一种用于地面机器人的变速装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变速器，特别涉及一种地面机器人的换挡装置。
【背景技术】
[0002]地面机器人对续航能力有较高要求，在现今的电池能量密度普遍不高的情况下，必须尽量减轻机器人的重量以减小行进时的能量消耗，因此需要配备体积与重量尽可能小的行走电机。减速比不能变换的机器人，不能同时适应平地高速小力矩和上坡低速大力矩的要求，因而不能适应不同路况。现有的自动换挡装置虽然比较完善和稳定，但多用于车辆，难以实现体积减小、切换自如，因此难以应用于地面机器人。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种用于地面机器人的变速装置。
[0004]本发明所述的一种变速装置包括步进电机，丝杠，丝杠螺母，定齿轮，定齿轮轴，滑移齿轮，滑移齿轮轴，拨叉以及固定机构。
[0005]其中，步进电机的输出轴直接与丝杠连接，可带动丝杠转动。丝杠螺母安装于丝杠上，可随着丝杠的转动而沿轴向移动。
[0006]定齿轮包括沿轴向排列的大定齿轮和小定齿轮，它们为一体式结构，与定齿轮轴之间为键连接。因此，大定齿轮、小定齿轮与定齿轮轴之间始终以相同的角速度转动。而在轴向由于轴肩和螺母的固定，使得定齿轮无法沿着定齿轮轴的轴向滑动。
[0007]滑移齿轮包括沿轴向排列的小滑移齿轮和大滑移齿轮，它们为一体式结构，与滑移齿轮轴之间为导向键连接。因此，小滑移齿轮、大滑移齿轮与滑移齿轮轴之间始终以相同的角速度转动。并且滑移齿轮可沿着滑移齿轮轴的轴向滑动。
[0008]大定齿轮、小定齿轮、小滑移齿轮和大滑移齿轮齿侧面锋利，利于两齿轮的互相插入啮合；齿中间肥厚，利于两齿轮啮合后的平稳传动。
[0009]丝杠、定齿轮轴和滑移齿轮轴平行放置。
[0010]拨叉一端与丝杠螺母固定，另一端靠在小滑移齿轮和大滑移齿轮各一个面上。丝杠螺母带动拨叉沿轴向运动，同时，拨叉可带动滑移齿轮沿轴向运动，而滑移齿轮的圆周运动则对拨叉无影响。
[0011]大定齿轮与小滑移齿轮的分度圆直径之和等于小定齿轮与大滑移齿轮的分度圆直径之和。且大定齿轮能与小滑移齿轮啮合传动，小定齿轮能与大滑移齿轮啮合传动。合理调整大定齿轮与小滑移齿轮的分度圆直径比值，小定齿轮与大滑移齿轮的分度圆直径比值，可获得不同的减速比。
[0012]本发明的变速装置具有结构简单、轻巧，成本低廉，切换自如，可靠性高的优点。
【附图说明】
[0013]图1是本发明实施例提供的变速装置立体图
[0014]图2是本发明实施例提供的变速装置正视图，其中A-A表示剖切位置和剖视图图3方向
[0015]图3是本发明实施例提供的变速装置下半部分剖面图
【具体实施方式】
[0016]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细描述，但不作为对本发明的限定。
[0017]如图1、图2和图3所示，本发明的实施例所述的一种变速装置包括步进电机1，丝杠2，丝杠螺母3，定齿轮4，定齿轮轴5，滑移齿轮6，滑移齿轮轴7，拨叉8以及固定机构。
[0018]其中，步进电机I的输出轴直接与丝杠2连接，可带动丝杠2转动。丝杠螺母3安装于丝杠2上，可随着丝杠2的转动而沿轴向移动。
[0019]定齿轮4包括沿轴向排列的大定齿轮4A和小定齿轮4B，它们为一体式结构，与定齿轮轴5之间为键连接。因此，大定齿轮4A、小定齿轮4B与定齿轮轴5之间始终以相同的角速度转动。而在轴向由于轴肩和螺母的固定，使得定齿轮4无法沿着定齿轮轴5的轴向滑动。
[0020]滑移齿轮6包括沿轴向排列的小滑移齿轮6A和大滑移齿轮6B，它们为一体式结构，与滑移齿轮轴7之间为导向键连接。因此，小滑移齿轮6A、大滑移齿轮6B与滑移齿轮轴7之间始终以相同的角速度转动。并且滑移齿轮6可沿着滑移齿轮轴7的轴向滑动。
[0021]丝杠2、定齿轮轴5和滑移齿轮轴7平行放置。
[0022]拨叉8 一端与丝杠螺母3固定，另一端靠在小滑移齿轮6A和大滑移齿轮6B各一个面上。丝杠螺母3带动拨叉8沿轴向运动，同时，拨叉8可带动滑移齿轮6沿轴向运动，而滑移齿轮6的圆周运动则对拨叉8无影响。
[0023]设大定齿轮4A、小定齿轮4B、小滑移齿轮6A和大滑移齿轮6B的分度圆直径分别为dl，d2, d3和d4，则应满足如下条件dl+d3 = d2+d4，且大定齿轮4A能与小滑移齿轮6A啮合传动，小定齿轮4B能与大滑移齿轮6B啮合传动。合理调整dl与d3，d2与d4的比值，可获得不同的减速比。
[0024]定齿轮轴5与滑移齿轮轴7可任意作为主动轴和被动轴。整个变速过程如下:控制步进电机I转动一定角度，滑移齿轮6沿轴向移动一定长度，使得定齿轮4A与滑移齿轮6A啮合到一起。当遇到另一工况时，控制步进电机I反转一定角度，滑移齿轮6沿轴向反向移动一定长度，使得定齿轮4B与滑移齿轮6B啮合在一起。各个齿轮轮齿侧边都打磨得十分锋利，因此当滑移齿轮6滑移时，99%的情况下可以保证对应齿轮能一次啮合成功；如果出现齿边缘正对无法啮合的情况，可控制定齿轮4或滑移齿轮6转动一个小角度，再次移动滑移齿轮6，就能能够保证啮合成功。各齿轮齿中间肥厚，利于两齿轮啮合后的平稳传动。
[0025]对于地面机器人来说，在平地上行走时，可采用较小减速比的档位，以加快移动速度；在崎岖路面行走或爬坡时，可采用较大减速比的档位，以增加驱动扭矩。
[0026]以上所述的实施例，只是本发明较优选的【具体实施方式】的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种用于地面机器人的变速装置，包括步进电机，丝杠，丝杠螺母，定齿轮，定齿轮轴，滑移齿轮，滑移齿轮轴，拨叉以及固定机构；丝杠、定齿轮轴与滑移齿轮轴平行布置；定齿轮包括一体式的一大一小两个齿轮，与定齿轮轴键连接，无法轴向移动；滑移齿轮包括一体式的一小一大两个齿轮，与滑移齿轮轴为导向键连接，可沿轴向移动；拨叉一端与丝杠螺母固定，另一端靠在小滑移齿轮和大滑移齿轮各一个面上。2.根据权利要求1所述的变速装置，其特征是大定齿轮与小滑移齿轮分度圆直径之和等于小定齿轮与大滑移齿轮分度圆直径之和；大定齿轮可与小滑移齿轮啮合，小定齿轮可与大滑移齿轮啮合。3.根据权利要求1所述的变速装置，其特征是，需要变速时，控制步进电机带动丝杠转动，丝杠螺母沿丝杠移动，通过拨叉带动滑移齿轮滑动，最终使大定齿轮与小滑移齿轮啮合，或者使小定齿轮与大滑移齿轮啮合。4.根据权利要求1所述的变速装置，其特征是，所有齿轮齿侧边锋利，中间肥厚。5.根据权利要求3所述的变速方法，其特征是，如果出现齿边缘正对无法啮合的情况，可控制定齿轮或滑移齿轮转动一个小角度，再次移动滑移齿轮实现与定齿轮的啮合。
【专利摘要】本发明公布了一种用于地面机器人的变速装置，包括步进电机，丝杠，丝杠螺母，定齿轮，定齿轮轴，滑移齿轮，滑移齿轮轴，拨叉以及固定机构。丝杠、定齿轮轴与滑移齿轮轴平行布置。定齿轮包括一体式的一大一小两个齿轮，与定齿轮轴键连接。滑移齿轮包括一体式的一小一大两个齿轮，与滑移齿轮轴为导向键连接。大定齿轮与小滑移齿轮分度圆直径之和等于小定齿轮与大滑移齿轮分度圆直径之和，且所有齿轮齿侧边锋利，中间肥厚。需要变速时，控制步进电机带动丝杠转动，丝杠螺母沿丝杠移动，通过拨叉带动滑移齿轮滑动，最终使大定齿轮与小滑移齿轮啮合，或者使小定齿轮与大滑移齿轮粘合。本发明具有结构简单、轻巧，成本低廉，切换自如，可靠性高的优点。
【IPC分类】F16H37/12
【公开号】CN105042008
【申请号】CN201510406707
【发明人】高峻峣, 赵靖超, 赵方舟, 黄强, 张伟民, 徐喆, 曹浩翔, 李鑫, 陆豪健, 刘轶, 石选阳
【申请人】北京理工大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月12日