一种端面齿轮多档变速器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种端面齿轮多挡变速器，包括底盘、箱体、沉头螺钉、输入轴、一挡齿圈、第一滚动轴承、二挡齿圈、输入轴承座、三挡齿圈、箱体盖板、四挡齿圈、滚针轴承座、滚针轴承、输入圆柱齿轮、操纵杆、角接触轴承、角接触轴承座、导轨、花键轴、同步主齿轮、同步从齿轮、从齿轮轴承座、滑块、换挡齿轮、削边轴承座、同步轴轴承、移动支架、同步轴、摩擦轮、导轨螺钉、输出轴和输出轴承座等。采用输入轴与输出轴正交布局，利用多个直径不等的端面齿轮与同一个圆柱齿轮轮流啮合的方式，借助摩擦轮的同步调速，实现多个速比的换挡，该变速器具有结构紧凑，操作方便，传动比大等优点，可用于人力及机动机械或车辆上。
【专利说明】
一种端面齿轮多档变速器
技术领域
[0001]本发明涉及一种多档齿轮变速器，特别涉及一种端面齿轮多档变速器。
【背景技术】
[0002]端面齿轮又称冠齿轮，是一种与直齿或斜齿圆柱齿轮啮合的齿轮，可以认为是一种特殊的锥齿轮，该类传动齿轮的小圆柱齿轮和端面齿轮的中心轴线夹角可以是垂直或接近垂直，两中心轴线之间可以是相交也可以有偏置距离。端面齿轮主要应用于直升飞机，鱼线轮，钟表，以及自行车等行业，端面齿轮传动具有圆柱齿轮在轴向装配精度要求低，载荷较大，传动平稳等优点，有比较广泛的应用空间。
[0003]目前查阅到资料可见，端面齿轮传动应用都是一个端面齿轮与一个圆柱齿轮啮合的定比传动，而广泛应用的多挡齿轮变速器主要采用多对同中心距圆柱齿轮轮流啮合方式实现多级变速，利用多个端面齿轮实现多挡变速的齿轮变速器未见报道。为此提出一种多挡端面齿轮变速器，采用多个端面齿轮与一个圆柱齿轮轮流啮合的方式，实现多个速比的变速，该变速器具有结构紧凑，操作方便，传动比大等优点，可用于人力及机动机械或车辆上，发展前景良好。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种多挡齿轮变速器，使用多个端面齿轮交替啮合实现多挡变速。
[0005]本发明的技术方案:
[0006]—种端面齿轮多挡变速器，包括底盘1、箱体2、沉头螺钉3、输入轴4、一挡齿圈5、第一滚动轴承6、二挡齿圈7、输入轴承座8、三挡齿圈9、箱体盖板10、四挡齿圈11、滚针轴承座12、滚针轴承13、输入圆柱齿轮14、操纵杆15、角接触轴承16、角接触轴承座17、导轨18、花键轴19、同步主齿轮20、同步从齿轮21、从齿轮轴承座22、滑块23、换挡齿轮24、削边轴承座25、同步轴轴承26、移动支架27、同步轴28、摩擦轮29、导轨螺钉30、输出轴31、输出轴承座32、轴用卡圈33、第二滚动轴承34、输出轴螺钉35、底座36、齿条37、钢珠38、弹簧39、紧定螺钉40、锁块41和箱体螺钉42。
[0007]其中，输入轴4和输出轴31轴线正交，输入轴4由布置在箱体2上的输入轴承座8内的滚动轴承6支撑定位;输出轴31由布置在箱体2上的输出轴承座32内的滚动轴承34支撑，通过其上的轴肩及轴用卡圈33轴向限位;输入轴4的粗端为空腔花键套结构，以便与花键轴19配合;花键轴19由滚针轴承13及角接触轴承16支撑，第三滚针轴承13及角接触轴承16分别装在滚针轴承座12和角接触轴承座17内，滚针轴承座12和角接触轴承座17通过螺钉固定在移动支架27上;在移动支架27底部装有四个滑块23，与两个平行的导轨18配合，由于导轨18通过导轨螺钉30固定在箱体2上，导轨18的方向与输入轴4轴线平行，从而使花键轴19轴向移动;在花键轴19上安装一个输入圆柱齿轮14和一个同步主齿轮20，输入圆柱齿轮14采用直齿或斜齿，与之啮合的端面齿轮是由同心安装的一挡齿圈5、二挡齿圈7、三挡齿圈9、四挡齿圈11及底盘I构成，各挡齿圈的直径及齿宽设置除了考虑合理的速比分配外，相邻两挡齿圈间隔距离大于输入圆柱齿轮14的齿宽，以避免换挡时干涉;各挡齿圈通过若干个沉头螺钉3安装在底盘I的上平面上，各挡齿圈的齿宽及模数相同，而且所有齿顶面及啮合平面平齐，以便分别与同一个输入圆柱齿轮14嗤合。底盘I通过输出轴螺钉35与输出轴31固定在一起，输入轴4的高速转动通过花键轴19、输入圆柱齿轮14、齿圈和底盘I，由输出轴31输出低速大扭矩转动。箱体盖板10通过螺钉固定在箱体2的一侧，起防尘密封作用。
[0008]为便于换挡，需要待啮合齿圈的线速度与输入圆柱齿轮14节圆处线速度接近，为此需要同步机构，在移动支架27上还设置了一个同步轴28，同步轴28由削边轴承座25和从齿轮轴承座22内的同步轴轴承26支撑限位，其上的同步从齿轮21与花键轴19上的同步主齿轮20啮合，同步轴28的伸出端安装一个聚氨酯材质的摩擦轮29，摩擦轮29的端面与输入圆柱齿轮14的端面位置平齐，控制摩擦轮29的外径及同步从齿轮21与同步主齿轮20的传动比，使摩擦轮29的外缘线速度与圆柱齿轮14的节圆线速度相等，摩擦轮29的外缘靠近底盘I的下平面，在底盘I的下平面对应有齿圈的部位上加工有环形凹槽，在底盘I的下平面对应两齿圈间隔部位是凸起的环形平面，上面有沿半径方向放射状纹理，三个环形平面共面，其高度与摩擦轮29的外缘接触，形成一定摩擦力，摩擦轮29的外缘与环形凹槽不接触，在输入圆柱齿轮14与某一个端面齿轮齿圈完全啮合时，摩擦轮29空转，在需要换挡时，输出轴31通过外界的离合器与负载端断开，输入圆柱齿轮14从某一个端面齿轮齿圈移向另一个齿圈，摩擦轮29开始与某一个凸起的环形平面接触摩擦，从而控制端面齿轮的转速，使圆柱齿轮14与待啮合的齿圈线速度接近，圆柱齿轮14的非承载齿面齿廓边加工倒棱，以便圆柱齿轮14的齿身顺利进入待啮合的齿圈的齿槽中，实现新啮合，从而改变了传动速比。
[0009]为了便于操控换挡，在移动支架27上安装了齿条37，与之啮合的换挡齿轮24装在操纵杆15的下端，操纵杆15被装在底座36的圆孔中，在底座36用螺钉固定在箱体2上，在底座36上还设有定位作用的钢珠38、弹簧39和紧定螺钉40，底座36上设有与锁块41对应的沟槽，操纵杆15的中段的挡位盘底面设置有定位锥坑和锁块41，在输入圆柱齿轮14与某一个端面齿轮齿圈完全啮合时，钢珠38在弹簧39作用下压入在操纵杆15的中段的挡位盘的定位锥坑中，锁块41也卡在底座36的对应沟槽中，需要换挡时，先按下操纵杆15上部的锁止键解除锁块41的锁止功能，转动操纵杆15带动换挡齿轮24转动，带动齿条37以及移动支架27上的摩擦轮29及圆柱齿轮14沿导轨18的方向移动，完成换挡。
[0010]本发明的有益效果:本发明公开一种端面齿轮多挡变速器，采用输入轴与输出轴正交布局，利用多个直径不等的端面齿轮与同一个圆柱齿轮轮流啮合的方式，借助摩擦轮的同步调速，实现多个速比的换挡，该变速器具有结构紧凑，操作方便，传动比大等优点，可用于人力及机动机械或车辆上。
[0011]本发明的有益效果:本发明公开一种端面齿轮多挡变速器，采用输入轴与输出轴正交布局，利用多个直径不等的端面齿轮与同一个圆柱齿轮轮流啮合的方式，借助摩擦轮的同步调速，实现多个速比的换挡，该变速器具有结构紧凑，操作方便，传动比大等优点，可用于人力及机动机械或车辆上。
【附图说明】
[0012]图1是一种端面齿轮多挡变速器的轴侧图。
[0013]图2是一种端面齿轮多挡变速器俯视剖视图。
[0014]图3是一种端面齿轮多挡变速器主视局部剖视图。
[0015]图4是一种端面齿轮多挡变速器的背面轴侧图。
[0016]图中:I底盘;2箱体;3沉头螺钉;4输入轴;5—挡齿圈;6第一滚动轴承;7二挡齿圈；8输入轴承座;9三挡齿圈；10箱体盖板；11四挡齿圈；12滚针轴承座；13滚针轴承；14输入圆柱齿轮;15操纵杆;16角接触轴承；17角接触轴承座；18导轨；19花键轴;20同步主齿轮;21同步从齿轮;22从齿轮轴承座;23滑块;24换挡齿轮;25削边轴承座;26同步轴轴承;27移动支架;28同步轴;29摩擦轮;30导轨螺钉;31输出轴;32输出轴承座;33轴用卡圈；34第二滚动轴承;35输出轴螺钉;36底座;37齿条;38钢珠;39弹簧;40紧定螺钉;41锁块;42箱体螺钉。
【具体实施方式】
[0017]结合技术方案和附图进一步说明本发明的【具体实施方式】。
[0018]如图1所示，一种端面齿轮多挡变速器，由一个输入圆柱齿轮14与一个四齿圈端面齿轮啮合，输入圆柱齿轮14与同步主齿轮20固定在一根花键轴19上，花键轴19与输入轴4通过可滑动的花键连接，与输入轴4同步转动。输入轴4由轴承座8中的两个滚动轴承支撑，花键轴19由移动支架27上的滚动轴承支撑，移动支架27上装有滑块与导轨18配合，可以沿花键轴19轴向移动，使输入圆柱齿轮14可以选择一挡齿圈5到四挡齿圈中的任意一个端面齿圈啮合，实现调速。从图2中可见，输入轴4和输出轴31轴线正交，输入轴4由布置在箱体2上的输入轴承座8内的滚动轴承6支撑定位;输出轴31由布置在箱体2上的输出轴承座32内的滚动轴承34支撑，通过其上的轴肩及轴用卡圈33轴向限位。输入轴3的粗端为空腔花键套结构，与花键轴19动配合，花键轴19由滚针轴承13及角接触轴承16支撑，滚针轴承13及角接触轴承16分别装在滚针轴承座12和角接触轴承座17内，滚针轴承座12和角接触轴承座17固定在移动支架27上，在移动支架27上底部装有四个滑块23，与两个平行的导轨18配合，在花键轴19上安装一个输入圆柱齿轮14和一个同步主齿轮20，端面齿轮是由同心安装的一挡齿圈
5、二挡齿圈7、三挡齿圈9、四挡齿圈11及底盘I构成，各挡齿圈通过若干个沉头螺钉3安装在底盘I的上平面上，各挡齿圈齿顶面及啮合平面平齐，以便分别与同一个输入圆柱齿轮14啮合。底盘I通过输出轴螺钉35与输出轴31固定在一起，输入轴4的高速转动经过花键轴19、输入圆柱齿轮14、某挡齿圈和底盘I后，由输出轴31低速输出大扭矩转动。箱体盖板10通过螺钉固定在箱体2的一侧，起防尘密封作用。
[0019]从图3中可见，端面齿轮上的各挡齿圈的直径从小到大约按1:1.5的比例设置，各挡齿圈的齿宽既要尽量宽，又要使相邻两挡齿圈间隔大于圆柱齿轮14的齿宽，避免换挡时干涉。为换挡顺利，在圆柱齿轮14的非承载齿面齿廓边加工倒棱，同时需要待啮合齿圈的线速度与圆柱齿轮14节圆处的线速度接近，为此需要同步机构，从图2中可见，在移动支架27上还布置了一个同步轴28，同步轴28由削边轴承座25和从齿轮轴承座22内的同步轴轴承26支撑限位，其上的同步从齿轮21与花键轴19上的同步主齿轮20啮合，同步轴28的伸出端安装一个聚氨酯材质的摩擦轮29，摩擦轮29的端面与圆柱齿轮14的端面位置基本平齐，摩擦轮29的外径及同步从齿轮21与同步主齿轮20的传动比要设计合理，使摩擦轮29的外缘线速度与圆柱齿轮14的节圆线速度相等，从图4中可见，底盘I的下平面对应有齿圈的部位处是环形凹槽，在底盘I的下平面对应两齿圈间隔部位是凸起的环形平面，上面有沿半径方向放射状纹理，三个环形平面共面，其高度恰好与摩擦轮29的外缘的外缘接触，形成一定摩擦力，摩擦轮29的外缘与环形凹槽不接触，这样在圆柱齿轮14与某一个端面齿轮齿圈完全啮合时，摩擦轮29空转，在需要换挡时，输出轴31应通过外界的离合器与负载端断开，圆柱齿轮14从某一个端面齿轮齿圈移向另一个齿圈，摩擦轮29开始于某一个凸起的环形平面接触摩擦，从而控制端面齿轮的转速，使圆柱齿轮14的节圆处线速度与待啮合的齿圈线速度接近，便于圆柱齿轮14的轮齿顺利进入待啮合的齿圈的齿槽中，实现新啮合，改变传动速比。
[0020]从图3中可见，在移动支架27上安装了齿条37，与之啮合的换挡齿轮24装在操纵杆15的下端，操纵杆15被装在底座36的圆孔中，在底座36用螺钉固定在箱体2上，在底座36上还设有定位作用的钢珠38、弹簧39和紧定螺钉40，有与锁块41对应的沟槽，操纵杆15中段的挡位盘底面设置有定位锥坑和锁块41，在圆柱齿轮14与某一个端面齿轮齿圈完全啮合时，钢珠38在弹簧39作用下压入在操纵杆15的中段的挡位盘的定位锥坑中，锁块41也卡在底座36的对应沟槽中，需要换挡时，先按下操纵杆15上部的锁止键解除锁块41的锁止功能，扳动操纵杆15带动换挡齿轮24转动，从而带动齿条37以及移动支架27上的摩擦轮29、圆柱齿轮14沿导轨18的方向移动，实现换挡。
【主权项】
1.一种端面齿轮多挡变速器，其特征在于，该端面齿轮多挡变速器包括底盘(I)、箱体(2)、沉头螺钉(3)、输入轴(4)、一挡齿圈(5)、第一滚动轴承(6)、二挡齿圈(7)、输入轴承座(8)、三挡齿圈(9)、箱体盖板(10)、四挡齿圈(11)、滚针轴承座(12)、滚针轴承(13)、输入圆柱齿轮(14)、操纵杆(15)、角接触轴承(16)、角接触轴承座(17)、导轨(18)、花键轴(19)、同步主齿轮(20)、同步从齿轮(21)、从齿轮轴承座(22)、滑块(23)、换挡齿轮(24)、削边轴承座(25)、同步轴轴承(26)、移动支架(27)、同步轴(28)、摩擦轮(29)、导轨螺钉(30)、输出轴(31)、输出轴承座(32)、轴用卡圈(33)、第二滚动轴承(34)、输出轴螺钉(35)、底座(36)、齿条(37)、钢珠(38)、弹簧(39)、紧定螺钉(40)、锁块(41)和箱体螺钉(42); 其中，输入轴(4)和输出轴(31)轴线正交，输入轴(4)由布置在箱体(2)上的输入轴承座(8)内的滚动轴承(6)支撑定位;输出轴(31)由布置在箱体(2)上的输出轴承座(32)内的滚动轴承(34)支撑，通过其上的轴肩及轴用卡圈(33)轴向限位;输入轴(4)的粗端为空腔花键套结构，以便与花键轴(19)配合;花键轴(19)由滚针轴承(13)及角接触轴承(16)支撑，第三滚针轴承(13)及角接触轴承(16)分别装在滚针轴承座(12)和角接触轴承座(17)内，滚针轴承座(12)和角接触轴承座(17)通过螺钉固定在移动支架(27)上;在移动支架(27)底部装有四个滑块(23)，与两个平行的导轨(18)配合，由于导轨(18)通过导轨螺钉(30)固定在箱体(2)上，导轨(18)的方向与输入轴(4)轴线平行，从而使花键轴(19)轴向移动;在花键轴(19)上安装一个输入圆柱齿轮(14)和一个同步主齿轮(20)，输入圆柱齿轮(14)采用直齿或斜齿，与之啮合的端面齿轮是由同心安装的一挡齿圈(5)、二挡齿圈(7)、三挡齿圈(9)、四挡齿圈(11)及底盘(I)构成，相邻两挡齿圈间隔距离大于输入圆柱齿轮(14)的齿宽，以避免换挡时干涉;各挡齿圈通过若干个沉头螺钉(3)安装在底盘(I)的上平面上，各挡齿圈的齿宽及模数相同，而且所有齿顶面及啮合平面平齐，以便分别与同一个输入圆柱齿轮(14)啮合;底盘(I)通过输出轴螺钉(35)与输出轴(31)固定在一起，输入轴(4)的高速转动通过花键轴(19)、输入圆柱齿轮(14)、齿圈和底盘(I)，由输出轴(31)输出低速大扭矩转动，箱体盖板(10)通过螺钉固定在箱体(2)的一侧，起防尘密封作用； 在移动支架(27)上还设置了一个同步轴(28)，同步轴(28)由削边轴承座(25)和从齿轮轴承座(22)内的同步轴轴承(26)支撑限位，其上的同步从齿轮(21)与花键轴(19)上的同步主齿轮(20)啮合，同步轴(28)的伸出端安装一个聚氨酯材质的摩擦轮(29)，摩擦轮(29)的端面与输入圆柱齿轮(14)的端面位置平齐，控制摩擦轮(29)的外径及同步从齿轮(21)与同步主齿轮(20)的传动比，使摩擦轮(29)的外缘线速度与圆柱齿轮(14)的节圆线速度相等，摩擦轮(29)的外缘靠近底盘(I)的下平面，在底盘(I)的下平面对应有齿圈的部位上加工有环形凹槽，在底盘(I)的下平面对应两齿圈间隔部位是凸起的环形平面，上面有沿半径方向放射状纹理，三个环形平面共面，其高度与摩擦轮(29)的外缘接触，形成一定摩擦力，摩擦轮(29)的外缘与环形凹槽不接触，在输入圆柱齿轮(14)与某一个端面齿轮齿圈完全啮合时，摩擦轮(29)空转，在需要换挡时，输出轴(31)通过外界的离合器与负载端断开，输入圆柱齿轮(14)从某一个端面齿轮齿圈移向另一个齿圈，摩擦轮(29)开始与某一个凸起的环形平面接触摩擦，从而控制端面齿轮的转速，使圆柱齿轮(14)与待啮合的齿圈线速度接近，圆柱齿轮(14)的非承载齿面齿廓边加工倒棱，以便圆柱齿轮(14)的齿身顺利进入待啮合的齿圈的齿槽中，实现新啮合，从而改变了传动速比； 在移动支架(27)上安装了齿条(37)，与之啮合的换挡齿轮(24)装在操纵杆(15)的下端，操纵杆(15)被装在底座(36)的圆孔中，在底座(36)用螺钉固定在箱体(2)上，在底座(36)上还设有定位作用的钢珠(38)、弹簧(39)和紧定螺钉(40)，底座(36)上设有与锁块(41)对应的沟槽，操纵杆(15)的中段的挡位盘底面设置有定位锥坑和锁块(41)，在输入圆柱齿轮(14)与某一个端面齿轮齿圈完全啮合时，钢珠(38)在弹簧(39)作用下压入在操纵杆(15)的中段的挡位盘的定位锥坑中，锁块(41)也卡在底座(36)的对应沟槽中，需要换挡时，先按下操纵杆(15)上部的锁止键解除锁块(41)的锁止功能，转动操纵杆(15)带动换挡齿轮(24)转动，带动齿条(37)以及移动支架(27)上的摩擦轮(29)及圆柱齿轮(14)沿导轨(18)的方向移动，完成换挡。
【文档编号】F16H3/36GK105889431SQ201610423141
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】戴恒震, 胡思洋, 戴智弘, 毛范海
【申请人】大连理工大学