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錐齒擺動雙齒差變速裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510966545.2

申請日:

2015.12.21

公開號:

CN105422751A

公開日:

2016.03.23

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):F16H 3/087申請日:20151221|||公開
IPC分類號: F16H3/087; F16H57/023(2012.01)I; F16H57/021(2012.01)I 主分類號: F16H3/087
申請人: 肖立峰
發明人: 肖立峰; 肖宇圻
地址: 518000廣東省深圳市南山區御景東方11棟5A
優先權:
專利代理機構: 深圳市攜眾至遠知識產權代理事務所(普通合伙)44306 代理人: 成義生; 石玉忠
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510966545.2

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2016.04.20|||2016.03.23

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

一種錐齒擺動雙齒差變速裝置,該裝置設有機殼,機殼內設有輸入軸,該輸入軸上設有斜偏輪,斜偏輪上設有第一錐齒輪和第三錐齒輪,在機殼內固定有與第一錐齒輪嚙合的第二錐齒輪,在機殼另一端設有輸出軸,該輸出軸上設有與第三錐齒輪嚙合的第四錐齒輪,第一錐齒輪與第二錐齒輪及第三錐齒輪與第四錐齒輪的模數相同和齒數不同,且第一錐齒輪與第三錐齒輪的分度線的錐角不同,輸入軸帶動第一錐齒輪與第二錐齒輪滾動嚙合,使第一錐齒輪和第三錐齒輪產生自轉,第三錐齒輪通過與第四錐齒輪的滾動嚙合帶動第四錐齒輪轉動,并經第四錐齒輪帶動輸出軸轉動。本發明通過單級雙齒差實現了大減速比,可大幅減少變速裝置體積和重量,并大幅提高變速裝置傳動效率。

權利要求書

1.一種錐齒擺動雙齒差變速裝置,其特征在于,該裝置設有機殼(10),
機殼(10)內設有輸入軸(20),該輸入軸(20)上連接或一體形成有斜偏
輪(30),所述斜偏輪(30)上通過第二軸承(42)裝設有連接或一體形成
的第一錐齒輪(51)和第三錐齒輪(53),在所述機殼(10)內固定有與第
一錐齒輪(51)嚙合的第二錐齒輪(52),在與所述輸入軸(20)相對的機
殼的另一端設有輸出軸(60),該輸出軸(60)上連接或一體形成有與所述
第三錐齒輪(53)相嚙合的第四錐齒輪(54),所述第一錐齒輪(51)與第
二錐齒輪(52)的模數相同和齒數不同,第三錐齒輪(53)與第四錐齒輪
(54)的模數相同和齒數不同,第一錐齒輪(51)與第三錐齒輪(53)的
分度線的錐角不同,且第一錐齒輪(51)、第二錐齒輪(52)、第三錐齒輪
(53)、第四錐齒輪(54)的分度線與斜偏輪(30)的中軸線交于一點,使
得所述輸入軸(20)通過斜偏輪(30)及第二軸承(42)帶動第一錐齒輪
(51)與第二錐齒輪(52)滾動嚙合,并使第一錐齒輪(51)和第三錐齒
輪(53)產生自轉,所述第三錐齒輪(53)通過與第四錐齒輪(54)的滾
動嚙合帶動第四錐齒輪(54)轉動,并經第四錐齒輪(54)帶動輸出軸(60)
轉動。
2.如權利要求1所述的錐齒擺動雙齒差變速裝置,其特征在于,所述
第一錐齒輪(51)的齒數為M,第二錐齒輪(52)的齒數為M+N,第三錐齒
輪(53)的齒數為M+1,第四錐齒輪(54)的齒數為M+N+1,其中,N為第
一錐齒輪(51)與第二錐齒輪(52)及第三錐齒輪(53)與第四錐齒輪(54)
的齒數差,在此條件下,所述錐齒擺動雙齒差變速裝置的輸入軸(20)與
輸出軸(60)轉速之比為當N為1時,所述錐齒擺動雙齒差變速
裝置的輸入軸(20)與輸出軸(60)轉速之比為M(M+2)。
3.如權利要求1所述的錐齒擺動雙齒差變速裝置,其特征在于,所述
機殼(10)由主殼體(11)及上端蓋(12)對合連接而成,上端蓋(12)
中央的軸承孔(121)內裝有第一軸承(41),主殼體(11)中央的軸承孔
(111)內裝有第四軸承(44)。
4.如權利要求1所述的錐齒擺動雙齒差變速裝置,其特征在于,所述
輸出軸(60)上端的軸承孔(61)內裝有第三軸承(43)。
5.如權利要求4所述的錐齒擺動雙齒差變速裝置,其特征在于,所述
輸入軸(20)上端由上端蓋上的第一軸承(41)支承并伸出所述機殼(10)
外,輸入軸(20)下端由輸出軸上的第三軸承(43)支承。
6.如權利要求4所述的錐齒擺動雙齒差變速裝置,其特征在于,所述
輸出軸(60)上端由主殼體上的第四軸承(44)支承,其下端伸出機殼(10)
外。

說明書

錐齒擺動雙齒差變速裝置

【技術領域】

本發明涉及變速機構,特別是涉及一種可實現單級大變速比的錐齒擺
動雙齒差變速裝置。

【背景技術】

在機械領域中廣泛使用著各種變速機構,包括增速機構和變速機構,
用于增加和降低機械設備輸出的轉速。傳統的大變速比機構主要包括多級
行星齒輪變速機構、諧波齒輪變速機構、蝸輪蝸桿變速機構、偏心擺線變
速機構等,這些變速機構具有不同的結構特點,均可實現變速功能,但也
具有其各自的局限性。上述變速機構的變速比為相嚙合的大齒輪與小齒輪
的齒數之比,或為大齒輪的齒數與大齒輪與小齒輪的齒數之差之比。然而,
由于受限于齒輪加工及扭矩傳遞要求,齒輪的齒數不可能大多,因此單級
變速的變速比都不會太大,當需要大變速比時,就需要通過多級變速來實
現,使得變速機構的體積、重量相應很大,并導致變速機構的傳動效率變
得很低。另一方面,隨著機器人工業的快速發展,對大變速比的需求日益
增長,而現有的變速機構很難實現這種要求。

【發明內容】

本發明旨在解決上述問題,而提供一種通過單級雙齒差實現在齒輪的
齒數較少情況下做到大的變速比,可大幅減少變速裝置體積和重量,并大
幅提高變速裝置傳動效率的錐齒擺動雙齒差變速裝置。

為實現上述目的,本發明提供一種錐齒擺動雙齒差變速裝置,該裝置
設有機殼,機殼內設有輸入軸,該輸入軸上連接或一體形成有斜偏輪,所
述斜偏輪上通過第二軸承裝設有連接或一體形成的第一錐齒輪和第三錐齒
輪,在所述機殼內固定有與第一錐齒輪嚙合的第二錐齒輪,在與所述輸入
軸相對的機殼的另一端設有輸出軸,該輸出軸上連接或一體形成有與所述
第三錐齒輪相嚙合的第四錐齒輪,所述第一錐齒輪與第二錐齒輪的模數相
同和齒數不同,第三錐齒輪與第四錐齒輪的模數相同和齒數不同,且第一
錐齒輪與第三錐齒輪的分度線的錐角不同,第一錐齒輪、第二錐齒輪、第
三錐齒輪、第四錐齒輪的分度線與斜偏輪的中軸線交于一點,使得所述輸
入軸通過斜偏輪及第二軸承帶動第一錐齒輪與第二錐齒輪滾動嚙合,并使
第一錐齒輪和第三錐齒輪產生自轉,所述第三錐齒輪通過與第四錐齒輪的
滾動嚙合帶動第四錐齒輪轉動,并經第四錐齒輪帶動輸出軸轉動。

第一錐齒輪的齒數為M,第二錐齒輪的齒數為M+N,第三錐齒輪的齒數
為M+1,第四錐齒輪的齒數為M+N+1,其中,N為第一錐齒輪與第二錐齒輪
及第三錐齒輪與第四錐齒輪的齒數差,在此條件下,所述錐齒擺動雙齒差
變速裝置的輸入軸與輸出軸轉速之比為當N為1時,所述錐齒擺
動雙齒差變速裝置的輸入軸與輸出軸轉速之比為M(M+2)。

所述機殼由主殼體及上端蓋對合連接而成,上端蓋中央的軸承孔內裝
有第一軸承,主殼體中央的軸承孔內裝有第四軸承。

所述輸出軸上端的軸承孔內裝有第三軸承。

所述輸入軸上端由上端蓋上的第一軸承支承并伸出所述機殼外,輸入
軸下端由輸出軸上的第三軸承支承。

所述輸出軸上端由主殼體上的第四軸承支承,其下端伸出機殼外。

本發明的貢獻在于,其有效解決了現有變速機構單級變速的變速比小,
而多級變速的變速機構的體積、重量很大且傳動效率低等問題。本發明徹
底改變了傳統的機械變速結構,通過單級雙齒差結構實現了在齒輪的齒數
較少的情況下做到大的變速比。傳統的單級變速器的變速比通常是在1000
之內,而本發明的裝置的單級變速比可高達100000。在同樣變速比情況下,
本發明裝置的體積較多級變速機構大為縮小,重量大大減輕,并可極大地
提高變速機構的傳動效率。由于本發明的變速裝置的傳動比由相嚙合的齒
輪齒數與大、小齒輪的齒數差的比例所確定,因此,通過改變該比例可大
幅提高變速裝置的傳動比,并可大幅提高變速裝置的傳動效率。本發明通
過設置斜偏輪結構及可公轉和自轉的第一錐齒輪和第三錐齒輪,使得第一
錐齒輪與第三錐齒輪滾動嚙合,并使第一錐齒輪與第三錐齒輪產生自轉,
第三錐齒輪通過與第四錐齒輪的滾動嚙合帶動第四錐齒輪轉動,并經第四
錐齒輪帶動輸出軸轉動而實現了大傳動比輸出。本發明結構緊湊,體積小
巧,易于生產和加工,生產成本低,在機械傳動及機器人等領域有著廣泛
的應用。

【附圖說明】

圖1是本發明的整體結構剖視圖。

圖2是本發明的主殼體結構剖視圖。

圖3是本發明的上端蓋結構剖視圖。

圖4是本發明的第一錐齒輪、第三錐齒輪結構剖視圖。

圖5是本發明的第二錐齒輪結構剖視圖。

圖6是本發明的輸入軸及斜偏輪結構示意圖。

圖7是本發明的輸出軸及第四錐齒輪結構剖視圖。

【具體實施方式】

下列實施例是對本發明的進一步解釋和說明,對本發明不構成任何限
制。

參閱圖1,本發明的錐齒擺動雙齒差變速裝置包括機殼10、輸入軸20、
斜偏輪30、第一錐齒輪51、第二錐齒輪52、第三錐齒輪53、第四錐齒輪
54及輸出軸60。

如圖1~圖3所示,所述機殼10包括主殼體11及上端蓋12。所述主
殼體11為上側敞口的中空圓盤狀殼體,在其中心設有第四軸承孔111,該
第四軸承孔111內裝有第四軸承44。主殼體11的下側邊緣沿圓周方向設有
多個螺孔112,用于連接第二錐齒輪53。主殼體11的上端面上沿圓周方向
設有多個螺孔113,用于連接上端蓋12。所述上端蓋12是與主殼體11形
狀相對應的板狀體,在上端蓋12中心設有第一軸承孔121,該第一軸承孔
121內裝有第一軸承41。上端蓋12的邊緣沿圓周方向設有多個與主殼體的
多個螺孔113相對應的螺孔122,上端蓋12用螺釘經螺孔122及主殼體上
的螺孔113與主殼體11對合連接為一體。

如圖1、圖4、圖5、圖6所示,在機殼10內設有輸入軸20,該輸入
軸20的上端由上端蓋上的第一軸承41支承并伸出所述機殼10外,輸入軸
20下端由輸出軸上的第三軸承43支承。

該輸入軸20上靠下部設有斜偏輪30,如圖6,該斜偏輪30呈傾斜設
置,其可與輸入軸20一體形成,也可通過鍵與輸入軸20相連接。本實施
例中,斜偏輪30與輸入軸20一體形成。所述斜偏輪30上通過第二軸承42
裝設有第一錐齒輪51和第三錐齒輪53,該第一錐齒輪51和第三錐齒輪53
為錐齒,其沿圓錐面間隔設置并一體形成。與所述第錐一齒輪51和第三錐
齒輪53相對應,在所述機殼10內下部設有第二錐齒輪52,該第二錐齒輪
52與第一錐齒輪51相嚙合。該第二錐齒輪52為固定式錐齒輪,其邊緣設
有與主殼體11上的螺孔112相對應的螺孔,第二錐齒輪52通過螺釘經主
殼體11上的螺孔112機殼10相固定。如圖1、圖7所示,在與所述輸入軸
20相對的機殼10的另一端設有輸出軸60,該輸出軸60上部設有第四錐齒
輪54,該第四錐齒輪54與所述第三齒輪53相嚙合。該第四錐齒輪54可與
輸出軸60一體形成,也可通過鍵或螺栓與輸出軸60相連接。本實施例中,
該第四錐齒輪54與輸出軸60一體形成。在輸出軸60上端設有軸承孔61,
軸承孔61內裝有第三軸承43,其用于支承輸入軸20的下端。所述輸出軸
60上端由主殼體上的第四軸承44支承,其下端伸出機殼10外。

本發明中,為實現在單級變速下的大傳動比,所述第一錐齒輪51須與
第二錐齒輪52的模數相同且齒數不同,第三錐齒輪53須與第四錐齒輪54
模數相同且齒數不同,同時第一錐齒輪51與第三錐齒輪53的分度線的錐
角不同,且第一錐齒輪51、第二錐齒輪52、第三錐齒輪53、第四錐齒輪
54的分度線與斜偏輪30的中軸線交于一點。如果所述第一錐齒輪51的齒
數為M,則第二錐齒輪52的齒數為M+N,第三錐齒輪53的齒數為M+1,第
四錐齒輪54的齒數為M+N+1。上述齒數的表達式中,N為第一錐齒輪51與
第二錐齒輪52及第三錐齒輪53與第四錐齒輪54的齒數差。在上述條件下,
本發明的錐齒擺動雙齒差變速裝置的輸入軸20與輸出軸60轉速之比為
當N為1時,所述錐齒擺動雙齒差變速裝置的輸入軸20與輸出
軸60轉速之比為M(M+2)。由該變速比表達式可知,改變第一錐齒輪51、
第二錐齒輪52、第三錐齒輪53及第四錐齒輪54的齒數或齒數差即可改變
裝置的變速比。由上式可見,如果第一錐齒輪51與第二錐齒輪52及第三
錐齒輪53與第四錐齒輪54的齒數差為1,則變速比可大于M2倍,因此可使
變速比有平方倍的提升,實現了單級變速情況下的大傳動比,因此可大幅
度提高變速裝置的傳動效率,并大幅降低制造及生產成本。本實施例中,
取第一錐齒輪51的齒數為46,第二錐齒輪52的齒數為50,第三錐齒輪53
的齒數為47,第四錐齒輪54的齒數為47,即M為46,N為4,則所述錐齒
擺動雙齒差變速裝置的輸入軸20與輸出軸60轉速之比為:
M ( M + N + 1 ) N = 46 ( 46 + 4 + 1 ) 4 = 586.5. ]]>

如圖1所示,當所述輸入軸20由電機(圖中未示出)驅動而轉動時,
輸入軸20通過斜偏輪30及第二軸承42帶動第一錐齒輪51與第二錐齒輪
52滾動嚙合,第一錐齒輪51和第三錐齒輪53在隨輸入軸20公轉的同時會
繞第二軸承42的中心產生自轉。同時,所述第三錐齒輪53通過與第四錐
齒輪54的滾動嚙合帶動第四錐齒輪54轉動,并由第四錐齒輪54帶動輸出
軸60轉動,將變速后的傳動輸出。

籍此,本發明通過錐齒擺動雙齒差結構實現了單級變速的大變速比變
速,使得變速裝置的體積、重量大幅減小,傳動效率大幅提升。

盡管通過以上實施例對本發明進行了揭示,但本發明的保護范圍并不
局限于此,在不偏離本發明構思的條件下,對以上各構件所做的變形、替
換等均將落入本發明的權利要求范圍內。

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擺動 雙齒差 變速裝置
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