专利名称：一种承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于传递扭矩的机械装置，具体涉及的是一种承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置。
背景技术：
目前，在高速磁浮系统的道岔横移驱动机构中，有一套直齿圆柱齿轮齿条传动装 置，其中齿条为多段直齿条排列成一圆弧状构成的折线形齿条，齿轮在齿条上滚动以提供 移动力。由于齿条为折线型式，而齿轮轴的理论运行轨迹为圆弧，便造成了齿轮齿圈的轴线 与传动轴的轴线不重合并出现一个夹角，且在齿轮的走行过程中该夹角不断地发生周期性 地连续变化并伴随周期性地突变。因此，需要将齿轮分成两个可以发生相互转动的部分，夕卜 部是外齿圈，与折线齿条进行啮合；内部用于连接驱动轴。并在齿轮的内、外两部分之间设 置一个扭矩传递装置以实现传递齿轮扭矩、允许齿轮发生一定范围转动、支撑外齿圈重力 和传递齿轮驱动力(径向力)的功能。现有技术中使用的扭矩传递装置，或者只能提供扭矩传递功能和一定角度转动功 能而无法提供径向力支撑，例如万向节或联轴器装置等；或者只能传递扭矩和提供径向力， 而无法提供活动的转角功能，例如齿轮传动装置；或者仅能提供径向力和转动角度，但无法 传递扭矩，如球关节装置等，因此均无法满足高速磁浮系统的道岔横移驱动的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，既能实 现齿轮径向力的可靠传递，又能连续、平稳地传递齿轮的扭矩，还能适应齿轮内、外两部分 之间的夹角位移的不断变化，并且能长期、可靠地工作。为了实现上述目的，本发明提供一种承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装 置，其特点是，包含可实现角度偏转的扭矩传递机构和转动关节；上述的可实现角度偏转的扭矩传递机构为鼓形齿单元；所述的转动关节为一对同轴设置在鼓形齿单元两侧的球铰单元；所述的鼓形齿单元包含同轴设置的鼓形齿外圈和鼓形齿内圈；所述的一对球铰单元分别包含同轴设置的球铰外圈和球铰内圈；所述的两组球铰内圈设置在鼓形齿内圈两侧构成装置内体；所述的装置内体设置在鼓形齿外圈中；所述的两组球铰外圈分别套置在两组球铰内圈的球面端并与鼓形齿外圈的两端 外侧相贴合构成装置外体。上述的承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，其中，鼓形齿内圈为鼓状， 其侧面为若干齿状凸起；所述的鼓形齿内圈中心设置有轴孔。上述的承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，其中，鼓形齿外圈的内壁 与鼓形齿内圈的侧面相适配且啮合，该啮合面呈弧形。
上述的承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，其中，球铰内圈为半球体， 其中心设置有轴孔。上述的承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，其中，球铰外圈为环状结 构；所述的球铰外圈的内壁与球铰内圈的半球体球面相适配并留有间隙。上述的承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，其中，鼓形齿外圈和鼓形 齿内圈在工作时，二者的轴线可产生士4°至士5°的转角。上述的承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，其中，可实现角度偏转的 扭矩传递机构为万向节或者是挠性联轴器。上述的承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，其中，转 动关节为单个整 体式球铰。本发明与现有技术相比，其优点在于本发明能够很好地解决在轴向夹角不断变 化的情况下稳定并且连续地传递扭矩的问题，由于本发明采用鼓形齿单元和球铰单元替代 了现有技术的通过球形关节及传动销进行扭矩传递的方式，从而避免了传动销易断裂损 坏、传动方孔易变形、传动间隙大易导致电器控制系统控制困难甚至发生反馈振荡的问题， 具有使用寿命长、传动精准的特点。
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的零件分解示意图。
具体实施例方式以下结合图1和图2，详细说明本发明优选的实施例。如图1所示和图2所示，一种承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，包含 可实现角度偏转的扭矩传递机构和转动关节。可实现角度偏转的扭矩传递机构为鼓形齿单 元7，转动关节为一对同轴设置在鼓形齿单元7两侧的球铰单元8。鼓形齿单元7包含同轴设置的鼓形齿外圈71和鼓形齿内圈72，鼓形齿内圈72为 鼓状，其侧面为若干齿状凸起，鼓形齿内圈72中心设置有轴孔，鼓形齿外圈71的内壁与鼓 形齿内圈72的侧面相适配且啮合，该啮合面呈弧形。用以将扭矩从鼓形齿内圈传递到鼓形 齿外圈(或反之)。由于鼓形齿在工作时允许内、外体的轴线有一定的夹角，因此配合球铰 单元即可实现装置的在变化夹角下传递扭矩的要求。一对球铰单元8分别包含同轴设置的球铰外圈81和球铰内圈82，球铰内圈82为 半球体，中心设置有轴孔，球铰外圈81为环状结构，球铰外圈81的内壁与球铰内圈82的半 球体球面相适配并留有间隙。两组球铰内圈82设置在鼓形齿内圈72两侧构成装置内体，装置内体设置在鼓形 齿外圈71中。两组球铰外圈81分别套置在两组球铰内圈82的球面端并与鼓形齿外圈71 的两端外侧相贴合构成装置外体。装置内体安装在装置外体之内，内体在外体内可沿球铰 的球面方向发生一定角度的转动。半球形球铰关节单元负责传递径向力，并提供外体的三 向定位和提供外体的转动自由度。本发明通过装置内体与装置外体结合，作用于高速磁浮 系统的道岔横移驱动机构的直齿圆柱齿轮齿条传动装置中，用于将分成两个内、外两部分的齿轮连接，从而起到传递扭矩、传递径向力和适应夹角位移变化的三种作用。本发明采用鼓形齿单元7和一对球铰单元8来实现上述技术效果。球铰单元7的 作用在于提供径向力和转动自由度，并为齿轮的外齿圈提供定位，鼓形齿单元7的作用在 于传递扭矩。由于鼓形齿单元7在工作时允许两轴发生一定角度的偏转，因此配合球铰单 元8即可实现装置的在变化夹角下传递扭矩的要求，并且由于鼓形齿啮合的间隙较小，装 置传递扭矩平稳可靠。本发明在设计时将球铰单元8分成两个半球，分别设置在鼓形齿单 元7的两侧，并使球心与鼓形齿单元7转动中心重合，使得整个装置结构更加紧凑。本发明同样也可由以下技术方案替代本发明的转动关节本发明的转动关节除采用两个半球型式的球铰单元外也可采 用单个整体式球铰或其它类似的转动关节，只要能够提供转动自由度并能够传递径向力即 可； 本发明的可实现角度偏转的扭矩传递机构本发明的可实现角度偏转的扭矩传递 机构除采用鼓形齿单元外，也可采用其它类似的可以在发生一定角度偏转情况下提供扭矩 传递的联轴器机构(例如万向节、挠性联轴器等)。本发明能够很好地解决在轴向夹角不断变化的情况下稳定并且连续地传递扭矩 的问题，由于本发明采用鼓形齿单元和球铰单元替代了现有技术的通过球形关节及传动销 进行扭矩传递的方式，从而避免了传动销易断裂损坏、传动方孔易变形、传动间隙大易导致 电器控制系统控制困难甚至发生反馈振荡的问题，具有使用寿命长、传动精准的特点。具体来说，本发明装置可以达到如下技术效果1、本发明装置能够允许其所连接的齿轮在工作时，齿轮内、外部分的轴线产生一 定范围(通常可达士4° 士5° )的转角，即本发明允许释放一定的转角位移；2、本发明装置能够传递足够的径向力，即能够依靠齿轮轴来支承其所连接的整个 齿轮(包括活动的外齿圈部分)的全部重量，并能将齿轮工作时产生的径向力通过齿轮轴 传递给其它部件；3、本发明装置能够确保其所连接的齿轮的内、外部分在发生转角位移时仍能连续 并且可靠地传递扭矩；4、本发明装置能够在传递扭矩的同时保证尽可能小的传动间隙，以利于整个磁浮 轨道系统的多点协调控制。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的 描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的 多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
一种承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，其特征在于，包含可实现角度偏转的扭矩传递机构和转动关节；所述的可实现角度偏转的扭矩传递机构为鼓形齿单元(7)；所述的转动关节为一对同轴设置在鼓形齿单元(7)两侧的球铰单元(8)；所述的鼓形齿单元(7)包含同轴设置的鼓形齿外圈(71)和鼓形齿内圈(72)；所述的球铰单元(8)分别包含同轴设置的球铰外圈(81)和球铰内圈(82)；所述的两组球铰内圈(82)设置在鼓形齿内圈(72)两侧构成装置内体；所述的装置内体设置在鼓形齿外圈(71)中；所述的两组球铰外圈(81)分别套置在两组球铰内圈(82)的球面端并与鼓形齿外圈(71)的两端外侧相贴合构成装置外体。
2.如权利要求1所述的承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，其特征在于， 所述的鼓形齿内圈(72)为鼓状，其侧面为若干齿状凸起；所述的鼓形齿内圈(72)中心设置 有轴孔。
3.如权利要求2所述的承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，其特征在于， 所述的鼓形齿外圈(71)的内壁与鼓形齿内圈(72)的侧面相适配且啮合，该啮合面呈弧形。
4.如权利要求3所述的承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，其特征在于， 所述的球铰内圈(82)为半球体，其中心设置有轴孔。
5.如权利要求4所述的承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，其特征在于， 所述的球铰外圈(81)为环状结构；所述的球铰外圈(81)的内壁与球铰内圈(82)的半球体 球面相适配并留有间隙。
6.如权利要求5所述的承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，其特征在于， 所述的鼓形齿外圈(71)和鼓形齿内圈(72)在工作时，二者的轴线可产生士4°至士5°的 ^^角。
7.如权利要求1所述的承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，其特征在于， 所述的可实现角度偏转的扭矩传递机构为万向节或者是挠性联轴器。
8.如权利要求1所述的承受径向力并可适应转角位移的扭矩传递装置，其特征在于， 所述的转动关节为单个整体式球铰。
全文摘要
本发明公开了一种承受径向力并可适应角位移的扭矩传递装置，可实现角度偏转的扭矩传递机构和转动关节。可实现角度偏转的扭矩传递机构为鼓形齿单元，转动关节为一对同轴设置在鼓形齿单元两侧的球铰单元。鼓形齿单元包含同轴设置的鼓形齿外圈和鼓形齿内圈，一对球铰单元分别包含同轴设置的球铰外圈和球铰内圈，两组球铰内圈设置在鼓形齿内圈两侧构成装置内体，装置内体设置在鼓形齿外圈中，两组球铰外圈分别套置在两组球铰内圈的球面端并与鼓形齿外圈的两端外侧相贴合构成装置外体。本发明能够很好地解决在轴向夹角不断变化的情况下稳定并且连续地传递扭矩的问题，具有使用寿命长、传动精准的特点。
文档编号F16D3/02GK101858388SQ20101018780
公开日2010年10月13日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者叶丰, 张弛, 曾国锋, 朱志伟, 李文沛, 袁亦竑, 邵俊昌 申请人:上海磁浮交通发展有限公司;上海磁浮交通工程技术研究中心