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1、10申请公布号CN104121338A43申请公布日20141029CN104121338A21申请号201410093553622申请日20140314F16H3/093200601F16H55/17200601F16H55/0820060171申请人董剑地址721000陕西省宝鸡市渭滨区滨河大道一号石鼓园小区1号楼1单元801室申请人潘辉72发明人荣世德董剑吴序堂张瑞薛金元潘锋54发明名称一种切换往复不完整非圆齿轮变速箱及其传动机构57摘要一种切换往复不完整非圆齿轮变速箱由主动切换不完整非圆齿轮5、第一从动切换不完整非圆齿轮4、第一从动切换不完整非圆齿轮6、圆柱齿轮系、箱体、箱盖等构成。它。
2、是一种当输入轴连续运转，输出轴以变化的速度顺时针、逆时针往复切换旋转方向的动力传动装置。主动切换不完整非圆齿轮5有二个变形切换齿、从动切换不完整非圆齿轮46各有二个变形切换齿槽。主动切换不完整非圆齿轮5、从动切换不完整非圆齿轮46的节曲线根据不同的主机负载和运动要求呈现多样性的技术特征。一种切换往复不完整非圆齿轮变速箱及其传动机构可以单轴或多轴输出变速的往复切换旋转方向的运动，可替代某些机械或电控换向机构。51INTCL权利要求书3页说明书9页附图7页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书9页附图7页10申请公布号CN104121338ACN104121338A1。
3、/3页21一种切换往复不完整非圆齿轮变速箱，包括输入轴1以及位于该输入轴1上的主动切换不完整非圆齿轮5、第一传动轴2以及位于该第一传动轴2上的第一从动切换不完整非圆齿轮4和第一圆柱齿轮8、第二传动轴3以及位于该第二传动轴3上的第二从动切换不完整非圆齿轮6和第二圆柱齿轮7、箱体11和箱盖12，所述第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6位于所述主动切换不完整非圆齿轮5的两边且并排啮合安装，第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6的旋转速度变化是从慢到快、匀速快速、从快到慢、再到切换旋向，当输入轴1以及位于其上的主动切换不完整非圆齿轮5按照顺时针或逆时针方向每旋。
4、转360度时，第一传动轴2和第二传动轴3则同时按照逆时针、顺时针或顺时针、逆时针的顺序各旋转一次，其特征在于主动切换不完整非圆齿轮5顺时针旋转并开始与第二从动切换不完整非圆齿轮6的有齿形部分进入相互啮合时，第二从动切换不完整非圆齿轮6与同轴动力连接的第二圆柱齿轮7开始作逆时针旋转，与第二圆柱齿轮7啮合的第一圆柱齿轮8以及与第一圆柱齿轮8同轴动力连接的第一从动切换不完整非圆齿轮4做顺时针旋转，当主动切换不完整非圆齿轮5与第二从动切换不完整非圆齿轮6啮合并顺时针旋转了180度时，第二传动轴3以及位于其上的第二从动切换不完整非圆齿轮6和第二圆柱齿轮7则逆时针旋转了一次，第一传动轴2以及位于其上的第一。
5、从动切换不完整非圆齿轮4、第一圆柱齿轮8则顺时针旋转了一次；当主动切换不完整非圆齿轮5继续顺时针旋转并开始与第一从动切换不完整非圆齿轮4的有齿形部分进入相互啮合时，第一从动切换不完整非圆齿轮4与同轴动力连接的第一圆柱齿轮8均作逆时针旋转，与第一圆柱齿轮8啮合的第二圆柱齿轮7以及与第二圆柱齿轮7同轴动力连接的第二从动切换不完整非圆齿轮6做顺时针旋转，当主动切换不完整非圆齿轮5与第一从动切换不完整非圆齿轮4啮合并顺时针继续旋转了180度时，第二传动轴3以及位于其上的第二从动切换不完整非圆齿轮6和第二圆柱齿轮7顺时针旋转了一次，第一传动轴2以及位于其上的第一从动切换不完整非圆齿轮4、第一圆柱齿轮8则。
6、逆时针旋转了一次。2根据权利要求1所述的切换往复不完整非圆齿轮变速箱，其特征在于，其还具有输出轴10以及位于该输出轴10上的输出轴圆柱齿轮9，所述输出轴圆柱齿轮9与所述第一圆柱齿轮8或与第二圆柱齿轮7啮合，或采用2组输出轴10以及位于其上的输出轴圆柱齿轮9同时与第一圆柱齿轮8和第二圆柱齿轮7啮合。3根据权利要求1所述的切换往复不完整非圆齿轮变速箱，其特征在于所述主动切换不完整非圆齿轮5的节曲线28由二个弧度为60度的变速区29、一个弧度为60度的匀速区30、一个弧度为180度无齿型区31构成；所述主动切换不完整非圆齿轮5的节曲线28中的匀速区30位于有齿形部分，对应大圆弧R1区域；所述主动切换。
7、不完整非圆齿轮5的节曲线28中的无齿型区31对应小圆弧R2区域；主动切换不完整非圆齿轮5的中心线通过匀速区30中间的一个齿槽；所述主动切换不完整非圆齿轮5的齿数是偶数，齿槽数是奇数，第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33权利要求书CN104121338A2/3页3均由二个角度为60度的变速区35、一个弧度为180度的匀速区37、一个弧度为60度的无齿型区36构成；所述第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33中的匀速区37位于有齿形部分，对应小圆弧R2区域；所述第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33中的。
8、无齿形区36对应大圆弧R1区域；第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的旋转中心线通过匀速区37中段部位的一个轮齿；所述第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的齿数是奇数，齿槽数则是偶数，所述主动切换不完整非圆齿轮5、第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的旋转中心“0”，是大圆弧R1和小圆弧R2的几何中心，主动切换不完整非圆齿轮5与第一从动切换不完整非圆齿轮4或第二从动切换不完整非圆齿轮6啮合运转时，当从动切换不完整非圆齿轮啮合运行至匀速区时，其传动比I符合公式IR1/R2，I的取值区间是最大数值为IMAXR1最小数值为IMIN1/。
9、R1；所述主动切换不完整非圆齿轮5变速区29的节曲线32、第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6变速区35的节曲线34的数学表达式F均符合公式FR1SIN/R2；其中R1为主动切换不完整非圆齿轮5的节曲线28、第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33的大圆弧区域的半径；R2为主动切换不完整非圆齿轮5的节曲线28、第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33的小圆弧区域的半径；为主动切换不完整非圆齿轮5的变速区29节曲线32、第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的变速区35节曲线34上的任意一点在其。
10、各自完整的节曲线坐标系内对应的角度。4根据权利要求13之一所述的切换往复不完整非圆齿轮变速箱，其特征在于，在所述主动切换不完整非圆齿轮5的2个变速区29靠近无齿型区31的端部各有一个变形切换齿39；在所述第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的2个变速区35靠近无齿型区36的端部各有一个变形切换齿齿槽38。5根据权利要求4所述的切换往复不完整非圆齿轮变速箱，其特征在于，所述主动切换不完整非圆齿轮5的变形切换齿39的齿厚是与其相邻轮齿齿厚的3倍，变形切换齿39的齿全高是与其相邻轮齿齿全高的10倍至165倍，变形切换齿39的齿顶线线段形状和与其相邻的节曲线线段平行，该变形切换齿。
11、39的齿廓仍是渐开线齿廓。6根据权利要求5所述的切换往复不完整非圆齿轮变速箱，其特征在于，所述第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的变形切换齿齿槽38的齿槽厚度是与其相邻的轮齿齿槽厚度的3倍，变形切换齿齿槽38的齿槽深度是与其相邻的轮齿齿槽深度的10倍至175倍，变形切换齿齿槽38的齿根线的线段形状和与其相邻的节曲线线段平行。权利要求书CN104121338A3/3页47一种传动机构，其特征在于，该传动机构包含如权利要求16之一所述的切换往复不完整非圆齿轮变速箱。8根据权利要求7所述的传动机构，其特征在于，该传动机构中的切换往复不完整非圆齿轮变速箱的输入轴1可与链轮、皮带。
12、轮、各类齿轮机构中的一个或多个的组合通过联轴器连接后实施动力输入。9根据权利要求7或8所述的传动机构，其特征在于，所述切换往复不完整非圆齿轮变速箱的输出轴10通过联轴器与第三传动轴21以及位于其上的第三圆柱齿轮13、第四传动轴15以及位于其上的第四圆柱齿轮14连接，从而实现动力输出。10根据权利要求7或8所述的传动机构，其特征在于，所述切换往复不完整非圆齿轮变速箱的输出轴10通过联轴器与可与链轮系、皮带轮系或链轮、皮带轮、圆柱齿轮系中之一或组合连接，从而实现动力输出。11一种立式抽油机，其特征在于，其抽油杆上下往复的换向机构是安装了如权利要求710之一所述的传动机构。权利要求书CN104121。
13、338A1/9页5一种切换往复不完整非圆齿轮变速箱及其传动机构技术领域0001本发明涉及一种切换往复不完整非圆齿轮变速箱及其传动机构，其用于需要输入轴连续旋转运动和输出轴连续往复切换旋转方向的各类机械机构。本发明属于机械设备领域，可应用于轻工机械行业或石油钻采行业机械设备的往复换向及传动机构。背景技术0002许多机械设备都需要往复循环旋转的动作，有些机械设备还需要多轴多位置输出往复切换旋转方向的机构，如轻工行业的烟草机械、饮料机械，包装机械、粮油机械、印刷机械等。目前，一些重工机械设备也迫切需要这类机构，如石油钻采行业的立式抽油机就是其中一个典型案例。传统的往复切换旋转方向的机械机构，较为复杂。
14、，寿命和可靠性好的结构形式不多。下面我们以石油钻采行业的立式抽油机作为一个经典案例加以分析。0003众所周知，作为石油钻采设备主力装备的游梁式抽油机，以特别能适应野外全天候的恶劣工作环境而著称，同时其结构简单，易损件少，坚实耐用，可靠性强，操作简便，维修方便，维修费用低的优势，使其一直在采油设备中占据主导地位。0004随着井深和产量的不断增加，同时随着油井开采复杂情况的不断出现，如高粘度、多蜡、多沙、多气、水淹和强腐蚀等工况，使传统游梁式抽油机的许多问题明显显现出来，主要是游梁式抽油机的能耗高、重量大，难以实现长冲程、低冲次抽油，在抽油生产中抽油杆的事故增多，抽油泵的排量降低等。为了克服这些缺。
15、点，国内外许多厂家先后研制了前置式抽油机、异相曲柄抽油机、空气平衡抽油机等，虽然克服了常规游梁式抽油机的一些缺点，但是仍没有脱离传统游梁式抽油机利用四连杆机构将旋转运动转化为往复直线运动的传动方式。这种四连杆机构的运动和受力特性使其在节能分析中饱受诟病，尤其是大马拉小车和副扭矩大的耗能问题不断被人们的科学实践所挑战，各类新型节能无游梁式抽油机因此也不断问世。0005上个世纪80年代以后，各采油设备生产厂家相继研发了新一代高效节能型抽油机，纠正了上述机型的大部分问题，各种无游梁式抽油机相继开始生产并投入采油工地使用，无游梁的立式抽油机就是其中的典型代表。它的优点是取消了游梁式抽油机使用四连杆机构。
16、将旋转运动转化为直线运动的耗能传动环节。立式抽油机的运动规律是使用一种宽幅皮带或链条在滚筒和滚轮或链轮的驱动引导下做顺时针、逆时针往复切换旋向的旋转运动，从而带动抽油杆和抽油泵将地下原油抽吸到地面上来，不同规格的立式抽油机有不同的冲程和冲次，当立式抽油机上下冲程换向期间才有短时间的变速运动，90的冲程长度是直上直下的匀速运动，因而动载较小，总机重量小，只是游梁式抽油机的三分之一到二分之一。结构紧凑，占地面积小，特别适合做长冲程抽油机，加大冲程通过增加台架高度的方法完成。立式抽油机容易实现长冲程，长冲程抽油机的冲次较低，大大降低了运动系统的加速度，惯性载荷小，惯性载荷大幅度下降，抽油机性能得到较。
17、大改善。但是，这种立式抽油机也有其致命弱点其一是立式链条抽油机的换向机构故障率较高，易损坏，其二是立式皮带抽油机的电机换向变频器成本高，且难以胜任全天候的恶劣工作环境。所以，至今难以大规说明书CN104121338A2/9页6模的替代游梁式抽油机。0006寻找一种机械的换向机构，使立式抽油机既具备游梁式抽油机换向可靠耐用的优势，又同时可以降低制造成本，适应全天候工作的恶劣环境条件。如此，立式抽油机换向部件寿命短、不可靠的弱点就可以得到有效彻底的改变，从而使这种具有明显技术优势的立式抽油机更加适应各种复杂的工作条件和环境。发明内容00071一种切换往复不完整非圆齿轮变速箱，包括输入轴1以及位于该。
18、输入轴1上的主动切换不完整非圆齿轮5、第一传动轴2以及位于该第一传动轴2上的第一从动切换不完整非圆齿轮4和第一圆柱齿轮8、第二传动轴3以及位于该第二传动轴3上的第二从动切换不完整非圆齿轮6和第二圆柱齿轮7、箱体11和箱盖12，所述第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6位于所述主动切换不完整非圆齿轮5的两边且并排啮合安装，第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6的旋转速度变化是从慢到快、匀速快速、从快到慢、再到切换旋向，当输入轴1以及位于其上的主动切换不完整非圆齿轮5按照顺时针或逆时针方向每旋转360度时，第一传动轴2和第二传动轴3则同时按照逆时针、顺时针或。
19、顺时针、逆时针的顺序各旋转一次，0008其特征在于0009主动切换不完整非圆齿轮5顺时针旋转并开始与第二从动切换不完整非圆齿轮6的有齿形部分进入相互啮合时，第二从动切换不完整非圆齿轮6与同轴动力连接的第二圆柱齿轮7开始作逆时针旋转，与第二圆柱齿轮7啮合的第一圆柱齿轮8以及与第一圆柱齿轮8同轴动力连接的第一从动切换不完整非圆齿轮4做顺时针旋转，当主动切换不完整非圆齿轮5与第二从动切换不完整非圆齿轮6啮合并顺时针旋转了180度时，第二传动轴3以及位于其上的第二从动切换不完整非圆齿轮6和第二圆柱齿轮7则逆时针旋转了一次，第一传动轴2以及位于其上的第一从动切换不完整非圆齿轮4、第一圆柱齿轮8则顺时针旋。
20、转了一次；0010当主动切换不完整非圆齿轮5继续顺时针旋转并开始与第一从动切换不完整非圆齿轮4的有齿形部分进入相互啮合时，第一从动切换不完整非圆齿轮4与同轴动力连接的第一圆柱齿轮8均作逆时针旋转，与第一圆柱齿轮8啮合的第二圆柱齿轮7以及与第二圆柱齿轮7同轴动力连接的第二从动切换不完整非圆齿轮6做顺时针旋转，当主动切换不完整非圆齿轮5与第一从动切换不完整非圆齿轮4啮合并顺时针继续旋转了180度时，第二传动轴3以及位于其上的第二从动切换不完整非圆齿轮6和第二圆柱齿轮7顺时针旋转了一次，第一传动轴2以及位于其上的第一从动切换不完整非圆齿轮4、第一圆柱齿轮8则逆时针旋转了一次。00112根据权利要求1。
21、所述的切换往复不完整非圆齿轮变速箱，其特征在于，其还具有输出轴10以及位于该输出轴10上的输出轴圆柱齿轮9，所述输出轴圆柱齿轮9与所述第一圆柱齿轮8或与第二圆柱齿轮7啮合，或采用2组输出轴10以及位于其上的输出轴圆柱齿轮9同时与第一圆柱齿轮8和第二圆柱齿轮7啮合。00123根据权利要求1所述的切换往复不完整非圆齿轮变速箱，其特征在于0013所述主动切换不完整非圆齿轮5的节曲线28由二个弧度为60度的变速区29、一说明书CN104121338A3/9页7个弧度为60度的匀速区30、一个弧度为180度无齿型区31构成；所述主动切换不完整非圆齿轮5的节曲线28中的匀速区30位于有齿形部分，对应大圆弧。
22、R1区域；所述主动切换不完整非圆齿轮5的节曲线28中的无齿型区31对应小圆弧R2区域；主动切换不完整非圆齿轮5的中心线通过匀速区30中间的一个齿槽；所述主动切换不完整非圆齿轮5的齿数是偶数，齿槽数是奇数，0014第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33均由二个角度为60度的变速区35、一个弧度为180度的匀速区37、一个弧度为60度的无齿型区36构成；所述第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33中的匀速区37位于有齿形部分，对应小圆弧R2区域；所述第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33中的无齿形区36对。
23、应大圆弧R1区域；第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的旋转中心线通过匀速区37中段部位的一个轮齿；所述第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的齿数是奇数，齿槽数则是偶数，0015所述主动切换不完整非圆齿轮5、第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的旋转中心“0”，是大圆弧R1和小圆弧R2的几何中心，0016主动切换不完整非圆齿轮5与第一从动切换不完整非圆齿轮4或第二从动切换不完整非圆齿轮6啮合运转时，当从动切换不完整非圆齿轮啮合运行至匀速区时，其传动比I符合公式0017IR1/R2，0018I的取值区间是最大数值为IMAXR1最小。
24、数值为IMIN1/R1；0019所述主动切换不完整非圆齿轮5变速区29的节曲线32、第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6变速区35的节曲线34的数学表达式F均符合公式0020FR1SIN/R2；0021其中0022R1为主动切换不完整非圆齿轮5的节曲线28、第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33的大圆弧区域的半径；0023R2为主动切换不完整非圆齿轮5的节曲线28、第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33的小圆弧区域的半径；0024为主动切换不完整非圆齿轮5的变速区29节曲线32、第一从动切换不完整非圆齿轮4和。
25、第二从动切换不完整非圆齿轮6的变速区35节曲线34上的任意一点在其各自完整的节曲线坐标系内对应的角度。00254根据权利要求13之一所述的切换往复不完整非圆齿轮变速箱，其特征在于，在所述主动切换不完整非圆齿轮5的2个变速区29靠近无齿型区31的端部各有一个变形切换齿39；在所述第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的2个变速区35靠近无齿型区36的端部各有一个变形切换齿齿槽38。00265根据权利要求4所述的切换往复不完整非圆齿轮变速箱，其特征在于，所述主动切换不完整非圆齿轮5的变形切换齿39的齿厚是与其相邻轮齿齿厚的3倍，变形切换齿39的齿全高是与其相邻轮齿齿全高的10倍。
26、至165倍，变形切换齿39的齿顶线线段形状说明书CN104121338A4/9页8和与其相邻的节曲线线段平行，该变形切换齿39的齿廓仍是渐开线齿廓。00276根据权利要求5所述的切换往复不完整非圆齿轮变速箱，其特征在于，所述第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的变形切换齿齿槽38的齿槽厚度是与其相邻的轮齿齿槽厚度的3倍，变形切换齿齿槽38的齿槽深度是与其相邻的轮齿齿槽深度的10倍至175倍，变形切换齿齿槽38的齿根线的线段形状和与其相邻的节曲线线段平行。00287一种传动机构，其特征在于，该传动机构包含如权利要求16之一所述的切换往复不完整非圆齿轮变速箱。00298根据权。
27、利要求7所述的传动机构，其特征在于，该传动机构中的切换往复不完整非圆齿轮变速箱的输入轴1可与链轮、皮带轮、各类齿轮机构中的一个或多个的组合通过联轴器连接后实施动力输入。00309根据权利要求7或8所述的传动机构，其特征在于，所述切换往复不完整非圆齿轮变速箱的输出轴10通过联轴器与第三传动轴21以及位于其上的第三圆柱齿轮13、第四传动轴15以及位于其上的第四圆柱齿轮14连接，从而实现动力输出。003110根据权利要求7或8所述的传动机构，其特征在于，所述切换往复不完整非圆齿轮变速箱的输出轴10通过联轴器与可与链轮系、皮带轮系或链轮、皮带轮、圆柱齿轮系中之一或组合连接，从而实现动力输出。00321。
28、1一种立式抽油机，其特征在于，其抽油杆上下往复的换向机构是安装了如权利要求710之一所述的传动机构。附图说明0033图1是本发明的一种切换往复不完整非圆齿轮变速箱的简图。0034图2是图1中切换往复不完整非圆齿轮变速箱的主动切换不完整非圆齿轮5顺时针旋转在起始0度时的状态图。0035图3是图1中切换往复不完整非圆齿轮变速箱的主动切换不完整非圆齿轮5顺时针旋转在180度时的状态图。0036图4是主动切换不完整非圆齿轮5向第二从动切换不完整非圆齿轮6切换的瞬时状态。0037图5是第二从动切换不完整非圆齿轮6逆时针旋转时输出转速由慢到快旋转过程中的一个瞬时状态。0038图6是第二从动切换不完整非圆齿。
29、轮6逆时针旋转时输出转速匀速、快速旋转过程中的一个瞬时状态。0039图7是第二从动切换不完整非圆齿轮6逆时针旋转时输出转速由快到慢旋转过程中的一个瞬时状态。0040图8是主动切换不完整非圆齿轮5向第一从动切换不完整非圆齿轮4切换的瞬时状态。0041图9是第一从动切换不完整非圆齿轮4逆时针旋转时输出转速由慢到快旋转过程中的一个瞬时状态。0042图10示出了第一从动切换不完整非圆齿轮4逆时针旋转时输出转速匀速、快速旋说明书CN104121338A5/9页9转过程中的一个瞬时状态。0043图11示出了第一从动切换不完整非圆齿轮4逆时针旋转时输出转速由快到慢旋转过程中的一个瞬时状态。0044图12是主。
30、动切换不完整非圆齿轮5再次向第二从动切换不完整非圆齿轮6切换的瞬间，又一次新的往复切换旋向的运动开始了。0045图13是本发明的另一种切换往复不完整非圆齿轮变速箱的简图。0046图14是本发明的又一种切换往复不完整非圆齿轮变速箱的简图。0047图15是本发明的第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33和速度分布区域。0048图16是本发明的主动切换不完整非圆齿轮5的节曲线28和速度分布区域。0049图17是本发明的主动切换不完整非圆齿轮5、第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6的变形切换齿轮齿和变形切换齿齿槽。0050图18是图1所示切换往复不完。
31、整非圆齿轮变速箱附加上其输入、输出传动机构的简图。0051图19是安装了本发明切换往复不完整非圆齿轮变速箱及其传动机构的立式抽油机的简图。具体实施方式0052本发明所述的一种切换往复不完整非圆齿轮变速箱图1及其传动机构图18，可以提供输入轴连续旋转输出轴按顺时针、逆时针或逆时针、顺时针的旋转规律往复切换旋向旋转输出的功能图1、图2、图3。0053作为一个实施例，我们将其安装在石油钻采行业的立式抽油机上图18，实现了换向可靠、精确便捷，大幅度提高了立式抽油机的性能。下面我们分别叙述本发明的实施方式。00541切换往复不完整非圆齿轮变速箱的具体实施方式0055图1示出了切换往复不完整非圆齿轮变速箱。
32、是由输入轴1以及位于该输入轴1上的主动切换不完整非圆齿轮5、第一传动轴2以及位于该第一传动轴2上的第一从动切换不完整非圆齿轮4和第一圆柱齿轮8、第二传动轴3以及位于该第二传动轴3上的第二从动切换不完整非圆齿轮6和第二圆柱齿轮7、输出轴10以及位于该输出轴10上的输出轴圆柱齿轮9、箱体11、箱盖12等零部件构成的。0056同时，图1也示出了使这种切换往复不完整非圆齿轮变速箱的输出轴10、第一传动轴2、第二传动轴3能够往复切换旋向的重要功能齿轮组即变形切换齿轮组的构成，它是由1个主动齿轮也就是主动切换不完整非圆齿轮5和2个从动切换不完整非圆齿轮也就是第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整。
33、非圆齿轮6所构成的。主动切换不完整非圆齿轮5是安装在输入轴1之上，第一从动切换不完整非圆齿轮4是安装在第一传动轴2之上，第二从动切换不完整非圆齿轮6安装在第二传动轴3之上，这2个从动切换不完整非圆齿轮分别安装在主动切换不完整非圆齿轮5的两边且并排啮合安装。0057图1还示出了第一从动切换不完整非圆齿轮4与第一圆柱齿轮8同轴安装并同轴动力连接，第二从动切换不完整非圆齿轮6与第二圆柱齿轮7同轴安装并同轴动力连接，其说明书CN104121338A6/9页10中，第二圆柱齿轮7与第一圆柱齿轮8相互啮合安装，安装在输出轴10之上的输出轴圆柱齿轮9则与第一圆柱齿轮8相互啮合并向切换往复不完整非圆齿轮变速箱。
34、之外传输往复切换旋向的旋转运动。0058图2示出了安装完毕后的这种切换往复不完整非圆齿轮变速箱工作时主动切换不完整非圆齿轮5在0度时的状态图0059当主动切换不完整非圆齿轮5顺时针旋转并开始与第二从动切换不完整非圆齿轮6的有齿形部分进入相互啮合时，第二从动切换不完整非圆齿轮6与同轴动力连接的第二圆柱齿轮7开始作逆时针旋转，与第二圆柱齿轮7啮合的第一圆柱齿轮8以及与第一圆柱齿轮8同轴动力连接的第一从动切换不完整非圆齿轮4做顺时针旋转，与顺时针旋转的第一圆柱齿轮8相互啮合的圆柱齿轮9则和动力连接的输出轴10同时做逆时针旋转。当主动切换不完整非圆齿轮5与从动切换不完整非圆齿轮6啮合并顺时针旋转了18。
35、0度时，第二传动轴3和位于其上的第二从动切换不完整非圆齿轮6和第二圆柱齿轮7、输出轴10以及位于其上的输出轴圆柱齿轮9逆时针旋转了一次，第一传动轴2以及位于其上的第一从动切换不完整非圆齿轮4、第一圆柱齿轮8则顺时针旋转了一次。0060图3示出了主动切换不完整非圆齿轮5在180度时的状态图0061当主动切换不完整非圆齿轮5继续顺时针旋转并开始与第一从动切换不完整非圆齿轮4的有齿形部分进入相互啮合时，第一从动切换不完整非圆齿轮4与同轴动力连接的第一圆柱齿轮8均作逆时针旋转，与第一圆柱齿轮8啮合的第二圆柱齿轮7以及与第一圆柱齿轮7同轴动力连接的第二从动切换不完整非圆齿轮6做顺时针旋转，与逆时针旋转的。
36、第一圆柱齿轮8相互啮合的输出轴圆柱齿轮9则与动力连接的输出轴10同时做顺时针旋转，当主动切换不完整非圆齿轮5与第一从动切换不完整非圆齿轮4啮合并顺时针继续旋转了180度后，第二传动轴3以及位于其上的第二从动切换不完整非圆齿轮6和第二圆柱齿轮7、输出轴10和位于其上的输出轴圆柱齿轮9顺时针旋转了一次，第一传动轴2以及位于其上的第一从动切换不完整非圆齿轮4、第一圆柱齿轮8则逆时针旋转了一次。0062图4示出了主动切换不完整非圆齿轮5向第二从动切换不完整非圆齿轮6切换的瞬时状态。0063图5示出了第二从动切换不完整非圆齿轮6逆时针旋转时输出转速由慢到快旋转过程中的一个瞬时状态。0064图6示出了第二。
37、从动切换不完整非圆齿轮6逆时针旋转时输出转速匀速、快速旋转过程中的一个瞬时状态。0065图7示出了第二从动切换不完整非圆齿轮6逆时针旋转时输出转速由快到慢旋转过程中的一个瞬时状态。0066图8示出了主动切换不完整非圆齿轮5向第一从动切换不完整非圆齿轮4切换的瞬时状态。0067图9示出了第一从动切换不完整非圆齿轮4逆时针旋转时输出转速由慢到快旋转过程中的一个瞬时状态。0068图10示出了第一从动切换不完整非圆齿轮4逆时针旋转时输出转速匀速、快速旋转过程中的一个瞬时状态。0069图11示出了第一从动切换不完整非圆齿轮4逆时针旋转时输出转速由快到慢旋说明书CN104121338A107/9页11转过。
38、程中的一个瞬时状态。0070图12示出了主动切换不完整非圆齿轮5再次向第二从动切换不完整非圆齿轮6切换的瞬间，又一次新的输出往复切换旋向的旋转运动开始了。0071图13示出了本发明的另一种切换往复不完整非圆齿轮变速箱当主机不需要第一传动轴2或第二传动轴3的转速进行变化时，可以去除输出轴10和位于其上的输出轴圆柱齿轮9，直接采用第一传动轴2或第二传动轴3作为输出轴，这样仍可达到输出往复切换旋向的旋转运动的目的。0072图14示出了本发明的又一种切换往复不完整非圆齿轮变速箱当主机需要在所述切换往复不完整非圆齿轮变速箱内再添加一个或若干个输出轴时，我们可以再增加一套或几套“输出轴10以及位于输出轴1。
39、0之上的输出轴圆柱齿轮9”，并且使新增添的输出轴圆柱齿轮9与箱体内原有的输出轴圆柱齿轮9或第二圆柱齿轮7相互啮合，构成由第一传动轴2、第二传动轴3、一个或多个输出轴10共同组成的多轴多位置输出往复切换旋转方向的输出功能。00732主动切换不完整非圆齿轮5和第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6的具体实施方法0074图2和图3还示出了主动切换不完整非圆齿轮5和第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6在切换往复不完整非圆齿轮变速箱内装配完毕后的排列状态。0075图15和图16分别示出了第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6、主动切换不完整非。
40、圆齿轮5的节曲线形态，它们是由大圆弧R1和小圆弧R2以及位于R1、R2之间的变速区节曲线组成的。0076图15示出了第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33均由二个角度为60度的变速区35、一个弧度为180度的匀速区37、一个弧度为60度的无齿型区36构成。该第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33中的匀速区37位于有齿形部分，对应小圆弧R2区域。同时该从第一动变形切换齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33中的无齿形区36对应大圆弧R1区域。按照上述节曲线加工完毕的第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6的。
41、旋转中心线通过匀速区37中段部位的一个轮齿，而且第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6的齿数是奇数，齿槽数则是偶数。0077图16示出了主动切换不完整非圆齿轮5的节曲线28是由二个弧度为60度的变速区29、一个弧度为60度的匀速区30、一个弧度为180度无齿型区31构成。该主动切换不完整非圆齿轮5的节曲线28中的匀速区30位于有齿形部分，对应大圆弧R1区域。同时该主动切换不完整非圆齿轮5的节曲线28中的无齿型区31对应小圆弧R2区域。按照上述节曲线加工完毕的主动切换不完整非圆齿轮5的旋转中心线通过匀速区30中间的一个齿槽，而且主动切换不完整非圆齿轮5的齿数是偶数，齿槽数是奇。
42、数。0078图15和图16还示出主动切换不完整非圆齿轮5与第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线形态是相似的，但其各区域参数数值却不是完全相同的。由于所述切换往复不完整非圆齿轮变速箱负载变化形式和运动要求具有多样性，因此主动切换不完整非圆齿轮5的节曲线28和第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从说明书CN104121338A118/9页12动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33也具有多样性，同时也就决定了主动切换不完整非圆齿轮5和第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6也具有多样性。0079图15和图16进一步示出了主动切换不完整非圆齿轮和从动切换不完整。
43、非圆齿轮的设计原理和方法，可以看出主动切换不完整非圆齿轮5或第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6的旋转中心“0”，是大圆弧R1和小圆弧R2的几何中心。0080主动切换不完整非圆齿轮5与第一从动切换不完整非圆齿轮4或第二从动切换不完整非圆齿轮6啮合运转时，当从动切换不完整非圆齿轮啮合运行至匀速区时，其传动比I符合公式0081IR1/R2，0082I的取值区间是最大数值为IMAXR1，最小数值为IMIN1/R1；0083所述主动切换不完整非圆齿轮5的变速区29的节曲线32或第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从0084动变形切换齿轮6的变速区35的节曲线34的数学表达式F符合公。
44、式0085FR1SIN/R2；0086其中0087R1为主动切换不完整非圆齿轮5的节曲线28或从第一动变形切换齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33的大圆弧区域的半径；0088R2为主动切换不完整非圆齿轮5的节曲线28或第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6的节曲线33的小圆弧区域的半径；0089为主动切换不完整非圆齿轮5的变速区29节曲线32、第一从动切换不完整非圆齿轮4和第二从动切换不完整非圆齿轮6的变速区35节曲线34上的任意一点在其各自完整的节曲线坐标系内对应的角度。0090图17示出了在数控机床上加工完毕的主动切换不完整非圆齿轮5有2个变速区29，该变速。
45、区29靠近无齿型区31的端部各有一个变形切换齿39，在所述第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6的2个变速区35靠近无齿型区36的端部各有一个变形切换齿齿槽38。0091加工主动切换不完整非圆齿轮5的变形切换齿39的技术要求是变形切换齿39的齿厚是与其相邻轮齿齿厚的3倍，变形切换齿39的齿全高是与其相邻轮齿齿全高的10倍至165倍，变形切换齿39的齿顶线线段形状和与其相邻的节曲线线段平行，该变形切换齿39的齿廓仍是渐开线齿廓。0092加工第一从动切换不完整非圆齿轮4、第二从动切换不完整非圆齿轮6的变形切换齿齿槽38的技术要求是变形切换齿齿槽38的齿槽厚度是与其相邻的轮齿齿槽。
46、厚度的3倍，变形切换齿齿槽38的齿槽全高是与其相邻的轮齿齿槽全高的10倍至175倍，变形切换齿齿槽38的齿根线的线段形状和与其相邻的节曲线线段平行。0093上述切换不完整非圆齿轮组加工并组装完毕后，即可运转切换往复不完整非圆齿轮变速箱，此时的切换往复不完整非圆齿轮变速箱在顺时针和逆时针两个旋转方向上的输出速度也就具有了从慢到快、匀速快速、从快到慢、再到切换旋向的速度变化特征。00943切换往复不完整非圆齿轮变速箱及其传动机构的实施方法0095图18所示的切换往复不完整非圆齿轮变速箱及其传动机构是由切换往复不完整说明书CN104121338A129/9页13非圆齿轮变速箱、与输出轴10或第一传动。
47、轴2、第二传动轴3动力连接的第三传动轴21以及位于其上的第三圆柱齿轮13、第四传动轴15以及位于其上的第四圆柱齿轮14、与输入轴1动力连接的第五传动轴16以及位于其上的皮带轮17、第六输入轴18以及位于其上的皮带轮19、位于皮带轮17和皮带轮18之上的皮带20组成。0096图18还示出了第三圆柱齿轮13和第四圆柱齿轮14是相互啮合的关系，第三传动轴21的任意一端，均可采用联轴器与输出轴10或第一传动轴2、第二传动轴3的轴端部实施动力连接。输入轴1与第五传动轴16也是采用联轴器相互连接的。0097其中，输入轴1还可以与链轮或各类齿轮机构或链轮、皮带轮、各类齿轮机构的任意组合通过联轴器与第五传动轴。
48、16实现动力连接。0098图18进一步示出了我们可以用一套或多套“第三圆柱齿轮13、第四圆柱齿轮14、第四输出轴15、第三传动轴21”与所述切换往复不完整非圆齿轮变速箱的第一传动轴2或第二传动轴3或输出轴10或同时与第一传动轴2、第二传动轴3、输出轴10的各个轴端实施单轴或多轴的动力连接如图16中虚线所示，其动力连接的方法是将一个或多个第三传动轴21的轴端通过联轴器与第一传动轴2或第二传动轴3或输出轴10或同时与第一传动轴2、第二传动轴3、输出轴10的各个轴端相连接，即可实现单轴输出往复切换旋向的旋转运动或多轴多位置输出往复切换旋向的旋转运动。该传动机构中的第三圆柱齿轮13、第四圆柱齿轮14还。
49、可以用其他链轮或皮带轮或圆柱齿轮系或链轮、皮带轮、圆柱齿轮系的任意组合所替代。00994立式抽油机的具体实施方法0100图19示出的立式抽油机是在现有的立式抽油机的基础上，去除该立式抽油机地面现有的传动和换向机构，保留现有的立式抽油机的机架23、抽油杆24、0101皮带25、平衡重26、滚筒27等部件，并安装上本发明的切换往复不完整非圆齿轮变速箱及其传动机构，即可构成一种具有切换上下冲程方向的新型立式抽油机。0102具体安装方法是0103将传动机构中的第五传动轴16的轴端部与切换往复不完整非圆齿轮变速箱的输入轴1的轴端部通过联轴器相连接，将第六传动轴18的轴端部与电机22的轴端部通过联轴器相连接，即可使位于第五传动轴16及第六传动轴18上的链轮或皮带轮或齿轮机构或链轮、皮带轮、齿轮机构的任意组合正常运转，实现立式抽油机的动力输入。0104将切换往复不完整非圆齿轮变速箱及其传动机构的输出轴10或第一传动轴2或第二传动轴3的轴端部与第三传动轴21通过联轴器相连接，使位于第三传动轴21之上的第三圆柱齿轮13、位于第四传动轴15之上的第四圆柱齿轮14正确啮合，再将第四传动轴15的轴端部与原立式抽油机的部件滚筒27的轴端部通过联轴器连接，即可实现对立式抽油机的动力传导，并使这种新型立式抽油机正常运转。0105这种安装了切换往复不完整非圆齿轮变速箱及其传动机构的。