[其他]向控换挡减速机

说明书

本实用新型属于通用机械领域。

已知的园锥齿轮波导减速器，一般只有一种速度；已知的机械传动变速装置，体积较大，结构较复杂，一般不能利用控制输入轴旋转方向的办法来实现换档。本实用新型是在园锥齿轮波导减速器的基础上，发展成为双速，控制输入轴的旋转方向来实现换档。体积小、结构紧凑、操作方便，可远距离操纵。

图1和图2为向控换档减速机的两个主要剖面A－A和B－B。由输入机构Z，换档机构F，输出机构C，机座J四个部组成。

输入轴（1）的偏角段，对称于中心O点，十字轴（2）的中心也重合于O点。内锥齿轮（3₁）和（3₂）形如宽边草帽，帽顶有园孔，内装轴承；帽沿上两个异形孔，以便输出半轴（4）、（5）伸入并夹住十字轴（2）的两个轴承；帽沿上没有异形孔的部位，用螺栓夹住十字轴（2）的另外两个轴承。这样的结果是通过十字轴（2）把两个内锥齿轮（3₁）、（3₂）和两个半轴（4）、（5）构成万向节。当输入轴（1）旋转时，内锥齿轮（3₁）或（3₂）齿面上的质点，围绕中心O点按正弦波规律运动。内锥齿轮（3₂）和锥齿轮（7₂）的锥顶点重合于O点，模数相同，园锥母线相等，但锥齿轮（7₂）的锥顶角较小，齿数少1－3齿，（被称为“齿数差”），所以，输入轴（1）每旋转一周，内锥齿轮（3₂）则向前旋转一个与“齿数差”相应的角度，由于内锥齿轮（3₂）与输出半轴（5）是联在一起的，所以，也同步向前旋转一个相应的角度，起到减速的作用。

传动比的计算方法，遵守“少齿差传动”速比计算法。设锥齿轮齿数为Z₁，内锥齿轮齿数为Z₂，齿数差为△Z，则传动比：

i＝ (Z₁)/(Z₂- Z₁) ＝ (Z₁)/(△Z)

若齿数差△Z＝1，则传动比：

i＝Z₁

换档机构F的螺旋滚筒（9）为一金属园管，端部有端盖（6），以便固定园锥齿轮（7₁）和（7₂）。螺旋滚筒（9）的腰部有螺旋槽，其展开图如E－E。滚销（8）固定在壳体（13）上，但有套子的部份插入螺旋槽a－b中，套子和滚动体（10）起到减少摩擦的作用。

当输入轴（1）开始反向旋转时，通过啮合齿面拨动螺旋滚筒（9）产生旋转运动，即出现轴向位移，原来啮合中的锥齿轮退出啮合，在助力器N的帮助下，另一端的锥齿轮进入啮合。由于两对啮合件的传动比不相同，就达到了换档目的。

若齿高按2.5m设计，则两个锥齿轮的锥顶距：

S＝O′O＝ (5m＋△b)/(Sinα)

式中：m——齿大端法向模数；

△b——空档间隙；

α——锥顶角之一半；

当换档机构贯性力不足时，无法度过空档间隙，必须依靠助力器的力量，才能保证下一对锥齿轮进入啮合。

如图3所示，C－C图为助力器运动图。D－D为助力器主要剖视图。助力器为一对弹簧伸缩管对称安装，伸缩内管（16）用球铰（20）球座（19）安装在螺旋滚筒（9）上；而伸缩外管（17）用球铰（20）球座（19）安装在壳体（13）上。管内装有压缩弹簧（18）。

螺旋滚筒（9）上任一质点，相对于壳体产生螺旋运动，其轨跡为a－c－b，当第一对啮合件退出啮合时，轨跡为a－c，弹簧（18）被压缩，即储蓄了能量；当借贯性力度过C点后，弹簧使第二对啮合件进入啮合，实现换档。

本实用新型可按需要设计立式、卧式、轴转式、壳转式等多种变型。

本实用新型除保留一般园锥齿轮波导减速器的优点外，还独具以下特点：

1、输入轴和输出轴都是简单支承受力，强度、刚度很高。

2、输入轴和输出轴不仅同一轴线，而且同向旋转。

3、改变输入轴（原动机）的旋转方向，即可换档变速。若原动机为电机，只要切换电闸，即可换档，易于远距离操纵。若适当添配电气元件，还可实现按负荷大小而自动换档。

综上所述，本实用新型特别适合于化工搅拌机、船舶起锚机、起重卷扬机等，需要正、反两种方向、速度、扭矩频繁变化的场合使用。