一種用于地面機器人的變速裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種變速器，特別涉及一種地面機器人的換擋裝置。
【背景技術】
[0002]地面機器人對續航能力有較高要求，在現今的電池能量密度普遍不高的情況下，必須盡量減輕機器人的重量以減小行進時的能量消耗，因此需要配備體積與重量盡可能小的行走電機。減速比不能變換的機器人，不能同時適應平地高速小力矩和上坡低速大力矩的要求，因而不能適應不同路況。現有的自動換擋裝置雖然比較完善和穩定，但多用于車輛，難以實現體積減小、切換自如，因此難以應用于地面機器人。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是針對現有技術的缺陷，提供一種用于地面機器人的變速裝置。
[0004]本發明所述的一種變速裝置包括步進電機，絲杠，絲杠螺母，定齒輪，定齒輪軸，滑移齒輪，滑移齒輪軸，撥叉以及固定機構。
[0005]其中，步進電機的輸出軸直接與絲杠連接，可帶動絲杠轉動。絲杠螺母安裝于絲杠上，可隨著絲杠的轉動而沿軸向移動。
[0006]定齒輪包括沿軸向排列的大定齒輪和小定齒輪，它們為一體式結構，與定齒輪軸之間為鍵連接。因此，大定齒輪、小定齒輪與定齒輪軸之間始終以相同的角速度轉動。而在軸向由于軸肩和螺母的固定，使得定齒輪無法沿著定齒輪軸的軸向滑動。
[0007]滑移齒輪包括沿軸向排列的小滑移齒輪和大滑移齒輪，它們為一體式結構，與滑移齒輪軸之間為導向鍵連接。因此，小滑移齒輪、大滑移齒輪與滑移齒輪軸之間始終以相同的角速度轉動。并且滑移齒輪可沿著滑移齒輪軸的軸向滑動。
[0008]大定齒輪、小定齒輪、小滑移齒輪和大滑移齒輪齒側面鋒利，利于兩齒輪的互相插入嚙合；齒中間肥厚，利于兩齒輪嚙合后的平穩傳動。
[0009]絲杠、定齒輪軸和滑移齒輪軸平行放置。
[0010]撥叉一端與絲杠螺母固定，另一端靠在小滑移齒輪和大滑移齒輪各一個面上。絲杠螺母帶動撥叉沿軸向運動，同時，撥叉可帶動滑移齒輪沿軸向運動，而滑移齒輪的圓周運動則對撥叉無影響。
[0011]大定齒輪與小滑移齒輪的分度圓直徑之和等于小定齒輪與大滑移齒輪的分度圓直徑之和。且大定齒輪能與小滑移齒輪嚙合傳動，小定齒輪能與大滑移齒輪嚙合傳動。合理調整大定齒輪與小滑移齒輪的分度圓直徑比值，小定齒輪與大滑移齒輪的分度圓直徑比值，可獲得不同的減速比。
[0012]本發明的變速裝置具有結構簡單、輕巧，成本低廉，切換自如，可靠性高的優點。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明實施例提供的變速裝置立體圖
[0014]圖2是本發明實施例提供的變速裝置正視圖，其中A-A表示剖切位置和剖視圖圖3方向
[0015]圖3是本發明實施例提供的變速裝置下半部分剖面圖
【具體實施方式】
[0016]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步的詳細描述，但不作為對本發明的限定。
[0017]如圖1、圖2和圖3所示，本發明的實施例所述的一種變速裝置包括步進電機1，絲杠2，絲杠螺母3，定齒輪4，定齒輪軸5，滑移齒輪6，滑移齒輪軸7，撥叉8以及固定機構。
[0018]其中，步進電機I的輸出軸直接與絲杠2連接，可帶動絲杠2轉動。絲杠螺母3安裝于絲杠2上，可隨著絲杠2的轉動而沿軸向移動。
[0019]定齒輪4包括沿軸向排列的大定齒輪4A和小定齒輪4B，它們為一體式結構，與定齒輪軸5之間為鍵連接。因此，大定齒輪4A、小定齒輪4B與定齒輪軸5之間始終以相同的角速度轉動。而在軸向由于軸肩和螺母的固定，使得定齒輪4無法沿著定齒輪軸5的軸向滑動。
[0020]滑移齒輪6包括沿軸向排列的小滑移齒輪6A和大滑移齒輪6B，它們為一體式結構，與滑移齒輪軸7之間為導向鍵連接。因此，小滑移齒輪6A、大滑移齒輪6B與滑移齒輪軸7之間始終以相同的角速度轉動。并且滑移齒輪6可沿著滑移齒輪軸7的軸向滑動。
[0021]絲杠2、定齒輪軸5和滑移齒輪軸7平行放置。
[0022]撥叉8 一端與絲杠螺母3固定，另一端靠在小滑移齒輪6A和大滑移齒輪6B各一個面上。絲杠螺母3帶動撥叉8沿軸向運動，同時，撥叉8可帶動滑移齒輪6沿軸向運動，而滑移齒輪6的圓周運動則對撥叉8無影響。
[0023]設大定齒輪4A、小定齒輪4B、小滑移齒輪6A和大滑移齒輪6B的分度圓直徑分別為dl，d2, d3和d4，則應滿足如下條件dl+d3 = d2+d4，且大定齒輪4A能與小滑移齒輪6A嚙合傳動，小定齒輪4B能與大滑移齒輪6B嚙合傳動。合理調整dl與d3，d2與d4的比值，可獲得不同的減速比。
[0024]定齒輪軸5與滑移齒輪軸7可任意作為主動軸和被動軸。整個變速過程如下:控制步進電機I轉動一定角度，滑移齒輪6沿軸向移動一定長度，使得定齒輪4A與滑移齒輪6A嚙合到一起。當遇到另一工況時，控制步進電機I反轉一定角度，滑移齒輪6沿軸向反向移動一定長度，使得定齒輪4B與滑移齒輪6B嚙合在一起。各個齒輪輪齒側邊都打磨得十分鋒利，因此當滑移齒輪6滑移時，99%的情況下可以保證對應齒輪能一次嚙合成功；如果出現齒邊緣正對無法嚙合的情況，可控制定齒輪4或滑移齒輪6轉動一個小角度，再次移動滑移齒輪6，就能能夠保證嚙合成功。各齒輪齒中間肥厚，利于兩齒輪嚙合后的平穩傳動。
[0025]對于地面機器人來說，在平地上行走時，可采用較小減速比的檔位，以加快移動速度；在崎嶇路面行走或爬坡時，可采用較大減速比的檔位，以增加驅動扭矩。
[0026]以上所述的實施例，只是本發明較優選的【具體實施方式】的一種，本領域的技術人員在本發明技術方案范圍內進行的通常變化和替換都應包含在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種用于地面機器人的變速裝置，包括步進電機，絲杠，絲杠螺母，定齒輪，定齒輪軸，滑移齒輪，滑移齒輪軸，撥叉以及固定機構；絲杠、定齒輪軸與滑移齒輪軸平行布置；定齒輪包括一體式的一大一小兩個齒輪，與定齒輪軸鍵連接，無法軸向移動；滑移齒輪包括一體式的一小一大兩個齒輪，與滑移齒輪軸為導向鍵連接，可沿軸向移動；撥叉一端與絲杠螺母固定，另一端靠在小滑移齒輪和大滑移齒輪各一個面上。2.根據權利要求1所述的變速裝置，其特征是大定齒輪與小滑移齒輪分度圓直徑之和等于小定齒輪與大滑移齒輪分度圓直徑之和；大定齒輪可與小滑移齒輪嚙合，小定齒輪可與大滑移齒輪嚙合。3.根據權利要求1所述的變速裝置，其特征是，需要變速時，控制步進電機帶動絲杠轉動，絲杠螺母沿絲杠移動，通過撥叉帶動滑移齒輪滑動，最終使大定齒輪與小滑移齒輪嚙合，或者使小定齒輪與大滑移齒輪嚙合。4.根據權利要求1所述的變速裝置，其特征是，所有齒輪齒側邊鋒利，中間肥厚。5.根據權利要求3所述的變速方法，其特征是，如果出現齒邊緣正對無法嚙合的情況，可控制定齒輪或滑移齒輪轉動一個小角度，再次移動滑移齒輪實現與定齒輪的嚙合。
【專利摘要】本發明公布了一種用于地面機器人的變速裝置，包括步進電機，絲杠，絲杠螺母，定齒輪，定齒輪軸，滑移齒輪，滑移齒輪軸，撥叉以及固定機構。絲杠、定齒輪軸與滑移齒輪軸平行布置。定齒輪包括一體式的一大一小兩個齒輪，與定齒輪軸鍵連接。滑移齒輪包括一體式的一小一大兩個齒輪，與滑移齒輪軸為導向鍵連接。大定齒輪與小滑移齒輪分度圓直徑之和等于小定齒輪與大滑移齒輪分度圓直徑之和，且所有齒輪齒側邊鋒利，中間肥厚。需要變速時，控制步進電機帶動絲杠轉動，絲杠螺母沿絲杠移動，通過撥叉帶動滑移齒輪滑動，最終使大定齒輪與小滑移齒輪嚙合，或者使小定齒輪與大滑移齒輪粘合。本發明具有結構簡單、輕巧，成本低廉，切換自如，可靠性高的優點。
【IPC分類】F16H37/12
【公開號】CN105042008
【申請號】CN201510406707
【發明人】高峻峣, 趙靖超, 趙方舟, 黃強, 張偉民, 徐喆, 曹浩翔, 李鑫, 陸豪健, 劉軼, 石選陽
【申請人】北京理工大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月12日