專利名稱：一種定速比行星牽引傳動裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于機械傳動裝置。
牽引傳動本質(zhì)上屬摩擦傳動。古老的摩擦傳動，由于材料、制造工藝、潤滑等方面的問題，多少世紀以來一直處于落后的狀態(tài)。自從有了滾動軸承工業(yè)的興起，鋼鐵冶煉技術的提高，制造出了優(yōu)質(zhì)的滾動軸承鋼；六十年代末，美國發(fā)明了商用特種潤滑油即牽引油(Traction Lu-bricant)；加之近三十年來，摩擦學的興起，人們對摩擦、磨損、潤滑，特別是對彈流潤滑(EHDL)，有了較深入的研究，以及機械制造技術的進步，使得摩擦傳動，有了嶄新的發(fā)展前景。牽引傳動脫胎于摩擦傳動，但它是一種新型的傳動。近幾十年來，工業(yè)先進國家如美國、英國、德國、日本等，對牽引傳動有大量的理論研究和工程實踐，在定速比牽引傳動方面的相關專利和產(chǎn)品不少。如美國NASA劉易斯研究中心所試驗的Nasvytis傳動就是其中典型的牽引傳動。自63年以來有關定速比牽引傳動與摩擦滾子傳動的專利達三百余項。Nasvytis傳動是在同一級有兩圈滾子構成，有一些優(yōu)點，但也有缺點。這些缺點是(1)自動加載機構復雜；(2)第二圈滾子型面復雜。由于從左右兩方面用外滾環(huán)加載，滾子必須做成雙凸曲面，這樣在接觸線上就不是純滾了；(3)傳動比不便隨意選定。第一圈滾子容易同第二圈滾子的心軸發(fā)生干擾；(4)外環(huán)在離心力的作用下，會使各圈滾子及中心滾子上的壓力有減小的傾向。牽引傳動的滾動件，在定速比的情況下，通過適當?shù)脑O計，可以實現(xiàn)理論上的純滾，并獲得力的對稱平衡。牽引傳動平穩(wěn)、噪音低、傳動效率高，轉(zhuǎn)速可以很高，最適于在扭矩不變或少變的中、小功率情況下的高速運轉(zhuǎn)。
本實用新型的目的就是為了克服現(xiàn)有技術的不足，使?jié)L動件實現(xiàn)理論上的純滾，又結(jié)合我國的實際情況，結(jié)構簡單，制造工藝比較容易而又能實現(xiàn)傳動平穩(wěn)、噪音低、效率高、轉(zhuǎn)速快的特點的一種新的定速比行星牽引傳動裝置。
本實用新型是用類似2Z—X型行星齒輪傳動布置方式發(fā)展的一種定速比行星牽引傳動裝置，是用作定速比減速或增速的傳動，它或是一個與加載器串聯(lián)的傳動箱，或是本身具有自動加載機構或手動加載機構的傳動箱，傳動箱中的滾動牽引元件為中心錐滾子、行星錐滾輪及帶有內(nèi)錐度的固定剛環(huán)。由于作用不同(增速和減速)，用加載器或用加載機構的不同，故設計不同。為了說明本實用新型的內(nèi)容，先列出它們的分類，即傳動箱和加載器的組合及自動與手動加載機構的不同，傳動箱分為I型和II型；I型又分為IA和IB兩種。
IA型傳動箱必須與加載器串聯(lián)使用，即 加載器是一個獨立的部件，它包含自動加載和正反轉(zhuǎn)自動換向機構。即它給傳動箱里的滾動牽引元件加壓，從而產(chǎn)生牽引力，以及在要求電動機雙向運轉(zhuǎn)時，傳動箱里的滾動牽引元件能夠自動適應這種換向用的。
對于IA型傳動箱，減速器與增速器必須分別設計；加載器必須串聯(lián)在傳動箱的輸入軸上。
IB型傳動箱本身就有一個單向自動加載機構，使用IB型箱時，就不需要上述的加載器了。但它只允許電動機單向旋轉(zhuǎn)，不能換向，聯(lián)接方式為 對于IB型傳動箱，減速器與增速器也必須分別設計；又自動加載機構必須設計在輸入軸一方。
II型傳動箱本身裝有手動加載機構，這種傳動箱(同一臺)既可作減速器，也可作增速器；又允許正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。聯(lián)接方式為 上述各種傳動箱都可為單級的或雙級的。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點(1)本實用新型的加載器、自動加載機構或手動加載機構簡單，易于制造；螺紋副的強度與剛度均好；工作面為連續(xù)的螺旋面，故加載可靠。
(2)本實用新型的截錐體牽引元件的滾動面均為直線接觸，圓錐母線又共頂，其圓周切線速度是線性分布，理論上是純滾，必要時可作接觸修形。
(3)本實用新型的傳動比，在規(guī)定的范圍內(nèi)，設計時可任意選取。
(4)本實用新型中的所有行星錐滾輪中的軸承與其心軸的配合均為間隙配合，支架在高轉(zhuǎn)速下，由行星錐滾輪產(chǎn)生的離心力，會傳到剛環(huán)上去，有利于牽引力的增大，又不會減小行星錐滾輪與中心錐滾子接觸線上的壓力，這是因為在運轉(zhuǎn)時，加載器或加載機構中的螺桿總是處于挺進狀態(tài)中。
(5)本實用新型利用楔入原理(中心錐滾子的錐角很小，半錐頂角為2°～6°)，用較小的軸向力，可使?jié)L動牽引元件接觸線上產(chǎn)生很大的法向力。
圖1是本實用新型的加載器圖2是圖1的C—D剖視圖圖3是本實用新型的IA型的單級減速器圖4是本實用新型的IA型的單級增速器圖5是本實用新型的IA型的雙級減速器的傳動箱圖6是本實用新型的IB型的單級減速器的傳動箱圖7是圖6的A—A剖視圖圖8是本實用新型的II型單級縱剖面構造圖圖中(1)為螺母軸、(2)為螺紋套、(3)為螺桿軸、(4)和(5)為滾子定向離合器、(6)為中心錐滾子、(7)為行星錐滾輪、(8)為剛環(huán)、(9)為行星支架、(10)為左箱體、(11)為右箱體、(12)為輸入軸、(13)為輸出軸、(14)和(15)為左、右單列向心球、(16)為單向錐力球軸承、(17)為心軸、(18)為向心推力球承軸、(19)和(20)為墊片，(21)為圓柱銷、(22)和(23)為高速球軸承、(24)為間位套筒、(25)和(26)為擋油環(huán)、(27)為鋼絲擋圈、(28)為螺釘、(29)為單向推力球軸際、(30)為圓錐滾子軸承、(31)為圓螺母、(32)為輸入軸套、(33)為碟形彈簧、(34)為低速軸、(35)為高速軸、(36)為彈性擋圈。
以下結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的內(nèi)容圖1是一個加載器，其中(1)是螺母軸，螺母軸(1)的左端與電動機相連，中間一段有內(nèi)螺紋，用來與螺紋套(2)相聯(lián)，螺紋套(2)又通過自身的內(nèi)螺紋與螺桿軸(3)相聯(lián)。對螺桿軸(3)而言，螺紋套(2)是螺母；對螺紋套(2)而言，螺母軸(1)是螺母。在螺母軸(1)與螺紋套(2)之間，以及在螺紋套(2)與螺桿軸(3)之間，其右端部各裝有滾子定向離合器(4)和(5)。當機器運轉(zhuǎn)時，這兩個離合器一個鎖緊，另一個松開，使得螺母軸(1)、螺紋套(2)組成的螺紋副，和螺紋套(2)與螺桿軸(3)組成的螺紋副，在同時只有一個副起加載作用。為了說明其加載過程，先規(guī)定電動機轉(zhuǎn)向的正反。由圖1，從左向右看，以順時針方向為正，逆時針方向為反，請看下表
當離合器(4)鎖緊，離合器(5)松開，意味著(1)/(2)螺紋副為一體，(2)/(3)螺紋副起作用，故此時螺桿軸(3)處于正轉(zhuǎn)挺進狀態(tài)。
反之，當離合器(5)鎖緊，離合器(4)松開，意味著(2)/(3)螺紋副為一體，(1)/(2)螺紋副起作用，故此時螺桿軸(3)也處于反轉(zhuǎn)挺進狀態(tài)。
挺進狀態(tài)就是加載狀態(tài)。
圖3是一個IA型單級減速器。它是由包括中心錐滾子(6)、四個均勻分布在它周圍的行星錐滾輪(7)、和一個壓合在右箱體(11)中的內(nèi)錐剛環(huán)(8)構成的滾動牽引組件，以及行星支架(9)、輸入軸(12)、輸出軸(13)、左箱體(10)、右箱體(11)等組成。中央錐滾子(6)為輸入軸(12)的中央部分，輸入軸(12)的左、右由單列向心球軸承(14)、(15)作為它的徑向支承，靠近軸右端那個單列向心球軸承(15)的左邊還安裝了一個單向推力球軸承(16)，它坐落在行星支架(9)的里面，其作用是在中心錐滾子(6)向右加壓時，它抵住行星支架(9)，連同行星錐滾輪(7)，有向右竄動的趨向，從而保證加載的可靠性；在行星錐滾輪(7)中，通過固定在行星支架(9)上的心軸(17)安裝了向心推力球軸承(18)，以擔負其心軸(17)方向的軸向力，它與心軸(17)的配合為間隙配合。墊片(19)(20)作為安裝時調(diào)整之用。行星支架(9)與輸出軸(13)除用一組螺釘(28)聯(lián)接外，加上兩個圓柱銷(21)，作為行星支架(9)與輸出軸(13)聯(lián)接面上傳扭時抗剪切之用。輸出軸(13)則由向心球軸承(22)(23)、間位套筒(24)、鋼絲擋圈(27)等支承和定位。此外設置了擋油環(huán)(25)(26)。左、右箱體用四個長螺栓相聯(lián)接。
圖4是一個IA型的單級增速器。低速軸(34)接加載器，動力即由低速軸(34)輸入傳動箱中，低速軸(34)的右端為行星支架(9)，該行星支架(9)帶動四個行星錐滾輪(7)，驅(qū)動高速軸(35)旋轉(zhuǎn)。行星錐滾輪(7)的外側(cè)是帶有內(nèi)錐度的固定剛環(huán)(8)，它與右箱體(11)為壓配合，與左箱體(10)為滑配合。行星錐滾輪(7)中的單列向心推力球軸承(18)與心軸(17)之間為間隙配合。為使高速軸(35)上的滾動軸承定位可靠，使用了彈性擋圈(36)。左右箱體的聯(lián)接與圖3相同，均是用長螺栓連接。
圖5是一個IA型的雙級減速器的傳動箱。第一級的行星輪數(shù)為3，第二級的行星輪數(shù)為5。就每一級來看，結(jié)構類似。特點是兩級的加載是聯(lián)動的。當電動機帶動加載器轉(zhuǎn)動，加載器施加一個軸向力在輸入軸(12)上，使輸入軸(12)的中心錐滾子(6)和輸入軸(12)末端受壓。前者使第一級的滾動牽引元件彼此壓緊；后者通過第一級行星支架傳至第二級中心錐滾子(第二級中心錐滾子就是第一級行星支架(9)的右部段)，同樣使第二級的滾動牽引元件彼此壓緊，從而產(chǎn)生牽引力和減速運動。輸出軸上的軸承組合件，包括兩個開口對立的單列圓錐滾子軸承(30)、間位套筒(24)及圓螺母(31)，使第二級的行星錐滾輪(7)，不致向左竄動，從而達到兩級聯(lián)動加載的效果。驅(qū)動第一級中心錐滾子所需要的軸向力和驅(qū)動第二級中心錐滾子所需要的軸向力，都由加載器供給。兩個軸向力的分配比例，與兩級中心錐滾子的尺寸、錐角大小、傳動比分配、行星錐滾輪輪數(shù)等因素有關，除在設計時估算確定外，還用公差控制，在裝配時尚可通過調(diào)整墊片(20)調(diào)整。
圖6是一個IB型的單級減速器的傳動箱。它與圖3唯一不同之處是在輸入軸(12)上配裝了一個螺旋加載機構。該加載機構包括輸入軸套(32)，輸入軸套(32)的右端一段有內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋和與中心錐滾子(6)為一體的左端部的螺桿相連構成。通過這個加載機構與電動機相連，運轉(zhuǎn)時即能自動加載。但它只能定向運轉(zhuǎn)。按照指定的轉(zhuǎn)向來決定所要的螺紋是左還是右；或者螺紋方向確定之后，來決定電動機的轉(zhuǎn)向。
圖8是一臺II型的單級行星牽引傳動裝置，即II型單級傳動箱。就其中心錐滾子(6)、行星錐滾輪(7)和剛環(huán)(8)的幾何尺寸而言，都是同于圖3。它與圖3所不同的，是在高速軸(35)上，配裝了一個手動加載機構。這個手動加載機構實際上是一個左段是細牙外螺紋，右段是精度較高的圓柱面的螺桿套組合件，緊靠右端配裝了兩個碟形彈簧(33)，用來起緩沖和補償作用。當電動機與高速軸相連，就是減速器；這時高速軸(35)是輸入，低速軸(34)是輸出；反之，當電動機與低速軸(34)相聯(lián)，就是增速器。增速器的效率與減速器的效率基本一樣。手動加載機構的左段的螺紋升角遠小于6°，以使自鎖可靠，其右段的圓柱面與左箱體(10)的孔為滑動配合，以保證同心度。
在以上各種類型中，當螺紋采用梯形螺紋或三角形螺紋時，定向滾子離合器中用小鋼球代替滾子；并且所有軸承都采用微型軸承，就可設計出微型的行星牽引傳動。傳動箱的類型不變。
本實用新型結(jié)構簡單，易于制造，材料充足，適合國情；特別適用于中、小功率的高速傳動；具有傳動平穩(wěn)、振動極小，噪聲極低、轉(zhuǎn)速可以極高(也適于低速)、傳動效率高的特點，可廣泛應用于輕工機械，機床、壓氣機、冷卻塔、泵、醫(yī)院手術臺，病床等各方面。
按上述構思，已設計出上述加載器和傳動箱共六種，對傳動箱而言他們的名義傳動比分別為4.95(單級)、5.5(單級)、30.85(雙級)，本實用新型適宜于中、小功率的傳動，使用時需牽引油潤滑。
權利要求1.一種定速比行星牽引傳動裝置，其特征在于這種傳動裝置由加載器和傳動箱組成，加載器主要由螺母軸(1)，螺紋套(2)、螺桿軸(3)、滾子定向離合器(4)、(5)等組成；螺母軸(1)的左端用來與電動機相連，中間一段有內(nèi)螺紋，用來與螺紋套(2)相聯(lián)，螺紋套(2)通過自身的內(nèi)螺紋與螺桿軸(3)相聯(lián)，螺桿軸(3)的左端一段為外螺紋，右端與傳動箱的輸入軸相固聯(lián)；對螺桿軸(3)而言，螺紋套(2)是螺母；對螺紋套(2)而言，螺母軸(1)是螺母；螺母軸(1)與螺紋套(2)，以及螺紋套(2)與螺桿軸(3)，構成兩個螺紋副；在螺母軸(1)與螺紋套(2)之間，以及在螺紋套(2)與螺桿軸(3)之間，其右端部內(nèi)各裝有滾子定向離合器(4)和(5)；傳動箱不用齒輪，它的滾動牽引元件均為截圓錐體，它包括中心錐滾子(6)、數(shù)個均勻分布在它周圍的行星錐滾輪(7)和在其外是一個壓合在箱體內(nèi)的帶有內(nèi)錐度的剛環(huán)(8)組成；中心錐滾子的半錐頂角約為2°～6°；每個行星錐滾輪(7)有一心軸(17)與行星支集(9)相固聯(lián)；心軸(17)的軸線傾斜；所有截圓錐體的母線和行星錐滾輪的心軸軸線都相交于輸入軸(12)、輸出軸(13)的軸線上的一個公共點。
2.根據(jù)權利要求1所述的定速比行星牽引傳動裝置，其特征在于該裝置的第一類型是加載器作為單獨部件和傳動箱串聯(lián)組成，加載器含有自動加載和正、負轉(zhuǎn)自動轉(zhuǎn)向機構，加載器必須串聯(lián)在傳動箱的輸入軸上。
3.根據(jù)權利要求1所述的定速比行星牽引傳動裝置，其特征在于該裝置的第二類型是傳動箱本身就是一個單向自動加載機構，自動加載機構必須設計在輸入軸一方。
4.根據(jù)權利要求1所述的定速比行星牽引傳動裝置，其特征在于該裝置的第三類型是傳動箱本身有手動加載機構，這種傳動箱即可作減速器又可作增速器，即可正轉(zhuǎn)又可反轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權利要求3所述的定速比行星牽引傳動裝置，其特征在于單向自動加載機構包括輸入軸套(32)，輸入軸套(32)的右端一段有內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋和中心錐滾子(6)為一體的左端部的螺桿相連構成。
6.根據(jù)權利要求4所述的定速比行星牽引傳動裝置，其特征在于手動加載機構是一個靠外邊的一段為細牙外螺紋，螺紋升角遠小于6°，靠里邊的一段是精度較高的圓柱面，它與左箱體(10)的孔為滑配合，緊挨右端配裝了一組碟形彈簧(33)。
7.根據(jù)權利要求1所述的定速比行星牽引傳動裝置，其特征在于傳動箱可為單級或雙級。
8.根據(jù)權利要求7所述的定速比行星牽引傳動裝置，其特征在于雙級傳動箱的加載聯(lián)動裝置是在第一級輸入軸(12)的末端裝有單向推力球軸承(29)，以使第二級的中心錐滾子(6)同時產(chǎn)生楔入作用，并且在第二級滾動牽引元件之后的輸出軸(13)上裝有軸承組合件，該組合件包括兩個開口對立的單列圓錐滾子軸承(30)、間位套筒(24)及圓螺母(31)。
9.根據(jù)權利要求1所說的定速比行星牽引傳動裝置，其特征在于本實用新型中的螺紋采用梯形螺紋或三角形螺紋，所有軸承采用微型軸承，滾子定向離合器中的滾子用小鋼球替代，則可設計并制造出微型的定速比行星牽引傳動裝置。
專利摘要本實用新型是用類似2Z-X型行星齒輪傳動布置方式發(fā)展的一種定速比行星牽引傳動裝置，由加載器和傳動箱串聯(lián)，或本身有自動加載機構、或本身有手動加載機構的傳動箱。傳動箱的滾動牽引元件包括中心錐滾子、行星錐滾輪和與箱體壓合在一起的內(nèi)錐鋼環(huán)；傳動箱是一個減速器或是一個增速器，或者減速、增速均可。傳動比范圍單級約為3～9，雙級約為9～80。本實用新型結(jié)構簡單、傳動平穩(wěn)、振動小、噪聲極低、傳動效率高、剛度大，最適用于中、小功率下的高速傳動，它使用牽引油潤滑。
文檔編號F16H3/44GK2233005SQ9421454
公開日1996年8月14日 申請日期1994年6月17日 優(yōu)先權日1994年6月17日
發(fā)明者王洪星 申請人:王洪星