本发明专利技术公开了一种面齿轮多档变速装置，包括输入轴、离合器、传动轴、圆柱齿轮组、多个同步环、多个拨叉、面齿轮组和输出轴；动力从输入轴经过离合器传递到传动轴，再由传动轴带动同步环旋转，同步环通过卡止结构带动圆柱齿轮旋转，圆柱齿轮带动相啮合的面齿轮旋转，最终由输出轴输出动力；换挡时，所述离合器进行分离，断开动力源，拨动拨叉，使同步环与另一个圆柱齿轮卡止；换挡完成后，离合器闭合，接通动力源，重新向输出轴输出动力，由于圆柱齿轮与面齿轮的齿数比发生变化，输出的转速和扭矩同步发生变化。本发明专利技术装置结构尺寸小，重量轻。相比于传统圆柱齿轮变速器，采用面齿轮组可大大减小齿轮占用空间，体积和重量都有大幅度减小。体积和重量都有大幅度减小。体积和重量都有大幅度减小。
【技术实现步骤摘要】
一种面齿轮多档变速装置
[0001]本专利技术属于机械工程
，具体涉及一种多档变速装置。
技术介绍
[0002]机械传动是机械工程学科的核心技术之一，机械传动系统在工业领域应用极为广泛。随着工业技术的发展，各种各样的机械设备对变速装置要求越来越高，小至手表，大至工程机械都需要可靠性高，尺寸小，结构简单的变速装置。
[0003]目前，变速装置通常使用的是以圆柱齿轮传动技术为核心的变速原理，动力经过不同齿数比啮合的圆柱齿轮，实现转速扭矩的改变。利用这种变速原理可实现不同档位的变速，以适应不同的使用环境。例如汽车变速箱中使用的就是多组圆柱齿轮副实现多个档位的变速，不同档位对应不同的使用环境，比如低档位用于起步与爬坡等需要大扭矩的场合，高档位用于高速等需要高转速的场合。但是这种多档变速装置需要多个圆柱齿轮，结构很复杂，设计制造难度大，维护困难，加工成本高。
[0004]面齿轮传动技术是最近几年才兴起的一种传动形式，与其他传动形式不同的是，与面齿轮啮合的齿轮为标准渐开线圆柱齿轮。这种传动方式具有传动比大、结构简单、传递载荷大、重合度大、对圆柱齿轮轴向安装误差不敏感等优势。面齿轮传动技术最早主要用于电动工具，玩具中，近些年也用于直升机等中型机械上。但是，目前面齿轮传动技术只用于单级传动系统中，尚未见到采用多组面齿轮副传动的多档变速装置。
技术实现思路
[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种面齿轮多档变速装置，包括输入轴、离合器、传动轴、圆柱齿轮组、多个同步环、多个拨叉、面齿轮组和输出轴；动力从输入轴经过离合器传递到传动轴，再由传动轴带动同步环旋转，同步环通过卡止结构带动圆柱齿轮旋转，圆柱齿轮带动相啮合的面齿轮旋转，最终由输出轴输出动力；换挡时，所述离合器进行分离，断开动力源，拨动拨叉，使同步环与另一个圆柱齿轮卡止；换挡完成后，离合器闭合，接通动力源，重新向输出轴输出动力，由于圆柱齿轮与面齿轮的齿数比发生变化，输出的转速和扭矩同步发生变化。本专利技术装置结构尺寸小，重量轻。相比于传统圆柱齿轮变速器，采用面齿轮组可大大减小齿轮占用空间，体积和重量都有大幅度减小。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]一种面齿轮多档变速装置，包括输入轴、离合器、传动轴、圆柱齿轮组、多个同步环、多个拨叉、面齿轮组和输出轴；
[0008]所述输入轴与离合器的一端连接，离合器的另一端与传动轴连接，动力源通过输入轴输入动力，再通过离合器传递到传动轴；所述离合器用于在多档变速装置换档时暂时断开动力；
[0009]所述圆柱齿轮组包括N个齿数各不相同的圆柱齿轮，均空套在传动轴上，且轴向位置固定；
[0010]当N为偶数时，所述同步环和拨叉的数量相等，均为N/2个；所述第一个同步环设置在第一个圆柱齿轮和第二个圆柱齿轮之间，第二个同步环设置在第三个圆柱齿轮和第四个圆柱齿轮之间，以此类推，第N/2个同步环设置在第N
‑
1个圆柱齿轮和第N个圆柱齿轮之间；
[0011]当N为奇数时，所述同步环和拨叉的数量相等，均为(N+1)/2个；所述第一个同步环设置在第一个圆柱齿轮和第二个圆柱齿轮之间，第二个同步环设置在第三个圆柱齿轮和第四个圆柱齿轮之间，以此类推，，第(N
‑
1)/2个同步环设置在第N
‑
2个圆柱齿轮和第N
‑
1个圆柱齿轮之间，最后第(N+1)/2个同步环设置在第N个圆柱齿轮旁边；
[0012]每个同步环上方设置一个拨叉，拨叉卡入同步环的凹槽中；所述同步环在拨叉的作用下能够沿传动轴轴向移动；
[0013]所述传动轴为花键轴，所述同步环与传动轴通过花键连接，跟随传动轴一起旋转；
[0014]所述同步环与相邻的圆柱齿轮设置有互相配合的卡止结构，当同步环在拨叉的作用下移动，与一侧相邻圆柱齿轮的卡止机构生效，同步环与圆柱齿轮周向固定，进而同步环带动圆柱齿轮旋转，传递动力；同一时刻，在外部控制机构的控制下所有的同步环与圆柱齿轮均不卡止或最多只有一对同步环与圆柱齿轮卡止；
[0015]所述面齿轮组包括N个齿数各不相同的固定连接的面齿轮，N个圆柱齿轮与N个面齿轮两两对应啮合，形成不同的齿数比；
[0016]所述面齿轮组与输出轴连接，动力从输入轴经过离合器传递到传动轴，再由传动轴带动同步环旋转，同步环通过卡止结构带动圆柱齿轮旋转，圆柱齿轮带动相啮合的面齿轮旋转，最终由输出轴输出动力；换挡时，所述离合器进行分离，断开动力源，拨动拨叉，使同步环与另一个圆柱齿轮卡止；换挡完成后，离合器闭合，接通动力源，重新向输出轴输出动力，由于圆柱齿轮与面齿轮的齿数比发生变化，输出的转速和扭矩同步发生变化。
[0017]优选地，所述卡止机构的第一种具体形式为：
[0018]所述同步环两端面上沿周向设置有多个销轴；所述圆柱齿轮上沿周向设置有多个通孔，且通孔直径大于同步环上销轴的直径；多个销轴能够完全插入相对应的多个通孔，使同步环与圆柱齿轮卡止。
[0019]优选地，所述卡止机构的第二种具体形式为：
[0020]所述同步环两端面上设置有内锥形摩擦片；所述圆柱齿轮上设置有外锥形摩擦片；所述内锥形摩擦片和外锥形摩擦片的锥角相同；内锥形摩擦片和外锥形摩擦片依靠摩擦力配合使同步环与圆柱齿轮卡止。
[0021]优选地，所述内锥形摩擦片和外锥形摩擦片的锥角为10～90
°
。
[0022]优选地，所述N的取值范围在2到10之间。
[0023]优选地，所述面齿轮组中最外圈的面齿轮模数大于最内圈的面齿轮模数；所述的面齿轮组中最外圈的面齿轮齿宽大于最内圈的面齿轮齿宽。
[0024]本专利技术的有益效果如下：
[0025](1)本专利技术装置结构简单，易于加工制造。零件数量少，加工方便，成本低，便于维护。
[0026](2)本专利技术装置结构尺寸小，重量轻。相比于传统圆柱齿轮变速器，采用面齿轮组可大大减小齿轮占用空间，体积和重量都有大幅度减小。
[0027](3)本专利技术装置传递动力大。由于面齿轮传动重合度大，所以可以传递较大动力。
[0028](4)本专利技术装置便于装配。由于面齿轮传动具有对圆柱齿轮轴向安装误差不敏感的特性，所以本专利技术装置对圆柱齿轮的轴向位置精度要求低。
[0029](5)本专利技术装置换挡平顺，无冲击或冲击较小。由于采用了同步环的设计，所以在换档时只需要拨动同步环，使之与圆柱齿轮相连接即可实现换挡，同步环质量较小，所以换档时的惯性小，冲击较小。
附图说明
[0030]图1是本专利技术实施例总体结构示意图。
[0031]图2是本专利技术实施例传动轴部件示意图。
[0032]图3是本专利技术实施例面齿轮与圆柱齿轮结构关系示意图。
[0033]图4是本专利技术圆柱齿轮实施例一结构示意图。
[0034]图5是本专利技术同步环实施例一结构示意图。
[0035]图6是本专利技术实施例空档时同步环本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种面齿轮多档变速装置，其特征在于，包括输入轴、离合器、传动轴、圆柱齿轮组、多个同步环、多个拨叉、面齿轮组和输出轴；所述输入轴与离合器的一端连接，离合器的另一端与传动轴连接，动力源通过输入轴输入动力，再通过离合器传递到传动轴；所述离合器用于在多档变速装置换档时暂时断开动力；所述圆柱齿轮组包括N个齿数各不相同的圆柱齿轮，均空套在传动轴上，且轴向位置固定；当N为偶数时，所述同步环和拨叉的数量相等，均为N/2个；所述第一个同步环设置在第一个圆柱齿轮和第二个圆柱齿轮之间，第二个同步环设置在第三个圆柱齿轮和第四个圆柱齿轮之间，以此类推，第N/2个同步环设置在第N
‑
1个圆柱齿轮和第N个圆柱齿轮之间；当N为奇数时，所述同步环和拨叉的数量相等，均为(N+1)/2个；所述第一个同步环设置在第一个圆柱齿轮和第二个圆柱齿轮之间，第二个同步环设置在第三个圆柱齿轮和第四个圆柱齿轮之间，以此类推，，第(N
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1)/2个同步环设置在第N
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2个圆柱齿轮和第N
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1个圆柱齿轮之间，最后第(N+1)/2个同步环设置在第N个圆柱齿轮旁边；每个同步环上方设置一个拨叉，拨叉卡入同步环的凹槽中；所述同步环在拨叉的作用下能够沿传动轴轴向移动；所述传动轴为花键轴，所述同步环与传动轴通过花键连接，跟随传动轴一起旋转；所述同步环与相邻的圆柱齿轮设置有互相配合的卡止结构，当同步环在拨叉的作用下移动，与一侧相邻圆柱齿轮的卡止机构生效，同步环与圆柱齿轮周向固定，进而同步环带动圆柱齿轮旋转，传递动力；同一时刻，在外部控制机构的控制下所有的同步环与圆柱齿轮均不卡止或最多只有一对同步环与圆柱齿轮...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵宁，闫耀龙，郭辉，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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