布有e個橫孔的杯狀體，這橫孔兩側(cè)中心各有一個同軸心的小孔，橫孔內(nèi)置有小行星齒輪，小孔內(nèi)緊固著小行星軸的兩端，各小行星齒輪與小行星軸間由軸承套合，小行星架右端中心為管形軸31與右盤大孔內(nèi)的軸承固定，軸端緊固于曲炳前端孔內(nèi)；小太陽輪軸27是右部設(shè)有太陽齒輪的長軸，齒輪兩側(cè)有軸頸安裝于小行星架兩端部孔的軸承內(nèi)，這左端軸承的左側(cè)，又另有軸承安裝于大行星輪管形端軸的孔內(nèi)，小太陽輪軸左端又較長地伸出這軸承，成為雙輸出傳動鏈的第二動力輸出軸；又其中(見圖2)差速器類型，它由左錐齒輪53、右錐齒輪54、f個(f可以為2、3、4、……)星錐齒輪49和星軸48、星架47、內(nèi)架51以及中心軸52等組成；這時大行星輪55孔壁無內(nèi)齒，其左側(cè)壁中心管形軸右伸為懸軸50，星架也是外周布有f個小圓孔的杯狀體，它的左端杯口孔內(nèi)有軸承安裝于懸軸上，中右部外周固定于大行星輪右端口的軸承孔內(nèi)，并且這星架右伸與右盤11a大孔內(nèi)的軸承孔固定，此外它又繼續(xù)外伸，與曲炳前端孔緊固；內(nèi)架是外周布有f個小圓孔的厚圓套，它位于左、右錐齒輪間并套于中軸，各小圓孔內(nèi)緊配著行星軸的軸端，各星軸另一端緊配于星架相應(yīng)的小圓孔孔內(nèi)，行星錐齒輪用軸承安裝于星軸中部；中心軸52是右端緊固著右錐齒輪的長軸，它松轉(zhuǎn)配合地穿過左錐齒安裝于左盤相應(yīng)的大孔的軸承內(nèi)，又外伸成為雙輸出傳動鏈的第二動力輸出軸；右錐齒輪右側(cè)的套周部安裝于星架右端孔的軸承孔內(nèi)，左錐齒輪左側(cè)的套周部緊固于大行星輪的懸軸孔內(nèi)。
所述的離合器后端的饋控制動機構(gòu)它可以是定速制動型(見圖1)，也可以是零速制動型(見圖2)等等；其中定速制動型由摩擦輪17a、定速制動環(huán)9等組成；摩擦輪由左輪22、右輪22a等組成，兩輪圓周外側(cè)鑲有摩擦系數(shù)大的材料(如橡膠、夾布膠木等)，兩輪之間有碟簧或壓簧，并緊固于第二動力輸出軸的左端，定速制動環(huán)是孔壁一定角度內(nèi)有梯形凹槽的環(huán)套，這角度略大于360°/n，它位于殼體內(nèi)腔與摩擦輪同軸向位置；又其中零速制動型(見圖2)由制動輪62、制動帶63、支撐輪68、緊張輪65、擺桿66、擺軸64、后軸67、離合槽凸輪61等組成；制動帶成環(huán)狀，包套于制動輪和支撐輪周部，并有孔用螺釘與支撐輪固定，緊張輪是周部有頂角的圓輪，它的中心孔及軸有螺紋配合可被軸端的螺母鎖定，轉(zhuǎn)動并鎖定項角位置，可調(diào)節(jié)制動帶的松緊；擺桿是前端垂直地置有擺軸后端有孔的長桿，后端孔可松轉(zhuǎn)地被后軸固定于左盤15a的左側(cè)面，擺軸右端有軸承壓靠于制動帶，左端也有軸承安裝于離合槽凸輪的槽59內(nèi)，離合槽凸輪61用螺釘安裝于左蓋10a右側(cè)中部，它是右側(cè)有圓周槽，中部有大孔的扁盤，大孔套于左蓋的中心套部，圓周槽(見圖2中AA剖面)是有大半徑71a、71b及小半徑69a、69b兩圓槽及兩者的過渡槽70a、70b組成，大半徑圓槽的中心角略大于360°/n。調(diào)速機構(gòu)32由摸擬“雙勻速擺線”函數(shù)曲線有效段的圓運動機構(gòu)14直線偏移機構(gòu)43、操作機構(gòu)46組成；所述的“雙勻速擺線”函數(shù)曲線為 擬似“雙勻速擺線”函數(shù)曲線有效段的圓運動機構(gòu)，它可以是精確地近似這函數(shù)曲線的連桿運動圓型(見圖1)，也可以是精確地近似這函數(shù)曲線的圓槽板型56(見圖2)等的一切圓運動機構(gòu)；其中連桿運動圓型由n個曲炳29、n個連桿30組成；曲炳是前端有孔，后端有垂直小軸的長桿，連桿是前、后兩端均有孔的長桿，這前端孔分別有軸承安裝在各曲炳的垂直小軸上，其后端孔大小不一，又松轉(zhuǎn)配合地套合成為一個組合管40；又其中圓槽板型是由槽板56、n個曲炳29a等組成，槽板是中心有長孔的扁板，左側(cè)周部有360°的圓槽59，右側(cè)面有燕尾滑板，曲炳是前端有孔，后端有垂直小軸的長桿，這小軸由軸承安裝于槽板的圓槽內(nèi)。
所述的直線偏移機構(gòu)它可以是雙偏心套型(見圖1)，它也可以是螺桿滑板型(見圖2)等等；其中雙偏心套型由外偏心套37、內(nèi)偏心套36、盤架38、擋盤41、擋圈33等組成；內(nèi)、外兩偏心套的偏心距相等，并松轉(zhuǎn)配合地套合成一體，其外偏心套外圓兩端部用軸承安裝于組合管的孔內(nèi)，外偏心套右端軸承的右側(cè)，有一對同直線的徑向鍵槽；盤架是周邊有孔并安裝于右蓋中心內(nèi)側(cè)的扁盤，這盤架的左側(cè)設(shè)有長管35，這長管套合在太陽輪軸上，長管外周有軸承安裝于內(nèi)偏心套的孔內(nèi)，擋盤在內(nèi)偏心套右側(cè)兩者成一體，左端又被擋圈33鎖定；又其中螺桿滑板型由燕尾定板57、燕尾滑板58組成；燕尾定板是周邊有孔并安裝于右蓋中心內(nèi)側(cè)的平板，它中心有孔，被太陽輪軸穿過，兩側(cè)有燕尾凹槽的側(cè)邊，燕尾滑板位于燕尾槽內(nèi)，它是中心有長孔，兩側(cè)有燕尾凸槽的條狀滑板，它的中心線部有一個長螺孔。操作機構(gòu)可以是錐齒輪型(見圖1)，也可以是螺桿型(見圖2)，其中錐齒輪型由右錐齒輪44、左架42、右架(與擋盤為同一體)41、十字圈39、左錐齒輪5、小錐齒輪4、支架2、手輪1、手螺釘3等組成；右架是左側(cè)中心固定于內(nèi)偏心套36，周部為簿圓筒的扁盤，右錐齒輪固定于簿圓筒周部，左架是中心有內(nèi)孔頂部有圓筒的扁盤，這圓筒外周兩端部均有鋼珠固定于右架的簿圓筒內(nèi)，左架的內(nèi)孔有成一直線的兩鍵槽，十字圈39成薄型圈狀(見圖1中D-D剖面)，它的內(nèi)、外圓均設(shè)有中心線成一直線的兩條鍵，外圓鍵與內(nèi)圓鍵的兩中心線夾角為45°至90°某一值，常取90°，外圓兩鍵安裝于左架內(nèi)孔的兩鍵槽內(nèi)，內(nèi)圓兩鍵槽安裝于外偏心套右端的徑向鍵槽內(nèi)；支架是頂部有圓板長管并插入機架的長管，圓板有周孔被螺釘緊固于機架，小錐齒輪與左、右兩錐齒輪同時嚙合，它后部有長軸安裝于支架管孔兩端的軸承內(nèi)，尾端又與圓盤形手輪有孔緊固，手輪輪周有手螺釘3緊鎖于圓板。又其中螺桿型(見圖2)由螺桿60、支架2a、手輪1a、手螺釘3a等組成；支架是頂部有圓板的長管，管身插入機架，螺桿是外螺紋與燕尾滑板相配合的長螺桿，它后部有長軸安裝于支架管孔兩端的軸承內(nèi)，尾端又與圓盤形手輪有孔緊固，手輪輪周有手螺釘3a緊鎖于圓板上。
機架24由殼體8、左蓋10、右蓋45組成；殼體成筒狀，外周有相應(yīng)孔安裝著加油螺塞7、放油螺塞28、吊環(huán)6、支架；左、右兩蓋均為中心有孔的扁盤，分別用螺釘、密封墊固定于機架兩側(cè)，又分別用軸承安裝著輸入、輸出軸。
本發(fā)明曾稱“雙行星齒輪擬雙擺線無級變速器”，它的傳動過程是動力輸入左盤15a左側(cè)的輸入軸后，行星臂帶動大行星輪16及右端曲柄29作行星運動，曲柄后端的垂直小軸被連桿30前端孔(或槽板56左側(cè)周部的360°圓槽)所套合形成約束，因而產(chǎn)生運動軌跡圓φk圓。轉(zhuǎn)動手輪1可使小錐齒輪4帶動左、右兩錐齒輪作互為反向等量的旋轉(zhuǎn)，因右錐齒輪由右架41緊固于內(nèi)偏心套36，左錐齒輪緊固于左架42又通過十字圈39可萬向偏移地連結(jié)轉(zhuǎn)動著中心不固定的外偏心套37，這又導(dǎo)致內(nèi)、外兩偏心套的互為反向的量轉(zhuǎn)動，從而外偏心套外圓便產(chǎn)生定向平移，最終又導(dǎo)致了連桿30的前端孔約束下的軌跡φk圓作定向平移；如果操作機構(gòu)采用螺桿滑板型(見圖2)，則轉(zhuǎn)動手輪1a，長螺桿60及燕尾滑板等，也同樣可使它們的φk(即槽板的圓槽)定向平移，從而平移的φk其有效段也同樣地覆蓋著“雙勻速擺線”C曲線系的調(diào)速分布范圍。如果離合器前端的雙輸出傳動鏈機構(gòu)是差動輪系類型，后端的饋控制動機構(gòu)是定速制動型(見圖1)，則小行星架26右端固定曲軸，它可使動力行星運動與曲軸約束所合成的動力，產(chǎn)生兩條傳動輸出路徑，第一條是由小行星架26、小行星軸、小行星齒輪34、齒圈25、大行星輪16的外齒，傳到大陽輪軸18，最后形成動力輸出，第二條是由小行星架、小行星軸、小行星齒輪、小太陽輪軸27、摩擦輪17a傳到定速制動環(huán)9；因定速制動環(huán)僅在略大于360°/n的環(huán)內(nèi)才有梯形凹槽，當(dāng)摩擦輪位于這凹槽內(nèi)，才出現(xiàn)定速制動態(tài)，這時曲軸約束合成動力只能走向第一條路徑，傳到太陽輪軸后作為輸出動力(這時輸出速度為“雙勻速擺線”相應(yīng)的C值外尚需疊加(或減去)因定速摩擦制動而產(chǎn)生少量的修正度數(shù)值)；當(dāng)摩擦輪位于凹槽外，它便處于無阻力自由態(tài)，曲軸約束合成動力就被第二條路輕松釋放，太陽輪軸無動力輸出。由于齒圈25、小行星齒輪34、小行星架26、尺寸參數(shù)、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等的原因，摩擦輪與凹槽的定速擦輪制動力，便可數(shù)倍乃至數(shù)十倍放大，饋控著太陽輪軸的傳動扭矩，形成無級變速器強大動力輸出。因設(shè)計中讓制動環(huán)的(略大于360°/n)梯形凹槽與φk圓的(略大于360°/n行星角的)有效段，布于同一行運方位，n個摩擦輪就能360°地有效接力，又因轉(zhuǎn)動手輪可使平移著的φk圓的有效段，能高精度地近似覆蓋相應(yīng)的“雙勻速擺線”C曲線系及其調(diào)速范圍，最終太陽輪軸便能無級可調(diào)地產(chǎn)生設(shè)計范圍的動力輸出。如果離合器前端的雙輸出傳動鏈機構(gòu)是差速器類型(見圖2)，后端的饋控制動機是零速制動型，則無級變速情況與上述極為相似，也是星架47右端固定于曲軸，其合成動力相似地也產(chǎn)生兩條傳動輸出路徑，不同處是第一條由星架47、星軸48、星錐齒輪49、左錐齒輪53、大行星輪55的外齒，傳到大陽輪軸18后形成動力輸出，第二條是由星架、星軸、星錐齒輪、右錐齒輪54、中心軸52、制動輪62、制動帶63、擺軸64左及右兩端的軸承最后傳至離合槽凸輪61；擺桿用后軸67可轉(zhuǎn)地固定在左盤使擺軸可擺動，擺軸左端有軸承插在離合槽凸輪的圓周槽內(nèi)，圓周槽(見圖2中AA剖面)有大半徑71a、71b及小半徑69a、69b兩圓槽，又有兩者的過渡槽70a、70b，因左盤的行星轉(zhuǎn)動和圓周槽的靜止，可使擺軸徑向擺動，右端的軸承便通過制動帶“制動”或“放松”制動輪，因大半徑圓槽的中心角略大于360°/n。同樣n個制動輪就能360°地有效接力，最終讓太陽輪軸便能可調(diào)無級地產(chǎn)生設(shè)計范圍的動力輸出。
本發(fā)明成功地運用了近似、覆蓋等柔性數(shù)學(xué)方法和運動學(xué)基礎(chǔ)性設(shè)定的研究，首創(chuàng)了“雙勻速擺線”函數(shù)理論，從而產(chǎn)生的高勻速度、線性連續(xù)、大范圍剛性的無級調(diào)速機構(gòu)，因此不但結(jié)構(gòu)簡單達類似兩級齒輪傳動付，而且在傳動剛度、機械效率、高速平穩(wěn)性、輸出勻速度、制造工藝性等諸方面均十分優(yōu)越，它完全能滿足機床加工、交通運輸、石油化工、紡織造紙等機械工程領(lǐng)域的高要求。
權(quán)利要求
1.一種齒輪式雙勻速擺線無級變速器，由機架和離合器所組成，其特征在于它由行星齒輪系(23)、離合器(20)、調(diào)速機構(gòu)(32)和機架(24)組成，行星輪系由行星臂(15)、太陽輪軸(18)、n個大行星輪(16)組成；行星臂由左盤(15a)、p根長管(13)和管中的長螺栓(12)、以及右盤(11)組成；左盤(15a)是左端面中心有輸入軸，右端面有盲孔的扁盤，右盤(11)是中心有通孔的扁盤，兩盤均布著n對大孔和p對小孔，p根長管的兩端安裝在兩盤小孔內(nèi)，兩盤就被長管及管中的長螺栓及螺母固定形成一個整體匡架成為行星臂，太陽輪軸是左端有太陽齒輪的長軸，這齒輪兩端有軸頸安裝于左、右兩盤中心孔的軸承內(nèi)，它的右部用軸承安裝于外殼的軸承孔內(nèi)，并又外伸為輸出軸；大行星輪是圓周布有外齒輪，孔內(nèi)布有內(nèi)齒輪的筒狀體，它的右端口內(nèi)裝有軸承，左側(cè)面中心有外伸的管形端軸(21)，這端軸安裝于左盤大孔的軸承內(nèi)；離合器由前端的雙輸出傳動鏈機構(gòu)(19)及后端的饋控制動機構(gòu)(17)兩部分組成；調(diào)速機構(gòu)(32)由摸擬“雙勻速擺線”函數(shù)曲線有效段的圓運動機構(gòu)(14)、直線偏移機構(gòu)(43)、操作機構(gòu)(46)組成；機架(24)由殼體(8)、左蓋(10)、右蓋(45)組成；殼體成筒狀，外周有相應(yīng)孔安裝著加油螺塞(7)、放油螺塞(28)、吊環(huán)(6)、支架；左、右兩蓋均為中心有孔的扁盤，分別用螺釘、密封墊固定于機架兩側(cè)，又分別用軸承安裝著輸入、輸出軸。
2.按權(quán)利要求1所述的一種齒輪式雙勻速擺線無級變速器，其特征在于所述的行星輪系(23)中的n個大行星輪(16)、n對大孔、n個行星曲炳、n個連桿、p根支撐管、p對小孔中的n、p的數(shù)值為≥2的自然數(shù)。
3.按權(quán)利要求1所述的一種齒輪式雙勻速擺線無級變速器，其特征在于所述的雙輸出傳動鏈機構(gòu)(19)可是差動輪系類型、或是差速器類型的雙輸出傳動鏈機構(gòu)；其中差動輪系類型由齒圈(25)、e個小行星齒輪(34)及小行星軸、小行星架(26)、小太陽輪軸(27)、以及各軸、套間的軸承構(gòu)成；齒圈由分布在大行星輪內(nèi)壁的內(nèi)齒構(gòu)成；小行星架是周部布有e個橫孔的杯狀體，這橫孔兩側(cè)中心各有一個同軸心的小孔，橫孔內(nèi)置有小行星齒輪，小孔內(nèi)緊固著小行星軸的兩端，各小行星齒輪與小行星軸間由軸承套合，小行星架右端中心為管形軸(31)，它安在右盤大孔的軸承中，軸端又緊固于曲炳前端孔內(nèi)；小太陽輪軸(27)是右部設(shè)有太陽齒輪的長軸，齒輪兩側(cè)有軸頸安裝于小行星架兩端部孔的軸承內(nèi)，這左端軸承的左側(cè)，又另有軸承安裝于大行星輪管形端軸的孔內(nèi)，小太陽輪軸左端又較長地伸出這軸承，成為雙輸出傳動鏈的第二動力輸出軸；又其中差速器類型，它由左錐齒輪(53)、右錐齒輪(54)、f個星錐齒輪(49)和星軸(48)、星架(47)、內(nèi)架(51)以及中心軸(52)組成；這時大行星輪(55)孔壁無內(nèi)齒，其左側(cè)壁中心管形軸內(nèi)右伸為懸軸(50)，星架也是外周布有f個小圓孔的杯狀體，它的左端口孔內(nèi)有軸承安裝于懸軸上，中右部外周固定于大行星輪右端口的軸承孔內(nèi)，并且這星架右伸與右盤(11a)大孔內(nèi)的軸承孔固定，此外它又繼續(xù)外伸，與曲柄前端孔緊固；內(nèi)架是外周布有f個小圓孔的厚圓套，它位于左、右錐齒輪間并套于中軸，各小圓孔內(nèi)緊配著行星軸的軸端，各星軸另一端緊配于星架相應(yīng)的小圓孔孔內(nèi)，行星錐齒輪用軸承安裝于星軸中部；中心軸(52)是右端緊固著右錐齒輪的長軸，它松轉(zhuǎn)配合地穿過左錐齒安裝于左盤相應(yīng)的大孔的軸承內(nèi)，又外伸成為雙輸出傳動鏈的第二動力輸出軸；右錐齒輪右側(cè)的套周部安裝于星架右端孔的軸承孔內(nèi)，左錐齒輪左側(cè)的套周部緊固于大行星輪的懸軸內(nèi)孔。
4.按權(quán)利要求1所述的一種齒輪式雙勻速擺線無級變速器，其特征在于所述的“雙勻速擺線”函數(shù)曲線為X=(R+r)cost-λrcost[m(1-C)+1]Y=(R+r)sint-λrsint[m(1-C)+1]]]>擬似“雙勻速擺線”函數(shù)曲線有效段的圓運動機構(gòu)可是精確地近似這函數(shù)曲線的連桿運動圓型、或是精確地近似這函數(shù)曲線的圓槽板型的一切圓運動機構(gòu)；其中連桿運動圓型由n個曲炳(29)、n個連桿(30)、組成；曲炳是前端有孔，后端有垂直小軸的長桿，連桿是前、后兩端均有孔的長桿，這前端孔分別有軸承安裝在各曲柄的垂直小軸上，其后端孔大小不一，又松轉(zhuǎn)配合地套合成為一個組合管(40)；又其中圓槽板型是由槽板(56)、n個曲炳(29a)組成，槽板是中心有長孔的扁板，左側(cè)周部有360°的圓槽(59)，右側(cè)面有燕尾滑板，曲柄是前端有孔，后端有垂直小軸的長桿，這小軸由軸承安裝于槽板的圓槽內(nèi)。
5.按權(quán)利要求1所述的一種齒輪式雙勻速擺線無級變速器，其特征在于所述的離合器后端的饋控制動機構(gòu)可是定速制動型、或是零速制動型，其中定速制動型由摩擦輪(17a)、定速制動環(huán)(9)等組成；摩擦輪由左輪(22)、右輪(22a)等組成，兩輪圓周外側(cè)鑲有摩擦系數(shù)大的材料，兩輪之間有碟簧或壓簧，并緊固于第二動力輸出軸的左端，定速制動環(huán)是孔壁一定角度內(nèi)有梯形凹槽的環(huán)套，這角度略大于360°/n，它位于殼體內(nèi)腔與摩擦輪同軸向位置；又其中零速制動型由制動輪(62)、制動帶(63)、支撐輪(68)、緊張輪(65)、擺桿(66)、擺軸(64)、后軸(67)、離合槽凸輪(61)等組成；制動帶成環(huán)狀，包套于制動輪和支撐輪周部，并有孔用螺釘與支撐輪固定，緊張輪是周部有頂角的圓輪，它的中心孔及軸有螺紋配合可被軸端的螺母鎖定，擺桿是前端垂直地置有擺軸后端有孔的長桿，后端孔可松轉(zhuǎn)地被后軸固定于左盤(15a)的左側(cè)面，擺軸右端有軸承壓靠于制動帶，左端也有軸承安裝于離合槽凸輪的槽內(nèi)，離合槽凸輪(61)用螺釘安裝于左蓋(10a)右側(cè)中部，它是右側(cè)有圓周槽中部有大孔的扁盤，大孔套于左蓋的中心套部，圓周槽是有大半徑(71a、71b)及小半徑(69a、69b)兩圓槽及兩者的過渡槽(70a、70b)組成，大半徑圓槽的中心角略大于360°/n。
6.按權(quán)利要求1所述的一種齒輪式雙勻速擺線無級變速器，其特征在于所述的直線偏移機構(gòu)可是雙偏心套型、或是螺桿滑板型、或是齒輪、蝸輪蝸桿、凸輪、液壓型；其中雙偏心套型由外偏心套(37)、內(nèi)偏心套(36)、盤架(38)、擋盤(41)、擋圈(33)等組成；內(nèi)、外兩偏心套的偏心距相等，并松轉(zhuǎn)配合地套合成一體，其外偏心套外圓兩端部用軸承安裝于組合管內(nèi)套的內(nèi)孔中，外偏心套右端軸承的右側(cè)，有一對同直線的徑向鍵槽；盤架是周邊有孔并安裝于右蓋中心內(nèi)側(cè)的扁盤，這盤架的左側(cè)設(shè)有長管(35)，這長管套合在太陽輪軸上，長管外周有軸承安裝于內(nèi)偏心套的孔內(nèi)，擋盤(41)在內(nèi)偏心套右側(cè)兩者成一體，左端又被擋圈鎖定；又其中螺桿滑板型由燕尾定板(57)、燕尾滑板(58)組成；燕尾定板是周邊有孔并安裝于右蓋中心內(nèi)側(cè)的平板，它中心有孔，被太陽輪軸穿過，兩側(cè)有燕尾凹槽的側(cè)邊，燕尾滑板位于燕尾槽內(nèi)，它是中心有長孔，兩邊有燕尾凸槽的條狀滑板，它的中心線部有一個長螺孔。
7.按權(quán)利要求1所述的一種齒輪式雙勻速擺線無級變速器，其特征在于所述的操作機構(gòu)可是錐齒輪型、或是螺桿型、或是齒輪系、蝸輪蝸桿系型，其中錐齒輪型由右錐齒輪(44)、左架(42)、右架(41)、十字圈(39)、左錐齒輪(5)、小錐齒輪(4)、支架(2)、手輪(1)、手螺釘(3)組成；右架是左側(cè)中心固定于內(nèi)偏心套(36)，周部為簿圓筒的扁盤，右錐齒輪固定于簿圓筒周部，左架是中心有內(nèi)孔頂部有圓筒的扁盤，這圓筒外周兩端部均有鋼珠固定于右架的簿圓筒內(nèi)，這左架左端尚伸出右架孔并固定著左錐齒輪，它的內(nèi)孔有成一直線的兩鍵槽，十字圈(39)成薄型圈狀，它的內(nèi)、外圓均設(shè)有中心線成一直線的兩條鍵，外圓鍵與內(nèi)圓鍵的兩中心線夾角為45°～90°，外圓兩鍵安裝于左架內(nèi)孔的兩鍵槽內(nèi)，內(nèi)圓兩鍵槽安裝于外偏心套右端的徑向鍵槽內(nèi)；支架是頂部有圓板并插入機架的長管，圓板有周孔被螺釘緊固與機架，小錐齒輪與左、右兩錐齒輪同時嚙合，它后部有長軸安裝于支架管孔兩端的軸承內(nèi)，尾端又與圓盤形手輪有孔緊固，手輪輪周有手螺釘(3)緊鎖于圓板；又其中螺桿型由螺桿(60)、支架(2a)、手輪(1a)、手螺釘(3a)組成；支架是頂部有圓板的長管，管身插入機架，螺桿是外螺紋與燕尾滑板長螺孔相配合的長螺桿，它后部有長軸安裝于支架管孔兩端的軸承內(nèi)，尾端又與圓盤形手輪有孔緊固，手輪輪周有手螺釘(3a)緊鎖于圓板上。
全文摘要
本發(fā)明屬于傳動機械，用于動力機械的變速。它由行星齒輪系、離合部件、調(diào)速機構(gòu)和機架組成，行星輪系由行星臂、太陽輪軸、n個大行星輪組成；離合部件由前端的雙輸出傳動鏈機構(gòu)及后端的饋控制動機構(gòu)兩部分組成；調(diào)速機構(gòu)由圓運動機構(gòu)、直線偏移機構(gòu)、操作機構(gòu)組成；機架由殼體、左蓋、右蓋組成。本發(fā)明的用簡單達類似一、二級齒輪的傳動付，設(shè)計出高勻速度、大速比范圍的無級調(diào)速器，使傳動剛度、機械效率、高速平穩(wěn)度及工藝簡易性等，均不低于常見齒輪式變速箱。
文檔編號F16H3/44GK1920332SQ20061010438
公開日2007年2月28日 申請日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者沈醒迪 申請人:漢邦科技股份有限公司