机械双螺杆传动变速器 【技术领域】
本发明涉及一种机械双螺杆传动变速器。
背景技术
目前广泛使用的标准渐开线圆柱齿轮传动机构，尽管它的传输效率较高，但是无自锁功能。而具有自锁功能的蜗轮蜗杆传动机构的传输效率不高，其使用受到一定的限制。两者加工复杂，成本较大。
【发明内容】
为解决上述问题，本发明提供一种传输效率高的、加工简便、成本低廉的机械双螺杆传动变速器。
本发明的技术方案为：它主要由箱体、输入轴、中间轴、输出轴、相互啮合的主传动螺杆和从传动螺杆组以及轴承组组成，螺杆传动付设在箱体中，其特征是输入轴上设有两个主传动螺杆，一个为主传动左旋螺杆，另一个为主传动右旋螺杆；中间轴两端各设有一个从传动螺杆，一个为从传动左旋螺杆，另一个为从传动右旋螺杆；输入轴上主传动螺杆与中间轴上的从传动螺杆相啮合；中间轴中间设有一对主传动双旋螺杆，并与输出轴的一对从传动双旋螺杆相啮合；也可以采用多级如上的传动付结构。
传动比为螺杆付头数之比，当传动为可逆状态时，双螺杆的传动比等于主从动螺杆中径比；当传动为不可逆状态时，双螺杆的传动比不等于主从动螺杆中径比，传动螺杆的齿形为渐开线梯形、三角形或者矩形，传动螺杆为单头或者多头，啮合的两对主、从传动螺杆互为双旋转方向，传动机构也可以为双螺杆付和普通齿轮付的组合，当传动为不可逆传动时，主从动螺杆螺纹升角可以设计在螺纹自锁角以下。
机械双螺杆传动付的运动学和动力学特性与普通齿轮传动付不同，当其处于不可逆传动时，螺杆付传动比与其中径之比不相等，主从动螺杆的导程角也不等，此时，主动螺杆可以正反方向(或单方向)带动从动螺杆转动，而从动螺杆则不能带动主动螺杆传动(正、反方向)。其所以有这种传动不可逆特征是因为主动螺杆带动从动螺杆时，符合能量守恒定律；反之，若从动螺杆能带动主动螺杆，则违背能量守恒定律，故处于自锁状态。在此情况下，若将主从动螺杆的螺纹升角设计在螺纹自锁角以下，则主动螺杆只能单方向带动从动螺杆传动。当螺杆传动付处于传动可逆状态时，螺杆付传动比与其中径之比相等，主从动螺杆导程角亦相等。此时，主动螺杆可带动从动螺杆转动，从动螺杆也能带动主动螺杆转动，其所以有这种传动可逆特征，是因为此时符合普通齿轮传动的一般规律，同时又不违反能量守恒定律。这种传动器件，在设计的额定负荷内，传动可逆时比普通圆柱齿轮的传动效率要高；传动不可逆时比蜗轮蜗杆的传动效率高出许多，接近普通齿轮的传动效率。利用本传动器件，可以设计成不同级数不同传动比不同功率大小的传动机构，并可与普通齿轮传动机构组合使用。
由于传动轴上装地螺杆设计成左、右一对双旋向螺杆减少了轴向推力，因而轴两端的轴承为普通轴承，传动螺杆根据传动比要求及传输功率大小设计为单头或多头螺杆，也可以设计成单级传动或多级传动。此外，箱体上还设有连接固定用脚。由于本传动付不仅具有传动效率高的特性，还具有体积小、重量轻、噪音小、传动平稳的优点，因此，可取代普通齿轮传动，用于传动系统。机械双螺杆不可逆传动付，用于起吊设备时，可省去制动器，提高可靠性。这里尤其要着重指出的是：其用在起吊设备上，上升起吊重物传动效率接近普通齿轮，而下降移运重物时，原动机几乎运行在空载状态，此时输入轴只要很小力矩就可带动输出轴负载运转，在输出轴端就可获得较大力矩(取决于负载重量及输出轴半径)，即具有机械功率放大效应。特别是将其用于航天飞行器上，可达到减轻重量、减小体积、提高飞行器运输能力的目的。本发明机械双螺杆传动变速器的传动付具有如下特点：
1、本发明机械双螺杆传动变速器的传动付设计为不可逆传动时，螺杆传动付的传动比与其中径之比不等，即主、从动螺杆的导程角不等；此时，输入轴可以正、反或单方向带动输出轴转动，而输出轴则不能带动输入轴转动，即处于自锁状态；
2、本发明机械双螺杆传动变速器的传动付设计为传动可逆时，螺杆付传动比等于其中径之比，即主、从动螺杆的导程角相等；此时，输入轴既可带动输出轴转动，输出轴亦能带动输入轴转动。
3、本发明机械双螺杆传动变速器的传动付可以根据需要设计成减速、升速和等速传动三种类型；
4、本发明机械双螺杆传动变速器的传动付可以根据需要设计成单级或多级传动；
5、本发明机械双螺杆传动变速器的传动付的双螺杆啮合过程与普通齿轮啮合过程相比较，接触齿啮合点可以设计在节点一边啮合，故能耗小，效率高；
6、本发明机械双螺杆传动变速器的传动付采用左、右旋双螺杆传动，故啮合齿接触长度不受齿轮重迭系数限制。这样在实现传动系统等强度设计时，本传动付可以设计得比较小巧，从而达到在传递相同功率的情况下，其重量比普通齿轮要轻，体积要小；
7、本发明机械双螺杆传动变速器的传动付采用的双螺杆传动，不存在根切现象，且螺杆的最少头数可为1，而普通齿轮受根切现象的限制，最少齿数为17，因而实现同一传动比的情况下，本传动付与普通齿轮相比结构轻巧；
8、本发明机械双螺杆传动变速器的传动付所用螺杆其加工方法与普通齿轮完全不同，普通齿轮要用造价较高的齿轮机床加工，而本传动付的螺杆只要用普通机床即可加工，生产效率高，加工方便，利于保证精度；
9、本发明机械双螺杆传动变速器的传动付螺杆设计成双旋向，改善了传动系统的力学性能，使轴向力相互抵消，简化了轴承结构；
10、本发明机械双螺杆传动变速器是由非常态的机械功率放大器件设计而成，其运动学和动力学特性与普通齿轮传动有别，因此普通齿轮的设计原则在此是不适用的；
11、本发明机械双螺杆传动变速器的传动付所用材料及冷热加工工艺均无特殊要求，因而加工方便，造价低廉。
【附图说明】
图1为本发明双螺杆传动变速器结构示意图。
【具体实施方式】
根据图1所示，本发明机械双螺杆传动变速器主要结构有箱体1，箱体上依次安装有输入轴2，中间轴3，输出轴4，轴两端装有轴承5，轴承5安装在箱体1的轴承座上，中间轴3可根据所需传动比或输入转速设计为多级变速传动轴。输入轴上加工有两个第一级主动左旋螺杆6和第一级主动右旋螺杆7，中间轴3上两头装有第一级传动的从动左旋螺杆8和第一级从动右旋螺杆9；第一级从动右旋螺杆9与第一级主动左旋螺杆6相啮合，第一级传动的从动左旋螺杆8与第一级主动右旋螺杆7相啮合。中间轴3中部安装有第二级传动的两个主动螺杆，即第二级传动的主动左旋螺杆10和主动右旋螺杆11，输出轴4上安装有第二级传动的两个从动螺杆，即第二级传动的从动左旋螺杆12和第二级传动的从动右旋螺杆13；第二级传动的从动右旋螺杆13与第二级传动的主动左旋螺杆10相啮合，第二级传动的从动左旋螺杆12与第二级传动的主动右旋螺杆11相啮合。中间轴与传动的左右旋螺杆，可以根据传动比要求设计成多级，同一根传动轴上装配的传动螺杆设计为成对出现的左右旋螺杆，传动螺杆根据传动比要求及传输功率可设计为单头螺杆或多头螺杆。传动为可逆状态时，双螺杆的传动比等于主从动螺杆中径比；当传动为不可逆状态时，双螺杆的传动比不等于主从动螺杆中径比。当传动为不可逆传动时，主从动螺杆螺纹升角在螺纹自锁角以下，则输入轴只能单向带动输出轴转动，而输出轴不能带动输入轴转动。传动机构也可以为双螺杆付和普通齿轮付的组合。传动螺杆的齿形为渐开线梯形、三角形或者矩形。