[其他]數(shù)控?zé)o級(jí)變速裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87103717
• 申請(qǐng)日: 1987-05-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN87103717A
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑侃;滿開(kāi)第;夏成明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 滿開(kāi)第;鮑侃;夏成明
• 主分類號(hào): F16H5/40
• 分類號(hào): F16H5/40
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一????技術(shù)背景

自本世紀(jì)五十年代起，機(jī)械無(wú)級(jí)變速器得到迅速發(fā)展。目前，世界上許多國(guó)家（包括我國(guó)）已對(duì)多種性能良好的機(jī)械無(wú)級(jí)變速器進(jìn)行系列化生產(chǎn)，并廣泛應(yīng)用到輕工、化工、紡織等行業(yè)中。不少類型的機(jī)械無(wú)級(jí)變速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高，工作可靠和噪音低等特點(diǎn)（1）。但由于機(jī)械無(wú)級(jí)變速器是靠摩擦來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的，不可避免地存在著滑動(dòng)，因此，在要求較高的傳動(dòng)中便不能勝任。為了提高它的傳動(dòng)精度，可以應(yīng)用自動(dòng)控制理論實(shí)現(xiàn)閉環(huán)無(wú)級(jí)調(diào)速，在這一方面目前已有不少方案，但這些方案中，一部分雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但調(diào)速精度低，另一部分則是靠電氣或液壓來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的，因此不能發(fā)揮機(jī)械無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，本發(fā)明具有調(diào)速精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。只需在現(xiàn)有無(wú)級(jí)變速器的基礎(chǔ)上、略加改造和增加一些齒輪等傳動(dòng)件，便可實(shí)現(xiàn)高精度無(wú)級(jí)變速。

二????工作原理

圖一為現(xiàn)有的一種無(wú)級(jí)變速裝置。該裝置具有大的變速范圍，并且在電機(jī)轉(zhuǎn)向不變的條件下，可以實(shí)現(xiàn)輸出軸正反轉(zhuǎn)或停止不轉(zhuǎn)（2）。圖二為改進(jìn)后的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，其傳動(dòng)原理框圖如圖三所示。它的工作原理如下輸出軸轉(zhuǎn)速經(jīng)齒輪3，4，6和5組成的反饋傳動(dòng)鏈傳到調(diào)整機(jī)構(gòu)的絲杠螺母付，與步進(jìn)電機(jī)B輸入的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較后帶動(dòng)調(diào)速杠桿動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。只有當(dāng)絲杠和螺母的轉(zhuǎn)速相等時(shí)，調(diào)速杠桿才停止動(dòng)作，此時(shí)輸出軸穩(wěn)定在一恒定轉(zhuǎn)速上。此轉(zhuǎn)速值的大小與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速成一定比關(guān)系。比值由反饋鏈傳動(dòng)比Z3/Z5和輸入軸傳動(dòng)比Z1/Z2決定。

從圖一和圖二的對(duì)比可以看出，本發(fā)明的關(guān)鍵是在原裝置上增加了反饋傳動(dòng)鏈和比較機(jī)構(gòu)（由原絲杠螺母付改制而成），使原開(kāi)環(huán)傳動(dòng)成為機(jī)械閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)。根據(jù)自動(dòng)控制原理，這種閉環(huán)系統(tǒng)不但可使原有性能大大提高，而且還能實(shí)現(xiàn)原開(kāi)環(huán)系統(tǒng)根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。根據(jù)這一原理，任何一種無(wú)級(jí)變速器（不只是機(jī)械無(wú)級(jí)變速器），都可用來(lái)組成一閉環(huán)無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。因此，可以在現(xiàn)有的各類無(wú)級(jí)變速器的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，以滿足各種不同性能的需要。

三、可實(shí)現(xiàn)功能

本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)以下功能：

1.遠(yuǎn)距離控制高精度無(wú)級(jí)變速：

由于本發(fā)明是閉環(huán)系統(tǒng)，可以克服機(jī)械無(wú)級(jí)變速器所特有的丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象（由滑動(dòng)引起的），其輸出轉(zhuǎn)速和信號(hào)源轉(zhuǎn)速成嚴(yán)格的比例關(guān)系。因此具有變速精確，負(fù)載剛度無(wú)窮大，速度穩(wěn)定性極好等特點(diǎn)。當(dāng)信號(hào)源采用步進(jìn)電機(jī)或其它執(zhí)行元件時(shí)，便可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制高精度無(wú)級(jí)變速

2.可做為一種新的數(shù)控系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置：

到目前為止，開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件主要有步進(jìn)電機(jī)和電液脈沖馬達(dá)。其中步進(jìn)電機(jī)輸出扭矩較小，只能用到小功率驅(qū)動(dòng)的設(shè)備中。而電液脈沖馬達(dá)則需要有一套液壓供油系統(tǒng)。本發(fā)明的原理與電液脈沖馬達(dá)相似，但與其相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）不需液壓供油系統(tǒng)，因此具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單效率高的特點(diǎn)。特別適用于沒(méi)有液壓供油系統(tǒng)，需要中大功率驅(qū)動(dòng)的設(shè)備。

（2）在整個(gè)速度范圍內(nèi)（包括正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向時(shí)）速度平穩(wěn)。由于液壓馬達(dá)的低頻特性較差，所以電液脈沖馬達(dá)在低速和正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向時(shí)速度穩(wěn)定性較差。本發(fā)明不但不存在低頻特性差的問(wèn)題，而且還可以在主電機(jī)的轉(zhuǎn)速方向不變時(shí)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向，因此速度平穩(wěn)、無(wú)沖擊現(xiàn)象。

（3）可根據(jù)需要改變反饋傳動(dòng)鏈的齒數(shù)比，因此，本裝置后可不用接變速裝置，使結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化。

（4）放大系數(shù)可調(diào)。本裝置的調(diào)速杠桿可做成支點(diǎn)可調(diào)，通過(guò)改變支點(diǎn)位置即可調(diào)整開(kāi)環(huán)速度放大系數(shù)，所以其適應(yīng)性比電液脈沖馬達(dá)強(qiáng)。

（5）可精確地計(jì)算開(kāi)環(huán)速度放大系數(shù)值，因此，可在控制系統(tǒng)中采用補(bǔ)償?shù)霓k法消除因放大系數(shù)值引起的速度靜差，實(shí)現(xiàn)高精度的控制。

（6）輸出功率范圍寬，可從幾個(gè)瓩到上萬(wàn)瓩，使用機(jī)械無(wú)級(jí)變速器構(gòu)成的本裝置，其功率可達(dá)上百瓩，使用調(diào)速式液力偶合器或液力變拒器構(gòu)成的本裝置，其功率可達(dá)上萬(wàn)瓩（3），可實(shí)現(xiàn)重型設(shè)備、動(dòng)力機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械的自動(dòng)控制。

四????原理分析及設(shè)計(jì)計(jì)算公式：

1.運(yùn)動(dòng)分析：

根據(jù)差動(dòng)輪系的運(yùn)動(dòng)關(guān)系式：

式中：_H-轉(zhuǎn)架速度向量;

_A-中心輪速度向量;

_B-中心內(nèi)齒輪速度向量;

Z_A、Z_B-分別為中心輪、中心內(nèi)齒輪的齒數(shù)。

當(dāng)_A和_B的轉(zhuǎn)向相反時(shí)，可得以下代數(shù)式：