阅读说明：本技术 双联不完全齿轮精密空间齿轮传动装置 (Duplex incomplete gear precise space gear transmission device ) 是由 朱浩 罗旭 朱军 赵宇博 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种双联不完全齿轮精密空间齿轮传动装置,中间轴上安装有主动双联齿轮,输出轴上安装有从动双联齿轮；第一从动不完全齿轮的有齿段与第二从动不完全齿轮的有齿段错开设置并相互衔接；第一主动完全齿轮与第一从动不完全齿轮的有齿段构成A齿轮传动副,第二主动完全齿轮与第二从动不完全齿轮的有齿段构成B齿轮传动副,A齿轮传动副与B齿轮传动副的传动比不同,A齿轮传动副与B齿轮传动副之间留有轴向间隙。传动精度高、结构更紧凑、成本更低,能轻松实现精密执行机构和仪器仪表等设备的齿轮传动系统对变传动比以及精密空间的安装布置需求。(The invention discloses a precise space gear transmission device with duplicate incomplete gears, wherein a driving duplicate gear is arranged on an intermediate shaft, and a driven duplicate gear is arranged on an output shaft; the toothed section of the first driven incomplete gear and the toothed section of the second driven incomplete gear are arranged in a staggered manner and are mutually connected; the first driving complete gear and the first driven incomplete gear form a gear transmission pair A, the second driving complete gear and the second driven incomplete gear form a gear transmission pair B, the transmission ratio of the gear transmission pair A and the gear transmission pair B is different, and an axial gap is reserved between the gear transmission pair A and the gear transmission pair B. The transmission precision is high, the structure is more compact, the cost is lower, and the requirements of the gear transmission system of equipment such as a precise actuating mechanism, an instrument and the like on the installation and the arrangement of a variable transmission ratio and a precise space can be easily realized.)

双联不完全齿轮精密空间齿轮传动装置

技术领域

本发明涉及机械领域的动力传动装置，适用于航空航天、国防军工、机器人、精密仪器设备等领域。

背景技术

由于精密空间齿轮传动机构具有传递功率范围大、传动效率高、传动比准确、工作稳定性好及耐久性好等优点，被广泛应用于航空航天、国防军工、机器人、精密仪器设备等领域。随着航空航天技术的不断发展，飞行器的精密执行机构和仪器仪表等设备对机械传动系统的要求不断提高，主要表现在：要求传动比大，输出力矩大，体积小，质量轻，传动精度高，空回小等。对于精密空间齿轮传动机构，复杂的动态环境对精密空间齿轮传动机构的承载能力、动态特性、传动精度及传动可靠性均有较大影响。

目前，飞行器精密执行机构和仪器仪表等设备采用的齿轮传动机构的传动比基本均为定传动比，不能满足精密执行机构和仪器仪表等设备对变传动比的特殊需求。若要改变传动比，通常需要采用多档位齿轮传动和拨叉等档位控制装置，这种传动方式往往结构复杂、尺寸大、造价高昂。

发明内容

本发明旨在提供一种传动精度高、结构更紧凑、成本更低的精密空间变传动比的齿轮传动装置，能轻松实现精密执行机构和仪器仪表等设备的齿轮传动系统对变传动比以及精密空间的安装布置需求。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种双联不完全齿轮精密空间齿轮传动装置，包括步进电机、主动齿轮、从动齿轮、中间轴、输出轴，所述中间轴上安装有主动双联齿轮，输出轴上安装有从动双联齿轮；所述主动双联齿轮由同心设置的第一主动完全齿轮和第二主动完全齿轮组成，所述从动双联齿轮由同心设置的第一从动不完全齿轮和第二从动不完全齿轮组成，第一从动不完全齿轮的有齿段与第二从动不完全齿轮的有齿段错开设置并相互衔接，第一从动不完全齿轮的无齿段直径不得大于有齿段的齿根直径，第二从动不完全齿轮的无齿段直径不得大于有齿段的齿根直径；所述第一主动完全齿轮与第一从动不完全齿轮的有齿段构成A齿轮传动副，第二主动完全齿轮与第二从动不完全齿轮的有齿段构成B齿轮传动副，A齿轮传动副与B齿轮传动副的传动比不同，A齿轮传动副与B齿轮传动副之间留有轴向间隙。

作为上述方案的优选，双联不完全齿轮精密空间齿轮传动装置还包括棘轮、棘爪、销轴和棘爪扭簧，所述棘轮安装在中间轴上，棘爪通过销轴安装在中间轴外，棘爪扭簧主体缠绕在销轴上，棘爪扭簧的两端分别安装在棘爪和销轴上，棘爪在棘爪扭簧的作用下始终贴合在棘轮的轮齿上，使得棘轮只能朝一个方向转动。通过增设的棘轮棘爪机构实现防反转，确保传动装置的安全工作。

进一步优选为，所述中间轴上还安装有编码器，且从动齿轮、编码器、棘轮、主动双联齿轮沿轴向依次设置。编码器在飞行器上应用广泛，是变传动比和特定工作转动需求的常用场合，结合不完全双联齿和棘轮棘爪防反转机构，能有效保护编码器。

进一步优选为，所述中间轴、输出轴的支撑轴承均采用圆锥滚子轴承，以满足抗振、抗冲击、耐疲劳的要求；主动双联齿轮与中间轴、从动双联齿轮与输出轴分别采用键连接，该齿轮传动装置可根据需要随时更换双联齿轮，以满足对不同变传动比的需求。

本发明的有益效果：

(1)该齿轮传动装置通过两个完全齿轮及不完全齿轮组合为两对齿轮传动副的双联齿轮，并采用不同的传动比，轻松实现了精密执行机构和仪器仪表等设备的齿轮传动系统对变传动比的需求；

(2)每一个完全齿轮与其中一个不完全齿轮啮合，从动双联齿轮的两个从动不完全齿轮的有齿段错开设置并相互衔接，每当一对齿轮传动副退出啮合，另外一对齿轮传动副在同一时刻进入啮合，并结合步进电机，从而满足以规定步数单向步进旋转的要求；

(3)通过传动装置结构形式的调整、控制和动力的传递、分配，实现机构的运动变换和负载力矩匹配，通过改变非全齿轮齿数和位置分配以及不同齿轮之间的组合，可以较容易实现多种复杂变传动比和特点转动的功能，保证了传动精度，结构更紧凑、成本更低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为主动双联齿轮与从动双联齿轮的正视图。

图3为主动双联齿轮与从动双联齿轮的立体图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

结合图1—3所示，一种双联不完全齿轮精密空间齿轮传动装置，由步进电机1、主动齿轮2、从动齿轮3、中间轴4、输出轴5、主动双联齿轮6、从动双联齿轮7、棘轮8、棘爪9、销轴10、棘爪扭簧11、编码器12、支撑轴承13组成。

步进电机1安装在输入轴上，电机端部有螺纹孔，通过螺钉与电机安装支架相连接，电机安装支架再与机架直接固连，电机也可以直接与机架通过螺钉实现固定连接。中间轴4上安装有主动双联齿轮6，输出轴5上安装有从动双联齿轮7。主动双联齿轮6由同心设置的第一主动完全齿轮6a和第二主动完全齿轮6b组成，从动双联齿轮7由同心设置的第一从动不完全齿轮7a和第二从动不完全齿轮7b组成。第一主动完全齿轮6a和第二主动完全齿轮6b的轴孔采用一次冲压而成的通孔，确保其同轴度；同样，第一从动不完全齿轮7a与第二从动不完全齿轮7b的轴孔也采用一次冲压而成的通孔。

第一从动不完全齿轮7a、第二从动不完全齿轮7b均分为有齿段和无齿段。第一从动不完全齿轮7a的有齿段与第二从动不完全齿轮7b的有齿段错开设置并相互衔接。第一从动不完全齿轮7a的无齿段直径不得大于有齿段的齿根直径；第二从动不完全齿轮7b的无齿段直径不得大于有齿段的齿根直径，确保未进入啮合状态的无齿段不会对进入啮合状态的有齿段的转动产生阻力。

第一主动完全齿轮6a与第一从动不完全齿轮7a的有齿段构成A齿轮传动副，第二主动完全齿轮6b与第二从动不完全齿轮7b的有齿段构成B齿轮传动副。A齿轮传动副与B齿轮传动副的中心距相等，传动比不同，A齿轮传动副与B齿轮传动副之间留有轴向间隙，如两齿间距为2mm，也可根据实际需要调整。

棘轮8安装在中间轴4上，棘爪9通过销轴10安装在中间轴4外，棘爪扭簧11主体缠绕在销轴10上，棘爪扭簧11的两端分别安装在棘爪9和销轴10上，棘爪9在棘爪扭簧11的作用下始终贴合在棘轮8的轮齿上，使得棘轮8只能朝一个方向转动。

中间轴4上还安装有编码器12，且从动齿轮3、编码器12、棘轮8、主动双联齿轮6沿轴向依次设置。

最好是，中间轴4、输出轴5的支撑轴承13均采用圆锥滚子轴承，主动双联齿轮6与中间轴4、从动双联齿轮7与输出轴5分别采用键连接，既能确保同步运动，又方便更换。

另外，步进电机1、输出轴5位于中间轴4的同一侧，进一步简化了空间。

假定第一从动不完全齿轮7a、第二从动不完全齿轮7b的有齿段和无齿段各为两段，每段所占角度均为90°。主动双联齿轮6每转动720°为本传动装置的一个工作周期，单个工作周期分为两个工作步。第一个工作步内，主动双联齿轮6转动0～495°，从动双联齿轮7转动0～90°(即该工作步内第一主动完全齿轮6a与第一从动不完全齿轮7a进入啮合，传动比为11:2)；第二个工作步内，主动双联齿轮6转动495°～720°，从动双联齿轮7转动90°～180°(即该工作步内第二主动完全齿轮6b与第二从动不完全齿轮7b进入啮合，传动比为5:2)。