定軸輪系多點嚙合齒輪減速裝置的製作方法
2023-04-22 18:28:16
專利名稱：定軸輪系多點嚙合齒輪減速裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種定軸輪系多點嚙合齒輪減速裝置。
背景技術：
定軸輪系齒輪減速裝置與其它機械減速裝置相比，是一種具有承載能力大，傳動比恆定等多種優點的機械減速裝置，因而獲得了廣泛的應用。
但是，現有定軸輪系齒輪減速裝置還存在一些缺點1.齒輪承載的能力沒有得到充分地發揮。例如，傳統的定軸輪系齒輪減速裝置常採用一對齒輪相嚙合的傳動方式，這樣，就浪費了可以同時安排多對齒輪相嚙合的機會；再例如，在技術相對比較先進的柔性傳動裝置中，雖然也採用了多對齒輪相嚙合的傳動方式，但是，仍然浪費了可以同時安排更多對齒輪相嚙合的機會；其結果是，在很多情況下損失了數倍的傳動能力。
2.在傳動比比較大的情況下，難以實現齒輪副的等壽命設計。在設計中，雖然對小齒輪選用了更好的材質和進行更好的熱處理，但是，僅僅由於小齒輪的失效而導致整個齒輪副的報廢的現象，已經被許多人熟視無睹，造成了社會財富的大量浪費。
3.由於浪費了可以同時安排更多對齒輪相嚙合的機會，導致了在同等額定輸出扭矩的情況下，減速裝置的尺寸、重量很大，佔用的空間以及製造成本也相應大幅度提高。
本實用新型的目的在於，設計出一種能夠克服上述缺點的具有體積小、重量輕、性能價格比更加合理的新型定軸輪系多點嚙合齒輪減速裝置。
發明內容
本實用新型的基本構思是取某一齒輪為中心齒輪，與該中心齒輪相嚙合的是以實現大小齒輪等壽命與/或以實現該裝置傳遞的扭矩大幅度提高甚至最大化為目的的多個齒輪，並以此來達到本實用新型的目的。
作為量化表達，可使與其中心齒輪相嚙合的多個齒輪的齒數和大於其中心齒輪的齒數的0.9倍。為了便於實現整個傳動副的等壽命設計，還可以使與其中心齒輪相嚙合的多個齒輪的齒數和在其中心齒輪的齒數的0.9倍和1.1倍之間。
實現多齒輪的共同傳動，可以採用單一動力源的分路傳動方式，也可以採用多個動力源的聯合驅動方式。當採用單一動力源的分路傳動方式時，由於本實用新型的傳動路數較多，驅動與其中心齒輪相嚙合的多個齒輪的是多點傳動的平行四連杆機構，可以獲得更好的傳動效果。當然，驅動與其中心齒輪相嚙合的多個齒輪的是多點傳動的平行四連杆機構時，也不排斥多個動力源的聯合驅動方式。
當採用多點傳動的平行四連杆機構來驅動與其中心齒輪相嚙合的多個齒輪時，本傳動裝置可具有多級傳動的結構。
由於本實用新型採用了多齒輪的共同傳動，為了在製造精度一定的條件下提高傳動質量，在驅動與其中心齒輪相嚙合的多個齒輪的傳動鏈中設有均載裝置。
當驅動與其中心齒輪相嚙合的多個齒輪的是多點傳動的平行四連杆機構時，前述的均載裝置還可以由具有均載槽的、多點傳動的平行四連杆機構的孔盤來構成；也可以由徑向彈簧來構成。
當然，組成多點傳動的平行四連杆機構的旋轉零件與/或部件應當是符合平衡規範要求的合格件，這時，在曲軸上設置平衡塊是一個較佳的解決方案。
作為一種齒輪減速裝置，其傳遞的扭矩必須由某種外力或外力矩來平衡。在現有技術中，最通常的做法是利用地腳螺栓對機殼加以固定；更好的方法則是利用扭力杆裝置來加以平衡。但是，現有技術沒有考慮當被驅動件存在較大的、大小和方向基本不變的力時，利用傳動裝置的力平衡系統產生的附加力來加以抵消的問題。因此，在與由其驅動的零部件所受的基本不變的力的大體平行的方向上，並與該力保持較大距離的位置處，設有單邊的或雙邊但不對稱的力矩平衡裝置，是一個有效的解決方案。
本實用新型有附圖11頁，共18幅。其中圖1是實施例一的結構簡圖；圖2是實施例二的結構簡圖；圖3是實施例二的機構簡圖；圖4是實施例四的結構簡圖；圖5是實施例五的結構簡圖；圖6是實施例六的結構簡圖；圖7是具有均載功能的一種孔盤的簡圖；圖8是實施例七的結構簡圖；圖9是實施例八的結構簡圖；圖10是實施例三的結構簡圖；圖11是實施例九的結構簡圖；圖12、圖13、圖14、圖15分別是幾種結構不同的徑向彈簧[27]的結構簡圖；圖16是表達平衡塊[29]的安裝位置的結構簡圖；圖17、圖18是用於表示多點傳動的平行四連杆機構的兩種變形機構。
下面就實施例並結合附圖進行進一步地說明。
實施例一，如圖1所示。圖中，[1]是機殼，[2]是中心齒輪，[3]是與中心齒輪[2]相嚙合的、以實現大小齒輪等壽命與/或以實現傳遞的扭矩最大化為目的的多個齒輪。在圖中，具體畫出的小齒輪數目是8個。
實施例二，如圖2所示。在圖2中，[4]是實施例一所示的齒輪傳動裝置，在本實施例中，驅動與其中心齒輪相嚙合的多個齒輪的是由曲柄[5]、孔盤[6]和曲軸[7]組成的多點傳動的平行四連杆機構。在這裡，曲柄[5]和曲軸[7]的偏心量是相等的。
圖3是實施例二的機構簡圖，以進一步說明由曲柄[5]、孔盤[6]和曲軸[7]組成的多點傳動的平行四連杆機構的運動關係，其轉向由符號[8]表示。需要特別一提的是，多點傳動的平行四連杆機構可以有多種變形，圖17、圖18所示的是其中的兩種。在圖17中，僅僅是將曲軸[7]的位置移到了旁邊；而在圖18中，則是將曲軸[7]分列於兩側，以便於進行雙驅動，以避免曲軸[7]旁置時進行單驅動造成載荷不均的現象。請注意，圖17、圖18中，孔盤的形狀有所變化，但是，其作用和工作原理並沒有改變，因此，仍將其記作孔盤[6]，至於曲柄[5]，也是繼續使用了原來的記號。
實施例三，如圖10所示。圖中，[24]、[25]均是實施例二所示的齒輪傳動裝置，這是一種二級傳動的結構形式，當然，還可以製成多級傳動的形式。它們的尺寸之所以不同，目的在於實現其功率的匹配。
實施例四，如圖4所示。圖中，[4]是實施例一所示的齒輪傳動裝置，[10]是多個異步電機，用於單獨驅動每個小齒輪。由於異步電機具有較軟的機械特性以及當多個異步電機共同驅動同一負載時，具有轉速趨同的效應，足以作為一種具有均載功能的裝置來使用；再加上還可以使用平衡各異步電機之間負荷的電氣控制系統，就形成一種更完備的具有均載功能的裝置。在本實施例的圖示中，異步電機[10]是與小齒輪直接相聯的，根據需要，它們還可以通過某種減速機與小齒輪相聯接等。
實施例五，如圖5所示。圖中，[4]是實施例一所示的齒輪傳動裝置，[12]是多個液壓馬達，用於單獨驅動每個小齒輪。當選用變量液壓馬達時，它本身就能夠構成均載裝置；當選用定量液壓馬達時，如果將它們並聯於液壓迴路中，它們也具有自動均載的功能，因此，它們也是一種具有均載功能的裝置。在本實施例的圖示中，液壓馬達[12]是與小齒輪直接相聯的，根據需要，它們也可以通過某種減速機與小齒輪相聯接等。
實施例六，如圖6所示。在本圖中，為了看清細節，使用了局部放大圖。圖中，[4]是實施例一所示的齒輪傳動裝置，[14]是具有較大的扭轉變形能力的傳動軸。它本可以從齒輪軸的軸向直接加長出來，為了避免佔用較大的空間，因而製成這種與小齒輪的位置重疊的形式。它在[15]處與小齒輪相聯接，其聯接方式可以採用平鍵，也可以採用花鍵或脹套聯接等。當然，採用脹套聯接時，需要對其具體結構進行適當變更。毫無疑問，這種結構本身也是一種具有均載功能的裝置。需要提請注意的一點是，這種具有均載功能的裝置也適用於實施例二所述的齒輪傳動裝置。
另外，在實施例二中，由於孔盤[6]是一個尺寸較大的零件，因此，它為上面敘述過的具有均載功能的裝置與該零件合二為一提供了可能性。
圖7是具有均載功能的一種孔盤的簡圖，並將這種形式的孔盤記作孔盤[26]。其中，[16]是用於驅動曲柄的孔，[17]是制有孔[16]的杆，該杆之所以製成比較特殊的形狀，其目的在於，當驅動曲柄的孔[16]受到任意方向的力時，通過杆[17]的變形，使得孔[16]的中心線所在處，在各個方向上具有基本相同的剛度且具有較大的彈性變形量，以實現均衡載荷、補償綜合製造誤差的功能。因此，它本身也是具有均載功能的一種裝置。
實施例七，如圖8所示。在圖8中，[19]是實施例一、二、三、四、五或六所示的齒輪傳動裝置之一，在本實施例中，在由其驅動的零部件所受的方向和大小基本不變的力[P]的方向的大體平行的方向上並保持較大距離[a]的位置處設有單邊的力矩平衡裝置[20]。這種力矩平衡裝置的結構，可以借用柔性傳動裝置中同類部件的結構，在此也不再贅述了。對平衡裝置在這樣一個位置作單邊設置的目的在於，當被驅動件的轉向相對固定時，在平衡力向中心齒輪的軸線「O」處簡化時，會產生一個附加的力，這時，就可以利用這個附加的力來平衡作用在該軸線上的、大小和方向基本不變的載荷，例如，在柔性傳動裝置中被驅動件的重量很大、轉向相對固定且本傳動裝置直接安裝在被驅動件上時。
實施例八，如圖9所示。在圖9中，[19]也是實施例一、二、三、四、五或六所示的齒輪傳動裝置之一，在本實施例中，在由其驅動的零部件所受的方向和大小基本不變的力[P]的方向的大體平行的方向上並保持較大距離[a]和[b]的位置處設有雙邊但平衡力矩不對稱的平衡裝置[22]和[23]。請注意，這裡只要求力矩的差別比較大，因此，可以使用同剛度的平衡杆和不同的偏心距來達到這一目的，也可以採用相同的偏心距和不同剛度的平衡杆來達到這一目的，還可採用其組合的方式等。這種力矩平衡裝置的結構，同樣可以借用柔性傳動裝置中同類部件的結構，在此也不再贅述了。設置這樣一個不對稱的平衡裝置的目的仍然在於，當被驅動件的轉向相對固定時，在兩平衡力向中心齒輪的軸線「O」處簡化時，會產生一個附加的力，這時，也可以利用這個附加的力來平衡作用在該軸線上的、大小和方向基本不變的載荷，例如，在柔性傳動裝置中被驅動件的重量很大、轉向相對固定且本傳動裝置直接安裝在被驅動件上時。
實施例九，如圖11所示。在本實施例中，使用的均載裝置是徑向彈簧[27]，由於徑向彈簧具有通過徑向變形來補償綜合製造誤差、實現各個齒輪基本均載的功能，因而具有獨特的作用。在本實施例中，徑向彈簧[27]是安裝在孔盤[6]上的。徑向彈簧的具體形式可以很多，圖12所示的是一種採用橡膠做彈性體的徑向彈簧；而圖13、圖14、圖15所示的則是採用彈性較好的金屬材料製作成彈性體的徑向彈簧。
在本實施例中還裝有平衡塊[28]，用於曲軸轉速較高但不太高時對孔盤[6]的平衡；當曲軸的轉速進一步提高後，宜使用如圖16所示的雙側平衡塊[29]，以消除因使用單側平衡塊帶來的附加扭矩。
與現有技術相比，本實用新型的優點在於1.能夠比較充分地挖掘出齒輪副傳遞扭矩或者說功率的能力，可使承載能力相同的齒輪傳動裝置的尺寸與重量大幅度的降低。
2.可以收到由於重量的大幅度降低和因為尺寸的大幅度減少而帶來的製造費用的相應降低的雙重經濟效益和社會效益。
3.本裝置結構較緊湊，佔用空間小。
4.由於採用了多點傳動的平行四連杆機構，可以方便地實現本裝置的多級化的組合設計，更能夠充分發揮上述優勢。
5.由於採用了單邊的或雙邊的但不對稱的力矩平衡裝置，可以有效地抵消部分載荷，提高傳動質量。
具體實施方式
實現本實用新型的最佳方案是從設計工作入手，採用推出新型系列產品和在現有產品的大修改造的過程中對原有產品進行替代的雙管齊下的方針，進行專業化生產。
當採用多點傳動的平行四連杆機構來驅動與其中心齒輪相嚙合的多個齒輪時，以下各點應予以重視1.與曲柄聯結的齒輪的輪齒與曲柄上的偏心軸存在角度要求；2.與曲柄聯結的軸齒輪與曲柄最好分拆成組合式結構，否則，應特別注意其裝配條件；3.各轉動零件，特別是曲柄、曲軸(及其組合)應按設計規範進行相應的動、靜平衡；4.軸承以儘量選用滾動軸承為宜，並注意進行合理的組合設計；5.對各齒輪的安裝孔以及孔盤上的各孔，應當提出明確而合理的位置度要求；6.注意潤滑的可靠性等。
權利要求1.一種定軸輪系多點嚙合齒輪減速裝置，它包括機殼和齒輪副，其特徵在於，與其中心齒輪[2]相嚙合的是以實現大小齒輪等壽命與/或以實現該裝置傳遞的扭矩大幅度提高甚至最大化為目的的多個齒輪[3]。
2.如權利要求1所述的定軸輪系多點嚙合齒輪減速裝置，其特徵在於，驅動與其中心齒輪相嚙合的多個齒輪的是多點傳動的平行四連杆機構{[5]、[6]和[7]}。
3.如權利要求2所述的定軸輪系多點嚙合齒輪減速裝置，其特徵在於，它具有多級傳動的結構形式{[24]和[25]}。
4.如權利要求1所述的定軸輪系多點嚙合齒輪減速裝置，其特徵在於，在驅動與其中心齒輪相嚙合的多個齒輪的傳動鏈中設有均載裝置[10]、[12]或[14]。
5.如權利要求2所述的定軸輪系多點嚙合齒輪減速裝置，其特徵在於，在驅動與其中心齒輪相嚙合的多個齒輪的傳動鏈中設有均載裝置[14]、[26]或[27]。
6.如權利要求5所述的定軸輪系多點嚙合齒輪減速裝置，其特徵在於，所述的均載裝置是孔盤[26]。
7.如權利要求5所述的定軸輪系多點嚙合齒輪減速裝置，其特徵在於，所述的均載裝置是徑向彈簧[27]。
8.如權利要求1、2、3、4、5、6或7所述的定軸輪系多點嚙合齒輪減速裝置，其特徵在於，在與由其驅動的零部件所受的基本不變的力的大體平行的方向上，並與該力保持較大距離的位置處，設有單邊的或雙邊但不對稱的力矩平衡裝置[20]或{[22]和[23]}。
9.如權利要求1、2、3、4、5、6或7所述的定軸輪系多點嚙合齒輪減速裝置，其特徵在於，其多個齒輪[3]的齒數和大於大齒輪齒數的0.9倍。
10.如權利要求9所述的定軸輪系多點嚙合齒輪減速裝置，其特徵在於，其多個齒輪[3]的齒數和在大齒輪齒數的0.9倍至1.1倍之間。
11.如權利要求2、3、5、6或7所述的多點嚙合齒輪減速裝置，其特徵在於，裝有平衡塊[28]或[29]。
專利摘要本實用新型涉及一種定軸輪系多點嚙合齒輪減速裝置。它用於解決傳統齒輪減速裝置中，齒輪副的傳動能力未能充分發揮的問題。它由機殼和齒輪副所組成，其特徵在於，與其中心齒輪[1]相嚙合的是以實現大小齒輪等壽命或以實現該裝置傳遞的扭矩最大化為目的的多個齒輪[2]。作為一種通用裝置，本實用新型可以廣泛用於多種行業。本實用新型能夠比較充分地挖掘出齒輪副傳遞扭矩的能力，特別是在大型和重型減速裝置中，可使承載能力相同的齒輪減速裝置的尺寸與重量大幅度地降低，從而使製造成本也大幅度降低。
文檔編號F16H1/02GK2660218SQ20032012609
公開日2004年12月1日 申請日期2003年11月22日 優先權日2003年11月22日
發明者錢綱, 姚朝勝 申請人:山東省冶金設計院