CN109630637A - 一种高低速输入双模式传动装置 - Google Patents
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Abstract
一种高低速输入双模式传动装置，包括支撑体，支撑体两端分别设有输出轴和输入轴，输入轴上设有输入小齿轮，输出轴上设有输出大齿轮，在支撑体顶面上还设有中间轴，中间轴两端分别设有中间小齿轮与中间大齿轮，中间小齿轮与输出大齿轮啮合，中间大齿轮与输入小齿轮啮合；输出轴和输入轴同轴设置，输出轴在靠近输入轴的一端上键连接有输出轴离合轮，输入轴上键连接有滑套；输出轴上设有超越离合器，超越离合器上设有棘轮；输出轴上设有蓄能扭簧；支撑体上设有支撑架，支撑架上设有棘爪；输出大齿轮上设有拨杆。采用上述结构，实现高速输入时直驱传动，低速输入时通过减速增扭蓄能集中输出，保证输出的转速和转矩以及效率要求。
Description
技术领域
本发明涉及传动装置领域，特别是一种高低速输入双模式传动装置。
背景技术
在机械工作的工作中，非机器作为输入往往是不是恒转速恒转矩和恒功率输入，输出对转速和转矩有一定的要求，如风力发电和海流能发电中，流体的流速是不可控，而在海流能发电中，随着水深的增加，海流剖面流速下降很快，在海深较深处供能的自发电装置其输入转速和转矩往往很小，低速时，由于输出要求，即发电机参数要求，同时在转速越低发电效率越低，不能采取直驱传动，而高速时，经过传动装置会有机械损耗降低效率，不宜采用间接传动。因此，高低速两种工况下传动装置不能选用同一种传动模式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高低速输入双模式传动装置，该装置可以实现高速输入时直驱传动，保证传动效率，低速输入时通过减速增扭蓄能集中输出，保证输出的转速和转矩以及效率要求。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高低速输入双模式传动装置，包括支撑体，所述的支撑体顶面两端分别设有输出轴和输入轴，输入轴上设有输入小齿轮，输出轴上设有输出大齿轮，在支撑体顶面上还设有中间轴，中间轴两端分别设有中间小齿轮与中间大齿轮，中间小齿轮与输出大齿轮啮合，中间大齿轮与输入小齿轮啮合；
所述的输出轴和输入轴同轴设置，输入小齿轮在朝向输出轴的一面上设有第一端齿，输出轴在靠近输入轴的一端上键连接有输出轴离合轮，输出轴离合轮朝向输入轴的一面上设有第二端齿，在输出轴离合轮与输入小齿轮之间的输入轴上键连接有滑套，滑套两端分别设有第一滑套端齿和第二滑套端齿；
所述的输出轴在远离输出轴的一侧上设有超越离合器，超越离合器上设有棘轮；
所述的输出大齿轮与棘轮之间的输出轴上设有蓄能扭簧；
在所述的支撑体上设有支撑架，支撑架上设有棘爪，棘爪套设在支撑架上，支撑架上还套设有压紧扭簧，压紧扭簧其中一端的扭转臂与棘爪连接，棘爪的棘爪臂插入棘轮的齿槽设置；
在所述的输出大齿轮朝向超越离合器的一面上还设有拨杆，棘爪的棘爪臂设置在拨杆的运动轨迹上。
优选的方案中，所述的输出大齿轮以及棘轮在相对的一侧上均设有扭簧挂板，蓄能扭簧的扭簧簧体与输出轴同轴设置，蓄能扭簧两端的钩状扭转臂分别穿过两个扭簧挂板上的孔设置。
优选的方案中，所述的超越离合器的内圈与输出轴键连接，超越离合器的外圈与棘轮键连接。
优选的方案中，所述的输入小齿轮空套设置在输入轴上，输出大齿轮空套设置在输出轴上，中间小齿轮和中间大齿轮均与中间轴键连接。
优选的方案中，所述的输出轴在靠近输入轴的一端上设有圆柱凸台，所述的输入轴在靠近输出轴的一端上设有与圆柱凸台匹配的输入轴端部沉孔。
优选的方案中，所述的支撑体上还设有模式切换机构，模式切换机构包括电动推杆，电动推杆固定设置在支撑体上，电动推杆的推杆水平向设置，推杆端部设有垂直于推杆设置拨叉，推杆与拨叉均与输入轴设置在同一竖直面上，拨叉上端的“U”形口与滑套中部设置的环向槽连接。
优选的方案中，所述的拨叉底部设有限位板，限位板的端向与输入轴的轴向平行，在限位板两端的支撑体上固定设有距离传感器，距离传感器与限位板设置在同一水平高度上。
优选的方案中，所述的输入轴上还设有测速轮，测速轮一侧上设有光电传感器，测速轮朝向光电传感器的一面上设有与光电传感器相对应的反光柱。
优选的方案中，所述的光电传感器与输入轴之间的间距与反光柱到输入轴之间的间距相等。
优选的方案中，所述的光电传感器、距离传感器均与单片机连接，单片机还与电动推杆连接。
本发明所提供的一种高低速输入双模式传动装置，通过采用上述结构，具有以下有益效果：
（1）风力或海流的驱动力在输入转速较高时，输出轴与输入轴之间通过滑套实现传动连接，从而达到直驱传动的效果，有效保证了传动效率；
（2）风力或海流的驱动力在输入转速较低时，通过扭簧蓄能集中输出，从而保证输出的转速和转矩以及效率要求；
（3）风力或海流的驱动力在高低速不同状态下，传动装置的传动方式能够自动调节，尤其适用于在高低速两种工况下，传动装置不宜选用同一种传动模式的设备上。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的俯视结构示意图。
图2为本发明的立体结构示意图。
图3为本发明的左视结构示意图。
图4为本发明在低速蓄能集中输出模式下的立体结构示意图。
图5为本发明的蓄能集中输出部分的结构示意图。
图6为本发明的蓄能弹簧弹力释放过程中的结构示意图。
图7为本发明的传感系统俯视结构示意图。
图8为本发明的拨叉部分侧视结构示意图。
图9为本发明的滑套结构示意图。
图中：输出轴1，圆柱凸台101，支撑体2，超越离合器3，外圈301，内圈302压紧扭簧4，棘爪5，棘爪臂501，支撑架6，拨杆7，中间小齿轮8，中间轴9，中间大齿轮10，棘轮11，蓄能扭簧12，扭簧簧体1201，钩状扭转臂1202，输出大齿轮13，第二端齿1301，输出轴离合轮14，第二端齿1401，滑套15，第一滑套端齿1501，第二滑套端齿1502，环向槽1503，输入小齿轮16，第一端齿1601，输入轴17，输入轴端部沉孔1701，扭簧挂板18，电动推杆19，推杆1901，拨叉20，“U”形口2001，限位板21，距离传感器22，光电传感器23，反光柱24，测速轮25。
具体实施方式
实施例1：
如图1-5中，一种高低速输入双模式传动装置，包括支撑体2，所述的支撑体2顶面两端分别设有输出轴1和输入轴17，输入轴17上设有输入小齿轮16，输出轴1上设有输出大齿轮13，在支撑体2顶面上还设有中间轴9，中间轴9两端分别设有中间小齿轮8与中间大齿轮10，中间小齿轮8与输出大齿轮13啮合，中间大齿轮10与输入小齿轮16啮合；
所述的输出轴1和输入轴17同轴设置，输入小齿轮16在朝向输出轴1的一面上设有第一端齿1601，输出轴1在靠近输入轴17的一端上键连接有输出轴离合轮14，输出轴离合轮14朝向输入轴17的一面上设有第二端齿1401，在输出轴离合轮14与输入小齿轮16之间的输入轴17上键连接有滑套15，滑套15两端分别设有第一滑套端齿1501和第二滑套端齿1502；
所述的输出轴1在远离输出轴1的一侧上设有超越离合器3，超越离合器3上设有棘轮11；
所述的输出大齿轮13与棘轮11之间的输出轴1上设有蓄能扭簧12；
在所述的支撑体2上设有支撑架6，支撑架6上设有棘爪5，棘爪5套设在支撑架6上，支撑架6上还套设有压紧扭簧4，压紧扭簧4其中一端的扭转臂与棘爪5连接，棘爪5的棘爪臂501插入棘轮11的齿槽设置；
在所述的输出大齿轮13朝向超越离合器3的一面上还设有拨杆7，棘爪5的棘爪臂501设置在拨杆7的运动轨迹上。
优选的方案中，所述的输出大齿轮13以及棘轮11在相对的一侧上均设有扭簧挂板18，蓄能扭簧12的扭簧簧体1201与输出轴1同轴设置，蓄能扭簧12两端的钩状扭转臂1202分别穿过两个扭簧挂板18上的孔设置。
优选的方案中，所述的超越离合器3的内圈302与输出轴1键连接，超越离合器3的外圈301与棘轮11键连接。
优选的方案中，所述的输入小齿轮16空套设置在输入轴17上，输出大齿轮13空套设置在输出轴1上，中间小齿轮8和中间大齿轮10均与中间轴9键连接。
优选的方案中，所述的输出轴1在靠近输入轴17的一端上设有圆柱凸台101，所述的输入轴17在靠近输出轴1的一端上设有与圆柱凸台101匹配的输入轴端部沉孔1701。
实施例2：
在实施例1的基础上，如图6-8中，所述的支撑体2上还设有模式切换机构，模式切换机构包括电动推杆19，电动推杆19固定设置在支撑体2上，电动推杆19的推杆1901水平向设置，推杆1901端部设有垂直于推杆1901设置拨叉20，推杆1901与拨叉20均与输入轴17设置在同一竖直面上，拨叉20上端的“U”形口2001与滑套15中部设置的环向槽1503连接。
优选的方案中，所述的拨叉20底部设有限位板21，限位板21的端向与输入轴17的轴向平行，在限位板21两端的支撑体2上固定设有距离传感器22，距离传感器22与限位板21设置在同一水平高度上。
优选的方案中，所述的输入轴17上还设有测速轮25，测速轮25一侧上设有光电传感器23，测速轮25朝向光电传感器23的一面上设有与光电传感器23相对应的反光柱24。
优选的方案中，所述的光电传感器23与输入轴17之间的间距与反光柱24到输入轴17之间的间距相等。
优选的方案中，所述的光电传感器23、距离传感器22均与单片机连接，单片机还与电动推杆19连接。
本例中，蓄能扭簧12释放角度为43°，释放时间约为2s。
本发明分为两种工作模式：高速直驱和低速蓄能集中输出。
高速直驱的原理如下：
输入轴17随风力或海流的驱动力进行转动，当输入轴17的转速较高时，通过模式切换机构使滑套15向输出轴离合轮14方向移动，使得第二端齿1401与第一滑套端齿1501啮合，此时输出轴1与输入轴17实现一同转动，达到直驱目的，由于输出大齿轮13是空套在输出轴1上、输入小齿轮16是空套在输入轴17上，因此不会发生转动，中间轴9保持不动；另外，输出轴1在带动超越离合器3的内圈302正转时，由于超越离合器3的自身特性，当内圈302转速大于外圈301时，外圈是不会发生转动，因此棘轮11也不会发动转动。
低速蓄能集中输出的原理如下：输入轴17随风力或海流的驱动力进行转动，当输入轴17的转速较低时，通过模式切换机构使滑套15向输入小齿轮16方向移动，使得第一端齿1601与第二滑套端齿1502啮合，此时输入轴17带动输入小齿轮16转动，并通过中间轴9以及9上的中间小齿轮8和中间大齿轮10，带动输出大齿轮13转动，由于输出大齿轮13是空套在输出轴1上，因此输出轴1不会发生转动，输出大齿轮13转动过程中，棘爪5在压紧扭簧4的作用下，限制棘轮11的转动，因此，安装在输出大齿轮13与棘轮11之间的蓄能扭簧12蓄能，而输出大齿轮13上的拨杆7转动至与棘爪臂501接触时，棘爪5绕支撑架6转动并使棘爪5取消对棘轮11的限制，在此状态下，蓄能扭簧12释放能量，此时棘轮11以及超越离合器3的外圈301转动，由于超越离合器3的特性，外圈301正向转速大于内圈302，内圈302随之旋转，从而实现输出轴1的转动，当拨杆7移动至与棘爪臂501接触位置的临界点时（如图6中虚线位置），蓄能弹簧12完全释放，棘爪5在压紧扭簧4作用下反向回弹压紧在棘轮11上限制棘轮11转动，超越离合器3的外圈301随棘轮11停止旋转，超越离合器3的外圈301正向转速小于内圈302，超越离合器的内圈302脱离外圈301继续随惯性转动输出至停止。
模式切换机构的原理如下：
光电传感器23用于感应反光柱24上反射的光电信号，通过感应两次反光柱24上反射的光电信号的间隔时间t，通过360°/t，依靠单片机即可计算得出输入轴17的角速度，而通过计算的角速度值，判定输入速度的高低（预设判定值，高于判定值时则为高速、低于判定值时则为低速），通过高低速判定，单片机控制电动推杆19的伸缩，从而带动滑套15在输入轴17上的水平向移动；
另外在电动推杆19端部的拨叉20下端设置限位板21，在限位板21沿输入轴17轴向的两侧设置距离传感器22，用于限制滑套15的最大行程，以距离传感器22发出的信号控制电动推杆19的启停，以达到对滑套15以及电动推杆19的保护目的。
Claims (10)
1.一种高低速输入双模式传动装置，包括支撑体（2），其特征是：所述的支撑体（2）顶面两端分别设有输出轴（1）和输入轴（17），输入轴（17）上设有输入小齿轮（16），输出轴（1）上设有输出大齿轮（13），在支撑体（2）顶面上还设有中间轴（9），中间轴（9）两端分别设有中间小齿轮（8）与中间大齿轮（10），中间小齿轮（8）与输出大齿轮（13）啮合，中间大齿轮（10）与输入小齿轮（16）啮合；
所述的输出轴（1）和输入轴（17）同轴设置，输入小齿轮（16）在朝向输出轴（1）的一面上设有第一端齿（1601），输出轴（1）在靠近输入轴（17）的一端上键连接有输出轴离合轮（14），输出轴离合轮（14）朝向输入轴（17）的一面上设有第二端齿（1401），在输出轴离合轮（14）与输入小齿轮（16）之间的输入轴（17）上键连接有滑套（15），滑套（15）两端分别设有第一滑套端齿（1501）和第二滑套端齿（1502）；
所述的输出轴（1）在远离输出轴（1）的一侧上设有超越离合器（3），超越离合器（3）上设有棘轮（11）；
所述的输出大齿轮（13）与棘轮（11）之间的输出轴（1）上设有蓄能扭簧（12）；
在所述的支撑体（2）上设有支撑架（6），支撑架（6）上设有棘爪（5），棘爪（5）套设在支撑架（6）上，支撑架（6）上还套设有压紧扭簧（4），压紧扭簧（4）其中一端的扭转臂与棘爪（5）连接，棘爪（5）的棘爪臂（501）插入棘轮（11）的齿槽设置；
在所述的输出大齿轮（13）朝向超越离合器（3）的一面上还设有拨杆（7），棘爪（5）的棘爪臂（501）设置在拨杆（7）的运动轨迹上。
2.根据权利要求1所述的一种高低速输入双模式传动装置，其特征在于：所述的输出大齿轮（13）以及棘轮（11）在相对的一侧上均设有扭簧挂板（18），蓄能扭簧（12）的扭簧簧体（1201）与输出轴（1）同轴设置，蓄能扭簧（12）两端的钩状扭转臂（1202）分别穿过两个扭簧挂板（18）上的孔设置。
3.根据权利要求1所述的一种高低速输入双模式传动装置，其特征在于：所述的超越离合器（3）的内圈（302）与输出轴（1）键连接，超越离合器（3）的外圈（301）与棘轮（11）键连接。
4.根据权利要求1所述的一种高低速输入双模式传动装置，其特征在于：所述的输入小齿轮（16）空套设置在输入轴（17）上，输出大齿轮（13）空套设置在输出轴（1）上，中间小齿轮（8）和中间大齿轮（10）均与中间轴（9）键连接。
5.根据权利要求1所述的一种高低速输入双模式传动装置，其特征在于：所述的输出轴（1）在靠近输入轴（17）的一端上设有圆柱凸台（101），所述的输入轴（17）在靠近输出轴（1）的一端上设有与圆柱凸台（101）匹配的输入轴端部沉孔（1701）。
6.根据权利要求1所述的一种高低速输入双模式传动装置，其特征在于：所述的支撑体（2）上还设有模式切换机构，模式切换机构包括电动推杆（19），电动推杆（19）固定设置在支撑体（2）上，电动推杆（19）的推杆（1901）水平向设置，推杆（1901）端部设有垂直于推杆（1901）设置拨叉（20），推杆（1901）与拨叉（20）均与输入轴（17）设置在同一竖直面上，拨叉（20）上端的“U”形口（2001）与滑套（15）中部设置的环向槽（1503）连接。
7.根据权利要求6所述的一种高低速输入双模式传动装置，其特征在于：所述的拨叉（20）底部设有限位板（21），限位板（21）的端向与输入轴（17）的轴向平行，在限位板（21）两端的支撑体（2）上固定设有距离传感器（22），距离传感器（22）与限位板（21）设置在同一水平高度上。
8.根据权利要求7所述的一种高低速输入双模式传动装置，其特征在于：所述的输入轴（17）上还设有测速轮（25），测速轮（25）一侧上设有光电传感器（23），测速轮（25）朝向光电传感器（23）的一面上设有与光电传感器（23）相对应的反光柱（24）。
9.根据权利要求7所述的一种高低速输入双模式传动装置，其特征在于：所述的光电传感器（23）与输入轴（17）之间的间距与反光柱（24）到输入轴（17）之间的间距相等。
10.根据权利要求8所述的一种高低速输入双模式传动装置，其特征在于：所述的光电传感器（23）、距离传感器（22）均与单片机连接，单片机还与电动推杆（19）连接。
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