槓桿式節能變速機的製作方法

2023-11-07 02:21:52 1

本發明涉及機械在運轉中需要降低轉速的一種裝置，更確切更具體地講是某一種機器在做功時依據工藝要求所設計的旋轉速度當應低於其動力即電動機或內燃機的轉速而配套的一種減速機或稱變速機和變速箱。

背景技術：

眾所周知，機器的運轉必須由動力即電動機或內燃機帶動，只有極少數借用水力或風力等大自然中的介質推動，由於電動機和內燃機的轉速太高，不適應眾多機器在做功時的工藝要求，這便是減速機出現的由來。當今社會上使用的減速機儘管有多種多樣，但其做功原理幾乎都是相同的，即由動力在運轉中帶動高速軸，高速軸上安裝有小齒輪即主動齒輪也隨之旋轉，在旋轉中帶動與其相互嚙合的中間軸上的大齒輪即被動齒輪或稱為從動輪轉動，再由中間軸上的另一個小齒輪帶動與其相互嚙合的即安裝在低速軸上的一個大齒輪旋轉，由此實現減速之目的。極為個別的機器因減速不多或者很多，而在此特殊情況下也有隻設置兩軸即高速軸與低速軸或者共四根軸的減速機，每一根軸都為水平安裝，各軸彼此相互平行前後排列，當需要改變方向時，也可以水平與垂直排列相結合安裝，或稱軸與軸成直角安裝，然而不管何種安裝方式，都得依靠主被兩個齒輪相互嚙合傳動。使用的齒輪種類根據各工藝要求的不同和製造難易程度等因素可以是圓柱正齒輪，圓柱斜齒輪，人字齒輪，圓錐齒輪和螺旋齒輪等多種。

現有技術中的減速機其齒輪都安裝在一個密封的箱體內，傳動中必須是以小帶大，否則就談不上減速了，齒輪傳動是機械中最常見的一種傳動方式，只少由兩個相互嚙合的齒輪所組成的傳遞運動和動力的傳動形式，兩齒輪周線彼此相對位置不變，並各繞其自身的軸線轉動，當外嚙合時彼此為反方向運轉，即其中一個為左轉一個為右轉，內嚙合時為同方向運轉，兩齒輪相互嚙合而工作時，可將主動輪的動力和運動傳遞給從動輪(被動輪)。由於齒輪傳動具有傳動平穩、精確和傳動比大及傳動效率高等特點，因此其應用範圍相當廣泛。齒輪傳動用於減速機中是極為廣泛的一種，它雖具備上述各種優點，但也有其不足之處，主要表現在以下幾個方面。

首先是它結構複雜而笨重，一次性投資大。傳統四齒輪三軸兩級減速的機型其型號是以高速軸與低速軸的中心距離尺寸以毫米為單位來定的。例如350型減速機，即該機中的高速軸與低速軸的中心距為350毫米。每一臺減速機由箱體(澆鑄而成)、齒輪、軸與軸承座及軸承等零配件組合而成，並且務必加注一定斤兩的齒輪油做為潤滑劑和確保不漏油，一臺型號為1000的中型減速機，其重量為1噸左右。特別是當採用螺旋齒輪即蝸杆蝸輪嚙合傳動時，在動力傳動中，為了提高效率、減少磨擦和延長其使用壽命，必須採用比普通鋼材價格要貴許多倍的青銅來製造，不僅成本高，而且加工難度大，其原由是在蝸杆蝸輪傳動中，蝸輪的牙齒是呈圓弧形包圍著蝸杆的，所以切制蝸輪的滾刀必須與工作蝸杆具有完全一樣的模數、壓力角、分度圓直徑、頭數、旋向和螺旋升角，因此滾刀的專用性極強，所以僅僅是模數相同的蝸輪和蝸杆是不可以互換嚙合的。

其次是耗能多。眾所周知，主被相互嚙合的兩齒輪其尺寸相差越多越節能，這和用手秤稱東西其小小秤砣往秤桿尾端移動一倍的距離其被稱物也須相應加重一倍道理一樣， 原由是借用了省力槓桿之力。不難發現，如果用人力去轉動一臺減速機的輸出軸(低速軸) 遠比扭動其輸入軸(高速軸)要困難得多，即反道行之為費力槓桿。但由於受到其成本與體積的制約，在實際操作中不可能將被動齒輪做得很大，同時受強度的約束也不可能將主動齒輪做得太小，如果將一臺減速機的四個齒輪改為兩個而速比不變，根據速比的多少，其體積後者是前者的幾倍甚至幾十倍，因此是行不通的一種技術方案。

再次是使用壽命短和噪音大。由於齒輪牙齒的強度很有限和在傳動中為硬磨擦，運轉中斷齒現象常有發生，它遠不如軸承在運轉中那樣耐磨，並伴有一定程度的噪音，特別是圓柱正齒輪在運轉中為突然嚙合又突然脫開而噪音更大，斜齒和人字齒在嚙合傳動中為逐然接觸與逐然脫開在而噪音較小但製造成本相對要高。

還有正因為磨擦係數較大免不了有發熱現象，為了降低磨損量，務必要在變速箱內加注齒輪油作為潤滑劑，並且要定期加注或更換，由此必須要有個儲油箱即變速箱的由來。

另外，由於必須要在變速箱中加入潤滑油，因此每臺減速機的安裝只限於其底層在下，無法實現斜裝、立裝和倒裝，當在機械傳動中需要改變方向時，唯一的辦法就只得採用圓錐齒輪傳動用於兩軸相交的機構而既不方便又難度較大。

技術實現要素：

本發明為彌補以上所述不足，旨在提供一種結構簡單、造價低廉、節能省力、無有噪音、無須注油、很少發熱、經久耐用並具備減速與離合雙重功能的一種減速裝置，採用以下技術方案予以實現。

當所配套的工作機其轉速較低時將處於同一水平上的兩根槓桿其阻力臂（以支點為界，前為阻力臂、後為動力臂）直接或間接在上下擺動中輪流撥動安裝在轉軸上的齒輪，當選擇直接撥動時，其阻力臂前端頂頭與齒輪周邊某處其中一個牙齒相貼，齒輪周邊若干個鋸齒狀牙齒每個由三角形其鄰邊和對邊所組成，齒輪外緣周線上的牙齒數量最少不少於三齒，最多不限，具體以速比而定，即在齒輪每轉一周的同時其槓桿來回（上下）擺動的次數等於速比，即齒輪的齒數等於速比的多少。至少由雙根槓桿在上下輪流擺動中將同一根傳動軸上的齒輪的一側往上推或往下推，依據齒輪旋轉方向阻力臂往上為做功、往下為復位，或者為反過來的狀況，每擺動一個來回超越一個牙齒，由此驅動齒輪連及齒輪中心的轉軸運轉而做功。

槓桿擺動的動力可藉助由動力帶動的曲軸或偏心輪的運轉，即將同一根拉線的兩頭分別系掛於槓桿動力臂和曲軸的曲柄位或偏心輪上或偏心套上，由於同一根軸上的兩個或兩個以上的偏心位部件（曲柄、偏心輪或偏心套）彼此在周線上為等距離排列，即兩個彼此相隔180°(360/2)，三個彼此相隔120°, 以此類推，毎根槓桿動力臂都有一根拉線與偏心位的轉動部件相牽連，各偏心部件為主動、各動力臂為被動輪流旋轉和輪流擺動而做功。

為了減輕槓桿在擺動中其阻力臂前端頂頭與齒輪的磨擦和減小齒輪的直徑，將槓桿阻力臂其前端頂頭少量長度以左右一分為二，其中間空間用於橫向安放輥條，在安裝齒輪位的兩側轉軸上以旋轉配合套裝推板，即由推板一分為二的後端（齒輪與槓桿阻力臂之間為前）左右將齒輪靠近阻力臂約佔直徑三分之二部分夾於其中，推板中段位於齒輪外緣周線內外的左右兩側開有平式長條形通孔，通孔中以左右方向安放有推輥，推輥中間段與齒輪牙齒相貼，推輥兩頭前邊由各一個彈簧抵住以防與牙齒脫開，推板前端左右兩側同樣開有長條形平式通槽位於槓桿阻力臂其前端一分為二的空間內，阻力臂頂頭內的輥條其中間段位於通槽之內。以齒輪的三角形牙齒其鄰邊在外、對邊在下（以齒輪與阻力臂之間其齒輪側面旋轉中心水平線分上下）為例，阻力臂往上藉助輥條將推板前端往上抬，此時推輥與牙齒對邊為緊貼並不內外移位，其原由是推板後端套裝在與齒輪同一根轉軸上，推板與推輥為主動、齒輪為被動在同一條周線上為同步運轉，在阻力臂往下回位過程中、推輥順牙齒鄰邊在後退（距齒輪中心由近到遠為後退）中下降為滾動移位，此時推輥兩頭與其相貼的彈簧被壓縮，與此同時另一槓桿（乙）阻力臂處於往上過程中其齒輪靠近阻力臂的一側仍在往上轉動中，由槓桿（甲）帶動的推板、與推輥相貼的一側齒輪牙齒往上、推輥往下為同時進行，超越一個牙齒的鄰邊後在原被壓縮彈簧伸展力的作用下促使推輥前移進入三角形牙齒的對邊，與此同時阻力臂由往下轉為調頭往上，完成一次做功循環，由此實現阻力臂頂頭在與齒輪相互隔開的條件下驅動齒輪連及轉軸運轉而做功。當不使用推板時，將阻力臂頂頭中的輥條改為推輥並在後邊加裝彈簧將其抵住即可。

綜上所述，本發明其技術方案的要點是：槓桿其阻力臂前端頂頭與安裝在轉軸上其周邊為三角形牙齒的齒輪相貼靠；或者槓桿阻力臂其前端頂頭以左右一分為二彼此留有空間，空間中安裝有平式橫向輥條，齒輪的兩側轉軸上以旋轉配合套裝有推板，推板中段位於齒輪外緣周線內外的左右兩側開有平式長條形通孔，通孔中以左右方向安放有推輥，推輥中間段與齒輪牙齒相貼，推輥兩頭前邊由各一個彈簧抵住，超越彈簧後左右兩推板二合為一，推板前端左右兩側開有長條形平式通槽位於槓桿阻力臂其前端一分為二的空間內，其阻力臂頂頭輥條中間段位於通槽之內。一分為二的阻力臂內安裝有推輥取代輥條，並在推輥後邊加裝彈簧將推輥抵住。

本發明的有益效果為：一是結構簡單（齒輪少並無須存油箱）；二是節能省力，即藉助槓桿撥動齒輪等於單級減速即一個小齒輪驅動一個大齒輪；三是無須加注液體潤滑油；四是運轉噪音小；還具備經久耐用和便於維修等諸多優越性。

附圖說明

圖1是本發明其結構與做功原理主視；

圖2是安裝在同一根傳動軸上兩頭各一個偏心輪及有關配件其結構與做功原理示意圖；

圖3和圖4分別是四齒和三齒鋸齒形齒輪平面展示圖；

圖5是本發明其結構與做功原理頂視圖。

具體實施方式

參照圖1至圖5，雙根槓桿（圖中只示出單根）的動力臂1其尾端系掛有拉線7藉助原位可旋轉的變向滑輪9改變方向後分別與安裝在同一根傳動軸8其兩頭的各一個偏心輪13相連，由左右兩個內含軸承的軸承座10所支承和定位的傳動軸8上安裝有傳動輪11用於接受動力傳動，槓桿其阻力臂2的前端頂頭少量長度以左右一分為二，其中間空間用於安放輥條4，在安裝齒輪15的兩側由兩頭各一個內含軸承的軸承座18所支承和定位的轉軸5上以旋轉配合套裝推板16，即由推板16一分為二的後端（齒輪與槓桿阻力臂之間為前）左右將齒輪15靠近阻力臂約佔直徑三分之二部分夾於其中，推板中段位於齒輪外緣周線前後處的左右兩側開有平式長條形通孔，通孔中以左右方向平式安放有推輥17，推輥中間段與齒輪15單個牙齒相貼，推輥17兩頭前邊由各一個彈簧6抵住以防與牙齒脫開，推板前端左右兩側同樣開有長條形平式通槽位於槓桿阻力臂2其前端一分為二的空間內，其阻力臂頂頭輥條4位於通槽之內。以齒輪的三角形牙齒其鄰邊在外、對邊在下（以齒輪與阻力臂之間其齒輪側面旋轉中心水平線分上下）為例，阻力臂2往上藉助輥條4將推板16前端往上抬，此時推輥17與牙齒對邊為緊貼並不內外移位，其原由是推板16後端套裝在與齒輪15同一根轉軸5上其旋轉半徑一致，推板16與推輥17為主動、齒輪15為被動在同一條周線上為同步運轉，在阻力臂2往下回位過程中、推輥17順牙齒鄰邊在後退（距齒輪中心由近到遠為後退）中下降為滾動移位，此時推輥17兩頭與其相貼的彈簧6被壓縮，與此同時另一槓桿阻力臂處於往上過程中其齒輪仍在轉動中，當下移中的推輥超越牙齒鄰邊在原被壓縮彈簧6伸展力的作用下促使推輥17前移進入三角形牙齒的對邊，與此同時阻力臂由往下轉為調頭往上，完成一次做功循環，由此實現阻力臂頂頭在與齒輪相互隔開的條件下驅動齒輪15連及轉軸5運轉，左右兩個齒輪15其中心孔洞一側開有鍵槽19用於安放銷鍵與轉軸上的鍵槽嵌合以防滑動，雙個齒輪之間的轉軸上安裝有傳動輪用於藉助傳動帶與工作部件相連而做功。