球形齿轮减速器
阅读说明：本技术 球形齿轮减速器 (Spherical gear reducer ) 是由 杨道龙 王雁翔 马小雷 江红祥 曹展 王研成 于 2020-12-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种球形齿轮减速器,适用于机械传动领域。包括输入装置、若干输出装置、壳体,所述输入装置和若干所述输出装置在壳体内啮合,所述输入装置和若干所述输出装置分别贯穿壳体,若干所述输出装置与所述壳体滑动连接,减速器在传动过程中能够随时改变输出轴与输入轴的夹角,方便及时调整输出角度,输入轴的球形齿轮骨架采用粉末冶金3D打印技术制造,用以平衡球形齿轮质量,从而使球形齿轮旋转过程中离心力分布均匀。球形齿轮采用分段齿,在保证与输出轴伞齿轮啮合模数不变的情况下,通过球形齿轮上的过渡区域改变球形齿轮齿数,避免输出轴伞齿轮在过渡区域啮合时产生磨损,在壳体的观察口标明了传动区和过渡区位置以及输出轴的角度。(The invention discloses a spherical gear reducer, which is applicable to the field of mechanical transmission. Including input device, a plurality of output device, casing, input device and a plurality of output device meshes in the casing, input device and a plurality of output device runs through the casing respectively, and is a plurality of output device with casing sliding connection, the reduction gear can change the contained angle of output shaft and input shaft at any time in the transmission process, and the convenient output angle of in time adjusting, the ball gear skeleton of input shaft adopts powder metallurgy 3D printing technique to make for balanced ball gear quality to make ball gear rotatory in-process centrifugal force evenly distributed. The spherical gear adopts segmented teeth, under the condition that the meshing modulus of the spherical gear and the output shaft bevel gear is not changed, the tooth number of the spherical gear is changed through the transition region on the spherical gear, the output shaft bevel gear is prevented from being abraded when the output shaft bevel gear is meshed in the transition region, and the positions of a transmission region and the transition region and the angle of the output shaft are marked at the observation port of the shell.)
技术领域
本发明涉及一种齿轮减速器，尤其适用于机械传动领域使用的一种球形齿轮减速器。
背景技术
减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。现有的减速器在传动过程中不能改变输出轴的角度，只能通过转向机构完成，造成传动复杂、设备费用较高等问题，当使用现有的球形齿轮传动装置或球形齿轮减速器时，改变输出轴的角度或方向时，输出轴改变角度较小，难以进行大角度改变。
发明内容
针对上述技术的不足之处，提供一种结构简单，使用方便，能够方便快捷的改变减速器和分动器在传动过程中的输出轴角度的球形齿轮减速器。
为实现上述目的，本发明球形齿轮减速器，包括壳体，壳体内设有相互啮合的输入装置和输出装置，其中输入装置和输出装置分别贯穿壳体，且输出装置与壳体滑动连接；
所述输入装置包括两组输入轴轴承组，两组输入轴轴承组与壳体的两端分别固定连接，两组输入轴轴承组之间穿设有输入轴，输入轴轴承组与输入轴固定连接，两组输入轴轴承组之间的输入轴上穿设置有球形齿轮，输入轴与球形齿轮键连接；
所述输出装置包括输出轴，输出轴的端部设有伞齿轮，输出轴的中段分别设有内置轴承组和外置轴承座，其中伞齿轮与球形齿轮匹配啮合，并且伞齿轮能够在与球形齿轮匹配啮合的同时带动输出轴沿着球形齿轮的外弧线滑动，从而改变输出轴与输入轴之间的角度；输出轴通过壳体上的开口延伸出去，内置轴承组位于壳体内部，外置轴承组位于壳体外部。
壳体上的开口两端分别设有成对的卷曲弹簧，滑动密封片两端分别与固定在壳体上的两组卷曲弹簧相连，滑动密封片两端随输出轴的转动而卷入或卷出卷曲弹簧，滑动密封片为橡胶或可卷曲薄钢片，滑动密封片上开孔与输出轴中间轴段的伸出断面相同，输出轴延伸出滑动密封片，滑动密封片与壳体滑动连接，用以保证输出轴移动后壳体内部依然处于密封之中。
进一步，内置轴承组和外置轴承组上别设置有滑轮组，滑轮组用以匹配伞齿轮沿着球形齿轮的外弧线滑动时带动输出轴在壳体内改变位置和角度。
进一步，壳体外部固定连接有辅板，辅板上固定设置有外置轴承组滑道，外置轴承组滑道与外置轴承组上滑轮组滑动连接，壳体内部设置有内置轴承组滑道，内置轴承组滑道与内置轴承组上的滑轮组滑动连接。
进一步，所述球形齿轮包括用于固定在输入轴上的轴筒，轴筒外侧设有球形弧面的齿圈，轴筒与齿圈之间设有连接固定的骨架；其中骨架采用粉末冶金3D打印技术在轴筒上打印构成，骨架和齿圈采用螺栓或焊接固定，从而降低球形齿轮本身的重量，减少旋转过程中的离心力。
进一步，所述齿圈为分段齿结构，齿圈包括间隔设置的传动区和过渡区，传动区与伞齿轮啮合，传动区通过过渡区使多个传动区的齿圈直径增加和减少，从而形成球形齿轮结构，齿圈利用过渡区结构改变传动区的齿数，每个传动区的齿数都与相邻的传动区的齿数不同；壳体上设有透明观察口，观察口上标有输出轴的角度刻度以及传动区和过渡区位置，观察口的尺寸不小于输出轴的转动范围。
进一步，输出轴通过在球形齿轮上滑动与输入轴的夹角范围为0-45度。
进一步，所述设置在壳体内的输出装置数量为1-6个。
进一步，所述输出装置可布置为多种方式：反向单侧输出轴结构、正向单侧输出轴结构、反向多侧输出轴结构、正向多侧输出轴结构、异向多侧输出轴结构、单侧双向输出轴结构和多侧双向输出结构；
所述正向单侧输出轴结构为输出轴与输入装置方向相同设置；
所述反向单侧输出轴结构为输出轴与输入装置方向相反设置；
所述反向多侧输出轴结构包括两组输出装置，两组输出装置的输出轴分别设置在球形齿轮上下或左右两侧，两组输出装置的输出轴与输入装置方向相反设置；
所述正向多侧输出轴结构包括两组输出装置，两组输出装置的输出轴分别设置在球形齿轮上下或左右两侧，两组输出装置的输出轴与输入装置方向相同设置；
所述异向多侧输出轴结构包括两组输出装置，两组输出装置的输出轴分别设置在球形齿轮上下或左右两侧，一组输出装置的输出轴与输入装置方向相同，另一组输出装置的输出轴与输入装置方向相反；
所述单侧双向输出轴结构包括两组输出装置，两组输出装置的输出轴均设置在球形齿轮一侧并且相对设置，一组输出装置的输出轴与输入装置方向相同，另一组输出装置的输出轴与输入装置方向相反；
所述多侧双向输出结构包括四组输出装置，两组输出装置的输出轴均设置在球形齿轮上侧并且相对设置，两组输出装置的输出轴均设置在球形齿轮下侧并且相对设置，两组输出装置的输出轴与输入装置方向相同，另两组输出装置的输出轴与输入装置方向相反；
多侧双向输出结构还包括六组输出装置，其中三组输出装置的输出轴以间隔120°的夹角分布与输入轴同方向设置，另三组输出装置的输出轴以间隔120°的夹角分布与输入轴反方向设置。
有益效果：本发明中减速器可在传动过程中随时改变输出轴与输入轴的夹角，方便及时调整输出角度。输入轴的球形齿轮骨架采用粉末冶金3D打印技术制造，可平衡球形齿轮质量，缓解球形齿轮旋转过程中的离心力分布不均的问题。同时，球形齿轮采用分段齿，在保证与输出轴伞齿轮啮合模数不变的情况下，通过球形齿轮上的过渡区域改变球形齿轮齿数，并为了避免输出轴伞齿轮在过渡区域啮合产生磨损，在壳体的观察口标明了传动区和过渡区位置以及输出轴的角度。
附图说明
图1为本发明的反向单侧输出球形齿轮减速器的结构示意图；
图2为本发明中输出装置的结构示意图；
图3为本发明中壳体的结构示意图；
图4(a)为本发明中球形齿轮的剖面示意图；
图4(b)为本发明中球形齿轮的结构示意图；
图5为本发明中球形齿轮齿面的示意图；
图6为本发明中正向单侧输出球形齿轮减速器示意图；
图7为本发明中反向多侧输出球形齿轮减速器示意图；
图8为本发明中正向多侧输出球形齿轮减速器示意图；
图9为本发明中异向多侧输出球形齿轮减速器示意图；
图10为本发明中单侧双向输出球形齿轮减速器示意图；
图11为本发明中多侧双向输出球形齿轮减速器示意图；
图12为本发明形齿轮减速器为六组输出轴结构的轴分布示意图。
图中：1-输入轴，2-输入轴轴承组3-壳体，31-辅板，32-外置轴承组滑道，33-内置轴承组滑道，4-输出轴，5-内置轴承组，6-卷曲弹簧,7-球形齿轮，71-轴筒，72-骨架，73-齿圈，731-传动区，732-过渡区，8-外置轴承组，9-滑动密封片，10-伞齿轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的球形齿轮减速器，包括壳体3，壳体3内设有相互啮合的输入装置和输出装置，其中输入装置和输出装置分别贯穿壳体，且输出装置与壳体3滑动连接；
如图2所示，输入装置包括两组输入轴轴承组2，两组输入轴轴承组2与壳体3的两端分别固定连接，两组输入轴轴承组2之间穿设有输入轴1，输入轴轴承组2与输入轴1固定连接，两组输入轴轴承组2之间的输入轴1上穿设置有球形齿轮7，输入轴1与球形齿轮7键连接；所述球形齿轮7包括用于固定在输入轴1上的轴筒71，轴筒71外侧设有球形弧面的齿圈73，轴筒71与齿圈73之间设有连接固定的骨架72；其中骨架72采用粉末冶金3D打印技术在轴筒71上打印构成，骨架72和齿圈73采用螺栓或焊接固定，从而降低球形齿轮7本身的重量，减少旋转过程中的离心力；所述齿圈73为分段齿结构，齿圈73包括间隔设置的传动区731和过渡区732，传动区731与伞齿轮10啮合，传动区731通过过渡区732使多个传动区731的齿圈直径增加和减少，从而形成球形齿轮结构，齿圈73利用过渡区732结构改变传动区731的齿数，每个传动区731的齿数都与相邻的传动区731的齿数不同；壳体3上设有透明观察口，观察口上标有输出轴4的角度刻度以及传动区731和过渡区732位置，观察口的尺寸不小于输出轴4的转动范围，输出轴4通过在球形齿轮7上滑动与输入轴1的夹角范围为0-45度。
如图4(a)、4(b)和图5所示，所述输出装置包括输出轴4，输出轴4的端部设有伞齿轮10，输出轴4的中段分别设有内置轴承组5和外置轴承座8，其中伞齿轮10与球形齿轮7匹配啮合，并且伞齿轮10能够在与球形齿轮7匹配啮合的同时带动输出轴4沿着球形齿轮7的外弧线滑动，从而改变输出轴4与输入轴1之间的角度；输出轴4通过壳体3上的开口延伸出去，内置轴承组5位于壳体3内部，外置轴承组8位于壳体3外部；内置轴承组5和外置轴承组8上别设置有滑轮组，滑轮组用以匹配伞齿轮10沿着球形齿轮7的外弧线滑动时带动输出轴4在壳体3内改变位置和角度。
如图3所示，壳体3上的开口两端分别设有成对的卷曲弹簧6，滑动密封片9两端分别与固定在壳体上的两组卷曲弹簧6相连，滑动密封片9两端随输出轴的转动而卷入或卷出卷曲弹簧6，滑动密封片9为橡胶或可卷曲薄钢片，滑动密封片9上开孔与输出轴4中间轴段的伸出断面相同，输出轴4延伸出滑动密封片9，滑动密封片9与壳体3滑动连接，用以保证输出轴4移动后壳体3内部依然处于密封之中。壳体3外部固定连接有辅板31，辅板31上固定设置有外置轴承组滑道32，外置轴承组滑道32与外置轴承组5上滑轮组滑动连接，壳体3内部设置有内置轴承组滑道33，内置轴承组滑道33与内置轴承组8上的滑轮组滑动连接。
如图6-图12所示，设置在壳体3内的输出装置数量为1-6个，具体的：所述输出装置可布置为多种方式：反向单侧输出轴结构、正向单侧输出轴结构、反向多侧输出轴结构、正向多侧输出轴结构、异向多侧输出轴结构、单侧双向输出轴结构和多侧双向输出结构；
所述正向单侧输出轴结构为输出轴与输入装置方向相同设置；
所述反向单侧输出轴结构为输出轴与输入装置方向相反设置；
所述反向多侧输出轴结构包括两组输出装置，两组输出装置的输出轴分别设置在球形齿轮7上下或左右两侧，两组输出装置的输出轴与输入装置方向相反设置；
所述正向多侧输出轴结构包括两组输出装置，两组输出装置的输出轴分别设置在球形齿轮7上下或左右两侧，两组输出装置的输出轴与输入装置方向相同设置；
所述异向多侧输出轴结构包括两组输出装置，两组输出装置的输出轴分别设置在球形齿轮7上下或左右两侧，一组输出装置的输出轴与输入装置方向相同，另一组输出装置的输出轴与输入装置方向相反；
所述单侧双向输出轴结构包括两组输出装置，两组输出装置的输出轴均设置在球形齿轮7上侧并且相对设置，一组输出装置的输出轴与输入装置方向相同，另一组输出装置的输出轴与输入装置方向相反；
所述多侧双向输出结构包括四组输出装置，两组输出装置的输出轴均设置在球形齿轮7上侧并且相对设置，两组输出装置的输出轴均设置在球形齿轮7下侧并且相对设置，两组输出装置的输出轴与输入装置方向相同，另两组输出装置的输出轴与输入装置方向相反；
多侧双向输出结构还包括六组输出装置，其中三组输出装置的输出轴以间隔120°的夹角分布与输入轴同方向设置，另三组输出装置的输出轴以间隔120°的夹角分布与输入轴反方向设置。
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