一種承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置的製作方法

2023-12-10 07:00:02 2

專利名稱：一種承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於傳遞扭矩的機械裝置，具體涉及的是一種承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置。
背景技術：
目前，在高速磁浮系統的道岔橫移驅動機構中，有一套直齒圓柱齒輪齒條傳動裝 置，其中齒條為多段直齒條排列成一圓弧狀構成的折線形齒條，齒輪在齒條上滾動以提供 移動力。由於齒條為折線型式，而齒輪軸的理論運行軌跡為圓弧，便造成了齒輪齒圈的軸線 與傳動軸的軸線不重合併出現一個夾角，且在齒輪的走行過程中該夾角不斷地發生周期性 地連續變化並伴隨周期性地突變。因此，需要將齒輪分成兩個可以發生相互轉動的部分，夕卜 部是外齒圈，與折線齒條進行嚙合；內部用於連接驅動軸。並在齒輪的內、外兩部分之間設 置一個扭矩傳遞裝置以實現傳遞齒輪扭矩、允許齒輪發生一定範圍轉動、支撐外齒圈重力 和傳遞齒輪驅動力(徑向力)的功能。現有技術中使用的扭矩傳遞裝置，或者只能提供扭矩傳遞功能和一定角度轉動功 能而無法提供徑向力支撐，例如萬向節或聯軸器裝置等；或者只能傳遞扭矩和提供徑向力， 而無法提供活動的轉角功能，例如齒輪傳動裝置；或者僅能提供徑向力和轉動角度，但無法 傳遞扭矩，如球關節裝置等，因此均無法滿足高速磁浮系統的道岔橫移驅動的要求。

發明內容
本發明的目的是提供一種承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，既能實 現齒輪徑向力的可靠傳遞，又能連續、平穩地傳遞齒輪的扭矩，還能適應齒輪內、外兩部分 之間的夾角位移的不斷變化，並且能長期、可靠地工作。為了實現上述目的，本發明提供一種承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝 置，其特點是，包含可實現角度偏轉的扭矩傳遞機構和轉動關節；上述的可實現角度偏轉的扭矩傳遞機構為鼓形齒單元；所述的轉動關節為一對同軸設置在鼓形齒單元兩側的球鉸單元；所述的鼓形齒單元包含同軸設置的鼓形齒外圈和鼓形齒內圈；所述的一對球鉸單元分別包含同軸設置的球鉸外圈和球鉸內圈；所述的兩組球鉸內圈設置在鼓形齒內圈兩側構成裝置內體；所述的裝置內體設置在鼓形齒外圈中；所述的兩組球鉸外圈分別套置在兩組球鉸內圈的球面端並與鼓形齒外圈的兩端 外側相貼合構成裝置外體。上述的承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，其中，鼓形齒內圈為鼓狀， 其側面為若干齒狀凸起；所述的鼓形齒內圈中心設置有軸孔。上述的承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，其中，鼓形齒外圈的內壁 與鼓形齒內圈的側面相適配且嚙合，該嚙合面呈弧形。
上述的承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，其中，球鉸內圈為半球體， 其中心設置有軸孔。上述的承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，其中，球鉸外圈為環狀結 構；所述的球鉸外圈的內壁與球鉸內圈的半球體球面相適配並留有間隙。上述的承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，其中，鼓形齒外圈和鼓形 齒內圈在工作時，二者的軸線可產生士4°至士5°的轉角。上述的承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，其中，可實現角度偏轉的 扭矩傳遞機構為萬向節或者是撓性聯軸器。上述的承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，其中，轉 動關節為單個整 體式球鉸。本發明與現有技術相比，其優點在於本發明能夠很好地解決在軸向夾角不斷變 化的情況下穩定並且連續地傳遞扭矩的問題，由於本發明採用鼓形齒單元和球鉸單元替代 了現有技術的通過球形關節及傳動銷進行扭矩傳遞的方式，從而避免了傳動銷易斷裂損 壞、傳動方孔易變形、傳動間隙大易導致電器控制系統控制困難甚至發生反饋振蕩的問題， 具有使用壽命長、傳動精準的特點。


圖1是本發明的結構示意圖；圖2是本發明的零件分解示意圖。
具體實施例方式以下結合圖1和圖2，詳細說明本發明優選的實施例。如圖1所示和圖2所示，一種承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，包含 可實現角度偏轉的扭矩傳遞機構和轉動關節。可實現角度偏轉的扭矩傳遞機構為鼓形齒單 元7，轉動關節為一對同軸設置在鼓形齒單元7兩側的球鉸單元8。鼓形齒單元7包含同軸設置的鼓形齒外圈71和鼓形齒內圈72，鼓形齒內圈72為 鼓狀，其側面為若干齒狀凸起，鼓形齒內圈72中心設置有軸孔，鼓形齒外圈71的內壁與鼓 形齒內圈72的側面相適配且嚙合，該嚙合面呈弧形。用以將扭矩從鼓形齒內圈傳遞到鼓形 齒外圈(或反之)。由於鼓形齒在工作時允許內、外體的軸線有一定的夾角，因此配合球鉸 單元即可實現裝置的在變化夾角下傳遞扭矩的要求。一對球鉸單元8分別包含同軸設置的球鉸外圈81和球鉸內圈82，球鉸內圈82為 半球體，中心設置有軸孔，球鉸外圈81為環狀結構，球鉸外圈81的內壁與球鉸內圈82的半 球體球面相適配並留有間隙。兩組球鉸內圈82設置在鼓形齒內圈72兩側構成裝置內體，裝置內體設置在鼓形 齒外圈71中。兩組球鉸外圈81分別套置在兩組球鉸內圈82的球面端並與鼓形齒外圈71 的兩端外側相貼合構成裝置外體。裝置內體安裝在裝置外體之內，內體在外體內可沿球鉸 的球面方向發生一定角度的轉動。半球形球鉸關節單元負責傳遞徑向力，並提供外體的三 向定位和提供外體的轉動自由度。本發明通過裝置內體與裝置外體結合，作用於高速磁浮 系統的道岔橫移驅動機構的直齒圓柱齒輪齒條傳動裝置中，用於將分成兩個內、外兩部分的齒輪連接，從而起到傳遞扭矩、傳遞徑向力和適應夾角位移變化的三種作用。本發明採用鼓形齒單元7和一對球鉸單元8來實現上述技術效果。球鉸單元7的 作用在於提供徑向力和轉動自由度，並為齒輪的外齒圈提供定位，鼓形齒單元7的作用在 於傳遞扭矩。由於鼓形齒單元7在工作時允許兩軸發生一定角度的偏轉，因此配合球鉸單 元8即可實現裝置的在變化夾角下傳遞扭矩的要求，並且由於鼓形齒嚙合的間隙較小，裝 置傳遞扭矩平穩可靠。本發明在設計時將球鉸單元8分成兩個半球，分別設置在鼓形齒單 元7的兩側，並使球心與鼓形齒單元7轉動中心重合，使得整個裝置結構更加緊湊。本發明同樣也可由以下技術方案替代本發明的轉動關節本發明的轉動關節除採用兩個半球型式的球鉸單元外也可採 用單個整體式球鉸或其它類似的轉動關節，只要能夠提供轉動自由度並能夠傳遞徑向力即 可； 本發明的可實現角度偏轉的扭矩傳遞機構本發明的可實現角度偏轉的扭矩傳遞 機構除採用鼓形齒單元外，也可採用其它類似的可以在發生一定角度偏轉情況下提供扭矩 傳遞的聯軸器機構(例如萬向節、撓性聯軸器等)。本發明能夠很好地解決在軸向夾角不斷變化的情況下穩定並且連續地傳遞扭矩 的問題，由於本發明採用鼓形齒單元和球鉸單元替代了現有技術的通過球形關節及傳動銷 進行扭矩傳遞的方式，從而避免了傳動銷易斷裂損壞、傳動方孔易變形、傳動間隙大易導致 電器控制系統控制困難甚至發生反饋振蕩的問題，具有使用壽命長、傳動精準的特點。具體來說，本發明裝置可以達到如下技術效果1、本發明裝置能夠允許其所連接的齒輪在工作時，齒輪內、外部分的軸線產生一 定範圍(通常可達士4° 士5° )的轉角，即本發明允許釋放一定的轉角位移；2、本發明裝置能夠傳遞足夠的徑向力，即能夠依靠齒輪軸來支承其所連接的整個 齒輪(包括活動的外齒圈部分)的全部重量，並能將齒輪工作時產生的徑向力通過齒輪軸 傳遞給其它部件；3、本發明裝置能夠確保其所連接的齒輪的內、外部分在發生轉角位移時仍能連續 並且可靠地傳遞扭矩；4、本發明裝置能夠在傳遞扭矩的同時保證儘可能小的傳動間隙，以利於整個磁浮 軌道系統的多點協調控制。儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的 描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的 多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
一種承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，其特徵在於，包含可實現角度偏轉的扭矩傳遞機構和轉動關節；所述的可實現角度偏轉的扭矩傳遞機構為鼓形齒單元(7)；所述的轉動關節為一對同軸設置在鼓形齒單元(7)兩側的球鉸單元(8)；所述的鼓形齒單元(7)包含同軸設置的鼓形齒外圈(71)和鼓形齒內圈(72)；所述的球鉸單元(8)分別包含同軸設置的球鉸外圈(81)和球鉸內圈(82)；所述的兩組球鉸內圈(82)設置在鼓形齒內圈(72)兩側構成裝置內體；所述的裝置內體設置在鼓形齒外圈(71)中；所述的兩組球鉸外圈(81)分別套置在兩組球鉸內圈(82)的球面端並與鼓形齒外圈(71)的兩端外側相貼合構成裝置外體。
2.如權利要求1所述的承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，其特徵在於， 所述的鼓形齒內圈(72)為鼓狀，其側面為若干齒狀凸起；所述的鼓形齒內圈(72)中心設置 有軸孔。
3.如權利要求2所述的承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，其特徵在於， 所述的鼓形齒外圈(71)的內壁與鼓形齒內圈(72)的側面相適配且嚙合，該嚙合面呈弧形。
4.如權利要求3所述的承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，其特徵在於， 所述的球鉸內圈(82)為半球體，其中心設置有軸孔。
5.如權利要求4所述的承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，其特徵在於， 所述的球鉸外圈(81)為環狀結構；所述的球鉸外圈(81)的內壁與球鉸內圈(82)的半球體 球面相適配並留有間隙。
6.如權利要求5所述的承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，其特徵在於， 所述的鼓形齒外圈(71)和鼓形齒內圈(72)在工作時，二者的軸線可產生士4°至士5°的 ^^角。
7.如權利要求1所述的承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，其特徵在於， 所述的可實現角度偏轉的扭矩傳遞機構為萬向節或者是撓性聯軸器。
8.如權利要求1所述的承受徑向力並可適應轉角位移的扭矩傳遞裝置，其特徵在於， 所述的轉動關節為單個整體式球鉸。
全文摘要
本發明公開了一種承受徑向力並可適應角位移的扭矩傳遞裝置，可實現角度偏轉的扭矩傳遞機構和轉動關節。可實現角度偏轉的扭矩傳遞機構為鼓形齒單元，轉動關節為一對同軸設置在鼓形齒單元兩側的球鉸單元。鼓形齒單元包含同軸設置的鼓形齒外圈和鼓形齒內圈，一對球鉸單元分別包含同軸設置的球鉸外圈和球鉸內圈，兩組球鉸內圈設置在鼓形齒內圈兩側構成裝置內體，裝置內體設置在鼓形齒外圈中，兩組球鉸外圈分別套置在兩組球鉸內圈的球面端並與鼓形齒外圈的兩端外側相貼合構成裝置外體。本發明能夠很好地解決在軸向夾角不斷變化的情況下穩定並且連續地傳遞扭矩的問題，具有使用壽命長、傳動精準的特點。
文檔編號F16D3/02GK101858388SQ20101018780
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月28日 優先權日2010年5月28日
發明者葉豐, 張弛, 曾國鋒, 朱志偉, 李文沛, 袁亦竑, 邵俊昌 申請人:上海磁浮交通發展有限公司;上海磁浮交通工程技術研究中心