[发明专利]一种机械的无级变速机构

说明书

本发明涉及机械工程中的变速机构。

目前机械工程中使用的无级变速机构，有的采用电子或液压原理制成，如伺服电机、步进电机、液压马达等，其变速量不易准确地把握，且传送功率小，若作成大功率变速机，则成本很高。采用机械原理作成的无级变速机构，一般都为有级变速机构或摩擦式的无级变速机构，也存在前述问题。

本发明的目的在于提供一种机械的无级变速机构，它能在大功率的传动中以小功率的无级变速输入控制大功率系统的无级变速，能准确地把握变速量，且能在有负载的传动状态中进行无级变速。

本发明的目的是这样实现的：这种无级变速机构由机械轮系组合而成，它具有一级周转轮系，设置有输入轴、输出轴和两个控制端，输入轴1的主传动齿轮3通过行星齿轮5与输出轴2的输出齿轮4相互啮合;行星齿轮5的转轴设置在星轮支架14上，转轴的中部设置有蜗轮6，星轮支架14直接与由蜗轮12和蜗杆13组成的控制端联接;设置在星轮支架上的蜗杆7与蜗轮6啮合，蜗杆7通过传动齿轮8，9与另一控制端的输入齿轮10，11联接。

上述的两个控制端的输入传动件中，均设置有蜗轮机构，所以能实现小功率的无级变速输入控制大功率传动中的变速。小功率的无级变速部件可以采用无级电机、伺服电机、步进电机、液压马达或摩擦变速器。

现在通过一个本发明实例来叙述无级变速动作，参照图1，在图中：

1-输入轴    2-输出轴    3-主传动齿轮    4-输出齿轮    5-行星齿轮    6，12-蜗轮    7，13-蜗杆    8，9-传动齿轮    10，11-控制端输入齿轮    14-星轮支架

当输入轴以转速n₁转动时，主传动齿轮3随之转动，带动行星齿轮5转动;在此同时，控制端以调制转速n₁₁从齿轮11处输入，再经过齿轮10，传动齿轮9，8，蜗杆7，蜗轮6带动行星齿轮5转动;与此同时，另一控制端以调制转速n₁₃从蜗杆13输入，再经过蜗轮12带动星轮支架14转动，使行星齿轮5随之转动;这三路传动行星齿轮5的运动，最后复合成为输出齿轮4的转动从输出轴2输出。

根据机械原理可推导出n₁，n₂，n₁₁，n₁₃及各轮轮齿齿数之间的数学表达式为：

n₂＝［ (z₁₁)/(z₁₀) ·n₁₁- (z₃·z₆·z₉)/(z₅·z₇·z₉) (n₁- (z₁₃)/(z₁₂) ·n₁₃)]( (z₅·z₇·z₉)/(z4·z₆·z8) +1)

－ (z₅·z₇·z₉·z₁₁)/(z₄·z₆·z₈·z₁₀) ·n₁₁

由于本发明的机构具有两个控制端，且两个控制端输入的传动件中均设置有蜗轮结构，所以两个控制端的输入转速n₁₁和n₁₃必须协调，其值还随n₁的变化而改变，根据机械原理推导出n₁，n₁₁，n₁₃及各轮轮齿数间的数学表达式为：

n₁₁= (z₁₀·z₉·z₆·z₈)/(z₅·z₇·z₉·z₁₁) (n₁- (z₁₉)/(z₁₂) ·n₁₃)+ (z₁₀·z₁₃)/(z₁₁·z₁₂) ·n₁₃