矢量回转传动装置.pdf

一种输出轴方向可变的矢量回转传动装置。共分为单框架型、双框架型、锥齿型、单旋转油缸型、单齿轮型、双旋转油缸型、双齿轮型、锥齿旋转油缸型、锥齿齿轮型。单框架型、双框架型、单旋转油缸型、单齿轮型、双旋转油缸型、双齿轮型由蜗杆、蜗轮、V形刚性框架、轴和轴承组成。锥齿型、锥齿旋转油缸型、锥齿齿轮型由锥齿轮、轴承、连接杆、动力输入轴和动力输出轴组成。本矢量回转传动装置的动力输入轴和动力输出轴通过刚性结构连接，动力输入轴和动力输出轴啮合，动力输出轴可以绕动力输入轴大角度旋转。

权利要求书
1.  矢量回转传动装置由蜗杆、蜗轮、V形刚性框架、轴和轴承组成，其特征为蜗轮与蜗杆 啮合，蜗杆两端通过轴承与V形刚性框架底部连接，蜗轮内孔壁与轴承外圈刚性连接，一轴 与轴承内圈刚性连接，轴与V形刚性框架顶端刚性连接。

2.  矢量回转传动装置由蜗杆、蜗轮、V形刚性框架、轴和轴承组成，其特征为蜗轮与蜗杆 啮合，蜗杆两端通过轴承与2个V形刚性框架底部连接，2个V型刚性框架顶端分别与2个 轴承外圈刚性连接，2个轴承内圈分别与一轴刚性连接，轴穿过蜗轮且与蜗轮内孔壁刚性连 接。

3.  矢量回转传动装置由锥齿轮、轴承、连接杆、动力输入轴和动力输出轴组成，其特征为 动力输入轴与一锥齿轮刚性连接，动力输出轴与一锥齿轮刚性连接，动力输入轴锥齿轮与动 力输出轴锥齿轮啮合，两轴承分别安装于动力输入轴和动力输出轴上，两轴承外圈通过连接 杆刚性连接。

4.  根据权利要求3，动力输入轴的特征为动力输入轴通过一轴承安装于动力源支架上。

5.  根据权利要求1或2，V形刚性框架的特征为旋转油缸的液压旋转接头与V形刚性框架 顶端通过连杆刚性连接，但连杆不与液压旋转接头轴心连接，旋转油缸固定于动力源支架上， 旋转油缸的轴线与蜗杆轴线共线。

6.  根据权利要求1或2，V形刚性框架的特征为一齿轮边缘通过短杆与V形刚性框架顶端 刚性连接，齿轮的轴线与蜗杆轴线共线，齿轮内孔壁与轴承外圈刚性连接且轴承内圈与动力 源支架刚性连接，一板齿与齿轮啮合，板齿一端与油缸活塞杆刚性连接，油缸固定于动力源 支架上。

7.  根据权利要求3，动力输出轴的特征一旋转油缸位于动力输出轴锥齿一侧与动力输入轴锥 齿相对且旋转油缸轴心与动力输入轴锥齿轴心位于同一轴线位置，旋转油缸与一短杆刚性连 接但短杆不与液压旋转接头轴心连接，短杆另一端与动力输出轴上的轴承外圈刚性连接，动 力输入轴通过一轴承安装于动力源支架上，旋转油缸固定于动力源支架上。

8.  根据权利要求3或4，动力输出轴的特征为一齿轮安装于动力输出轴锥齿一侧与动力输入 轴锥齿相对且齿轮轴心与动力输入轴锥齿轴心位于同一轴线位置，齿轮内孔壁与轴承外圈刚 性连接且轴承内圈与动力源支架刚性连接，齿轮与一短杆刚性连接，短杆另一端与动力输出 轴上的轴承外圈刚性连接，一板齿与齿轮啮合，板齿一端与油缸活塞杆刚性连接，油缸固定 于动力源支架上。

说明书矢量回转传动装置
技术领域
本发明涉及一种回转传动装置，具体地说，是涉及一种输出轴方向可变的矢量回转传动 装置。
背景技术
现今的生产生活中，有着为数众多的产品需要输出轴转动方向，而目前现有的如万向联 轴器一类的转向装置还不具备大角度旋转的特点，提供一种转动方向精确、可靠且旋转角度 大的产品应用于生产中有着非常的意义。当今的机械加工工具，机械臂，潜航器螺旋桨，飞 机螺旋桨如可以提供输出轴转向装置，可带来技术的革新；汽车车轮驱动转向具备角度更大 的转向装置，可面对更多复杂的路况。由多设备构成的传动系统，其布置于大角度空间时利 用矢量回转传动装置可提高空间利用效率。
发明内容
本发明目的是为了提供一种输出轴方向可变的矢量回转传动装置。
当不存在动力输出轴方向控制装置时，本矢量回转传动装置可分为单框架型、双框架型 和锥齿型三种基本结构。(1)单框架型由蜗杆、蜗轮、V形刚性框架、轴和轴承组成，蜗轮 与蜗杆啮合，蜗杆两端通过轴承与V形刚性框架底部连接，蜗轮内孔壁与轴承外圈刚性连接， 一轴与轴承内圈刚性连接，轴与V形刚性框架顶端刚性连接。(2)双框架型由蜗杆、蜗轮、V 形刚性框架、轴和轴承组成，蜗轮与蜗杆啮合，蜗杆两端通过轴承与2个V形刚性框架底部 连接，2个V型刚性框架顶端分别与2个轴承外圈刚性连接，2个轴承内圈分别与一轴刚性连 接，轴穿过蜗轮且与蜗轮内孔壁刚性连接。(3)锥齿型由锥齿轮、轴承、连接杆、动力输入 轴和动力输出轴组成，动力输入轴与一锥齿轮刚性连接，动力输出轴与一锥齿轮刚性连接， 动力输入轴锥齿轮与动力输出轴锥齿轮啮合，两轴承分别安装于动力输入轴和动力输出轴上， 两轴承外圈通过连接杆刚性连接。
当存在动力输出轴方向控制装置时，本矢量回转传动装置共分为单旋转油缸型、单齿轮 型、双旋转油缸型、双齿轮型、锥齿旋转油缸型、锥齿齿轮型。(1)单旋转油缸型由蜗杆、 蜗轮、V形刚性框架、轴承、连杆、轴和旋转油缸组成，蜗轮和蜗杆啮合，蜗杆两端与轴承 内圈刚性连接且V形刚性框架底部与此轴承外圈刚性连接，蜗轮内孔壁与轴承外圈刚性连接， 一轴与轴承内圈刚性连接，轴与V形刚性框架顶端刚性连接，旋转油缸的液压旋转接头与V 形刚性框架顶端通过连杆刚性连接，但连杆不与液压旋转接头轴心连接，旋转油缸固定于动 力源支架上，旋转油缸的轴线与蜗杆轴线共线。(2)单齿轮型由蜗杆、蜗轮、V形刚性框架、 轴承、轴、短杆、齿轮、板齿和油缸组成，蜗轮和蜗杆啮合，蜗杆两端与轴承内圈刚性连接 且V形刚性框架底部与此轴承外圈刚性连接，蜗轮内孔壁与轴承外圈刚性连接，一轴与轴承 内圈刚性连接，轴与V形刚性框架顶端刚性连接，一齿轮边缘通过短杆与V形刚性框架顶端 刚性连接，一板齿与齿轮啮合，板齿一端与油缸活塞杆刚性连接，油缸固定于动力源支架上， 齿轮的轴线与蜗杆轴线共线，齿轮内孔壁与轴承外圈刚性连接且轴承内圈与动力源支架刚性 连接。(3)双旋转油缸型由蜗杆、蜗轮、V形刚性框架、轴承、连杆、轴和旋转油缸组成， 蜗轮与蜗杆啮合，蜗杆两端通过轴承与2个V形刚性框架底部连接，蜗杆两端与轴承内圈刚 性连接且2个V形刚性框架底部与此轴承外圈刚性连接，2个V型刚性框架顶端分别与2个 轴承外圈刚性连接，2个轴承内圈分别与一轴刚性连接，轴穿过蜗轮且与蜗轮内孔壁刚性连 接，旋转油缸的液压旋转接头分别与2个V形刚性框架顶端通过连杆刚性连接，但连杆不与 液压旋转接头轴心连接，旋转油缸固定于动力源支架上，旋转油缸的轴线与蜗杆轴线共线。 (4)双齿轮型由蜗杆、蜗轮、V形刚性框架、轴承、轴、短杆、齿轮、板齿和油缸组成，蜗 轮与蜗杆啮合，蜗杆两端通过轴承与2个V形刚性框架底部连接，蜗杆两端与轴承内圈刚性 连接且2个V形刚性框架底部与此轴承外圈刚性连接，2个V型刚性框架顶端分别与2个轴 承外圈刚性连接，2个轴承内圈分别与一轴刚性连接，轴穿过蜗轮且与蜗轮内孔壁刚性连接， 齿轮边缘通过短杆分别与2个V形刚性框架顶端刚性连接，一板齿与齿轮啮合，板齿一端与 油缸活塞杆刚性连接，油缸固定于动力源支架上，齿轮的轴线与蜗杆轴线共线，齿轮内孔壁 与轴承外圈刚性连接且轴承内圈与动力源支架刚性连接。(5)锥齿旋转油缸型由锥齿轮、轴 承、旋转油缸、连接杆、动力输入轴和动力输出轴组成，动力输入轴与一锥齿轮刚性连接， 动力输出轴与一锥齿轮刚性连接，动力输入轴锥齿轮与动力输出轴锥齿轮啮合，两轴承分别 安装于动力输入轴和动力输出轴上，两轴承外圈通过连接杆刚性连接，一旋转油缸位于动力 输出轴锥齿一侧与动力输入轴锥齿相对且旋转油缸轴心与动力输入轴锥齿轴心位于同一轴线 位置，旋转油缸与一短杆刚性连接但短杆不与液压旋转接头轴心连接，短杆另一端与动力输 出轴上的轴承外圈刚性连接，动力输入轴通过一轴承安装于动力源支架上，旋转油缸固定于 动力源支架上。(6)锥齿齿轮型由锥齿轮、轴承、板齿、齿轮、连接杆、液压缸、动力输入 轴和动力输出轴组成，动力输入轴与一锥齿轮刚性连接，动力输出轴与一锥齿轮刚性连接， 动力输入轴锥齿轮与动力输出轴锥齿轮啮合，两轴承分别安装于动力输入轴和动力输出轴上， 两轴承外圈通过连接杆刚性连接，动力输入轴通过一轴承安装于动力源支架上，一齿轮安装 于动力输出轴锥齿一侧与动力输入轴锥齿相对且齿轮轴心与动力输入轴锥齿轴心位于同一轴 线位置，齿轮内孔壁与轴承外圈刚性连接且轴承内圈与动力源支架刚性连接，齿轮与一短杆 刚性连接，短杆另一端与动力输出轴上的轴承外圈刚性连接，一板齿与齿轮啮合，板齿一端 与油缸活塞杆刚性连接，油缸固定于动力源支架上。
具体实施方案
下面详述本发明的具体实施方案。
一、不存在动力输出轴方向控制装置的矢量回转传动装置
1.单框架型矢量回转传动装置
蜗轮与蜗杆啮合，蜗杆两端通过轴承与V形刚性框架底部连接，蜗轮内孔壁与轴承外圈 刚性连接，一轴与轴承内圈刚性连接，轴与V形刚性框架顶端刚性连接。由此结构可以使V 型刚性框架与涡轮同角度旋转，实现动力输出轴绕动力输入轴大角度旋转。
2.双框架型矢量回转传动装置
蜗轮与蜗杆啮合，蜗杆两端通过轴承与2个V形刚性框架底部连接，2个V型刚性框架 顶端分别与2个轴承外圈刚性连接，2个轴承内圈分别与一轴刚性连接，轴穿过蜗轮且与蜗 轮内孔壁刚性连接。由此结构可以使V型刚性框架与涡轮同角度旋转，实现动力输出轴绕动 力输入轴大角度旋转，且由于蜗轮两侧面均安装V型刚性框架，更可确保本装置的稳定性。
3.锥齿型矢量回转传动装置
动力输入轴与一锥齿轮刚性连接，动力输出轴与一锥齿轮刚性连接，动力输入轴锥齿轮 与动力输出轴锥齿轮啮合，两轴承分别安装于动力输入轴和动力输出轴上，两轴承外圈通过 连接杆刚性连接。由此结构可实现通过锥齿啮合的动力输出轴绕动力输入轴大角度旋转。
二、存在动力输出轴方向控制装置的矢量回转传动装置
1.单旋转油缸型矢量回转传动装置
蜗轮和蜗杆啮合，蜗杆两端通过轴承与V形刚性框架底部连接，蜗杆两端与轴承内圈刚 性连接且V形刚性框架底部与此轴承外圈刚性连接，蜗轮内孔壁与轴承外圈刚性连接，一轴 与轴承内圈刚性连接，轴与V形刚性框架顶端刚性连接，旋转油缸的液压旋转接头与V形刚 性框架顶端通过连杆刚性连接，但连杆不与液压旋转接头轴心连接，旋转油缸固定于动力源 支架上，旋转油缸的轴线与蜗杆轴线共线。
此矢量回转传动装置的工作原理是V型刚性框架通过轴承与蜗杆两端相连，V型刚性框 架与蜗轮连接，可以使V型刚性框架与涡轮同角度旋转，旋转油缸的液压旋转接头非轴心处 与V型刚性框架通过连杆刚性连接，从而可以通过控制旋转油缸来实现控制涡轮与蜗杆的相 对位置，由于旋转油缸控制精确且可大角度旋转，所以能实现蜗轮连接的动力输出轴的大角 度旋转和对其旋转角度的精确控制。
2.单齿轮型矢量回转传动装置
蜗轮和蜗杆啮合，蜗杆两端通过轴承与V形刚性框架底部连接，蜗杆两端与轴承内圈刚 性连接且V形刚性框架底部与此轴承外圈刚性连接，蜗轮内孔壁与轴承外圈刚性连接，一轴 与轴承内圈刚性连接，轴与V形刚性框架顶端刚性连接，一齿轮边缘通过短杆与V形刚性框 架顶端刚性连接，一板齿与齿轮啮合，板齿一端与油缸活塞杆刚性连接，油缸固定于动力源 支架上，齿轮内孔壁与轴承外圈刚性连接且轴承内圈与动力源支架刚性连接。
此矢量回转传动装置的工作原理是V型刚性框架通过轴承与蜗杆两端相连，V型刚性框 架与蜗轮连接，可以使V型刚性框架与涡轮同角度旋转，齿轮边缘通过短杆与V形刚性框架 顶端刚性连接，由于板齿与齿轮啮合且板齿与油缸刚性连接，故油缸的往复运动可驱动齿轮 旋转从而带动V型刚性框架和涡轮的转动，油缸的往复运动易于精准控制，当采用的油缸行 程较大而齿轮直径较小时，能实现蜗轮连接的动力输出轴的大角度旋转和对其旋转角度的精 确控制。
3.双旋转油缸型矢量回转传动装置
蜗轮与蜗杆啮合，蜗杆两端通过轴承与2个V形刚性框架底部连接，蜗杆两端与轴承内 圈刚性连接且2个V形刚性框架底部与此轴承外圈刚性连接，2个V型刚性框架顶端分别与 2个轴承外圈刚性连接，2个轴承内圈分别与一轴刚性连接，轴穿过蜗轮且与蜗轮内孔壁刚性 连接，旋转油缸的液压旋转接头分别与2个V形刚性框架顶端通过连杆刚性连接，但连杆不 与液压旋转接头轴心连接，旋转油缸固定于动力源支架上，旋转油缸的轴线与蜗杆轴线共线。
此矢量回转传动装置的工作原理是2个V型刚性框架顶端分别通过轴承与一轴连接且穿 过蜗轮轴线，轴与蜗轮刚性连接，从而可以更好的控制蜗轮的位置，增强矢量回转传动装置 的稳定性。旋转油缸的液压旋转接头非轴心处分别与2个V型刚性框架通过连杆刚性连接， 从而可以通过控制旋转油缸来实现控制涡轮与蜗杆的相对位置，由于旋转油缸控制精确且可 大角度旋转，所以能实现蜗轮连接的动力输出轴的大角度旋转和对其旋转角度的精确控制。
4.双齿轮型矢量回转传动装置
蜗轮与蜗杆啮合，蜗杆两端通过轴承与2个V形刚性框架底部连接，蜗杆两端与轴承内 圈刚性连接且2个V形刚性框架底部与此轴承外圈刚性连接，2个V型刚性框架顶端分别与 2个轴承外圈刚性连接，2个轴承内圈分别与一轴刚性连接，轴穿过蜗轮且与蜗轮内孔壁刚性 连接，齿轮边缘通过短杆分别与2个V形刚性框架顶端刚性连接，一板齿与齿轮啮合，板齿 一端与油缸活塞杆刚性连接，油缸固定于动力源支架上，齿轮内孔壁与轴承外圈刚性连接且 轴承内圈与动力源支架刚性连接。
此矢量回转传动装置的工作原理是2个V型刚性框架顶端分别通过轴承与一轴连接且穿 过蜗轮轴线，轴与蜗轮刚性连接，从而可以更好的控制蜗轮的位置，增强矢量回转传动装置 的稳定性。V型刚性框架与蜗轮连接，可以使V型刚性框架与涡轮同角度旋转，齿轮边缘通 过短杆与V形刚性框架顶端刚性连接，由于板齿与齿轮啮合且板齿与油缸刚性连接，故油缸 的往复运动可驱动驱动齿轮旋转从而带动V型刚性框架和涡轮的转动，由于油缸的往复运动 易于精准控制，所以能实现蜗轮连接的动力输出轴的大角度旋转和对其旋转角度的精确控制。 当采用的油缸行程较大而齿轮直径较小时，能实现蜗轮连接的动力输出轴的大角度旋转和对 其旋转角度的精确控制。
5.锥齿旋转油缸型矢量回转传动装置
动力输入轴与一锥齿轮刚性连接，动力输出轴与一锥齿轮刚性连接，动力输入轴锥齿轮 与动力输出轴锥齿轮啮合，两轴承分别安装于动力输入轴和动力输出轴上，两轴承外圈通过 连接杆刚性连接，一旋转油缸位于动力输出轴锥齿一侧与动力输入轴锥齿相对且旋转油缸轴 心与动力输入轴锥齿轴心位于同一轴线位置，旋转油缸与一短杆刚性连接但短杆不与液压旋 转接头轴心连接，短杆另一端与动力输出轴上的轴承外圈刚性连接，动力输入轴通过一轴承 安装于动力源支架上，旋转油缸固定于动力源支架上。
此矢量回转传动装置的工作原理是旋转油缸与动力输出轴通过短杆和轴承连接，实现同 角度旋转，由于旋转油缸控制精确且可大角度旋转，所以能实现和锥齿连接的动力输出轴的 大角度旋转和对其角度的精确控制。安装于动力输入轴和动力输出轴上的两轴承通过连接杆 连接，使得本矢量回转传动装置更加稳定。
6.锥齿齿轮型矢量回转传动装置
动力输入轴与一锥齿轮刚性连接，动力输出轴与一锥齿轮刚性连接，动力输入轴锥齿轮 与动力输出轴锥齿轮啮合，两轴承分别安装于动力输入轴和动力输出轴上，两轴承外圈通过 连接杆刚性连接，动力输入轴通过一轴承安装于动力源支架上，一齿轮安装于动力输出轴锥 齿一侧与动力输入轴锥齿相对且齿轮轴心与动力输入轴锥齿轴心位于同一轴线位置，齿轮与 一短杆刚性连接，短杆另一端与动力输出轴上的轴承外圈刚性连接，一板齿与齿轮啮合，板 齿一端与油缸活塞杆刚性连接，油缸固定于动力源支架上，齿轮内孔壁与轴承外圈刚性连接 且轴承内圈与动力源支架刚性连接。
此矢量回转传动装置的工作原理是一板齿与齿轮啮合，板齿一端与油缸活塞杆刚性连接， 由于齿轮通过短杆和轴承与动力输出轴连接，故油缸做往复运动时可带动齿轮和动力输出轴 同角度旋转，由于油缸的往复运动易于精准控制，从而可实现的动力输出轴大角度的精准控 制。当采用的油缸行程较大而齿轮直径较小时，可实现动力输出轴的大角度旋转。安装于动 力输入轴和动力输出轴上的两轴承通过连接杆连接，使得本矢量回转传动装置更加稳定。
综上所述，本矢量回转传动装置的动力输出轴都可以绕动力输入轴大角度旋转。