一种多级齿轮传动的方法和齿轮变速机构 【技术领域】
本发明属于机械传动领域，特别是涉及一种多级齿轮传动的方法，以及用齿轮传动实现变速的齿轮变速机构。
背景技术
齿轮传动是最常用的机械传动方式之一，它结构简单，技术成熟，可以很方便地实现旋转运动的减速或加速，应用场合非常广泛。需要变速时，两个互相啮合的齿轮的齿数之比就是它们的转速比，设定一定的齿数比，就可以得到相应的变速效果；当所需的传动比较大时，可用多级齿轮传动，每传动一级，速率改变一次，总的传动比为各级传动比的乘积，这样经过若干级的齿轮传动，传动比可以达到一比几千甚至几万。
现有的多级齿轮传动方法中，比较好的是采用双联齿轮，它两端的齿数不同，齿数多地为A端，齿数少的为B端，也可以将两个不同齿数的齿轮固定在一起，加工成双联齿轮，双联齿轮A端与B端的角速度相同而线速度不同；若干个双联齿轮分别安装在各自的定位轴上，工作时第一齿轮的A端与第二齿轮的B端啮合，第二齿轮的A端与第三齿轮的B端啮合...经过多级传动，可大大改变齿轮的转速。但这种方法存在一个缺点，即多级传动所需的齿轮较多，占的空间也比较大，在某些情况下，如在一些电动玩具中，没有足够的空间来放置很多齿轮，从而限制了产品的功能。另一个问题是，多级齿轮传动的效率较低。传动效率在很大程度上取决于齿轮的装配精度，在现有的齿轮传动方法中，每个双联齿轮都是安装在定位轴上的，定位轴的精度决定了齿轮的装配精度，每设置一个定位轴和齿轮，就产生一次精度误差，经过多级传动，误差也被多次放大，使传动效率下降。
【发明内容】
本发明要解决的主要是多级齿轮传动耗费空间的技术问题，附带地，本发明要解决多级齿轮传动的精度误差较大的问题，提供一种占用空间较小、精度较高的多级齿轮传动的方法。
本发明的另一目的是提供一种体积小巧、精度高的齿轮变速机构。
为实现本发明的第一个发明目的，本发明采取的技术方案是这样的：一种多级齿轮传动的方法，至少有两个上下齿数不同的双联齿轮安装在同一根定位轴上，齿轮的运动间接地传递到同轴的齿轮上。
作为进一步的技术方案，在本发明的多级齿轮传动的方法中，多个上下齿数不同的双联齿轮按其传动次序，相间地安装在两根定位轴上，两组齿轮交错啮合，齿轮的运动在两个定位轴间往复传递。这里所说的相间安装，是指第一、三、五、七...齿轮安装在一根定位轴上，第二、四、六、八...齿轮安装在另一根定位轴上；交错啮合是指第一齿轮的A端与第二齿轮的B端啮合，第二齿轮的A端与第三齿轮的B端啮合，第三齿轮的A端与第四齿轮的B端啮合...；由此，齿轮运动在两个定位轴间往复传递。
更进一步地，在本发明的多级齿轮传动的方法中，可将所有的双联齿轮按其传动次序，相间地安装在两根定位轴上，两组齿轮交错啮合，齿轮的运动在两个定位轴间往复传递。
为实现本发明的第二个发明目的，本发明采用的技术方案是这样的：齿轮变速机构，包括若干个上下齿数不同的双联齿轮，双联齿轮安装在定位轴上，至少一根定位轴上安装有至少两个的双联齿轮。
进一步地，本发明的齿轮变速机构包括两根定位轴，两根定位轴上各装有若干个双联齿轮，两组齿轮交错啮合。
更进一步地，本发明的齿轮变速机构仅有两根定位轴，两根定位轴上各装有若干个双联齿轮，两组齿轮交错啮合。
本发明的方法和装置有一个共同的技术特征，即同一根定位轴上安装了多个双联齿轮，这种安装方式将原来齿轮的“平铺”变成了“重叠”，由于齿轮本身是扁平的，其厚度相对于直径而言是很小的，因此本发明可以充分利用齿轮轴向的高度空间，使结构更紧凑，节省齿轮变速机构的体积；同时由于在同一根轴上安装了多个齿轮，保证一根轴的定位精度就等于保证了多个齿轮的定位精度，这样可大大减少传动过程中的精度误差，提高传动效率。
【附图说明】
图1是原有的齿轮变速机构的结构示意图。
图2是本发明的齿轮变速机构实施例1的结构示意图。
图3是本发明的齿轮变速机构实施例2的结构示意图。
【具体实施方式】
参见图1。在这种原有的齿轮变速机构中，共有五根定位轴11、12、13、14、15，各装有一个双联齿轮110、120、130、140、150，双联齿轮110的B端110B与120的A端120A啮合，120B与130A啮合，130B与140A啮合，140B与150A啮合，齿轮传动从110传到120，再到130，140，150，达到多级减速的目的。本例中，每个双联齿轮AB端的齿数比都是1∶3，这样经过五个齿轮的四次传动，其变速比可达到1∶81。从图中可以看出，其占用空间较大。
参见图2。本实施例的齿轮变速机构仅有两根定位轴21、22，定位轴21上重叠地装有5个双联齿轮210、211、212、213、214，定位轴22上重叠地装有5个双联齿轮220、221、222、223、224，两组齿轮交错啮合，也就是说，210B与220A啮合，220B与211A啮合，211B与221A啮合，221B与212A啮合，212B与222A啮合，222B与213A啮合，213B与223A啮合，223B与214A啮合，214B与224A啮合，达到多级变速的目的。从中可以看出，齿轮的传动是在两个定位轴间往复传递的，轴21上的齿轮传到22，再传到21，再传到22...如此往复。本实施例中，每个双联齿轮AB端的齿数比同样都是1∶3，经过十个齿轮的九次传动，其变速比可达到1∶19683，本例的传动比远远大于传统方式，而体积相当小巧。并且本例中只要保证定位轴21、22的精度，就保证了所有齿轮的精度，也就是说整个传动过程仅产生一次精度误差，可得到较高的传动效率。
参见图3。本实施例的齿轮变速机构有四根定位轴31、32、33、34，定位轴31上装有两个双联齿轮310、311，32上装有两个双联齿轮320、321，33上装有两个双联齿轮330、331，34上装有两个双联齿轮340、341，310A与321B啮合，321A与311B啮合，311A与320B啮合，320A与331B啮合，331A与340B啮合，340A与330B啮合，330A与341B啮合，齿轮传动是从31到32，再到33，再到34，经过八个齿轮的七次传动，达到变速的目的。本例中，各个双联齿轮AB端的齿数比是不同的，通过改变的齿数比，可以精确地设计出所需的传动比。
本发明并不限于实施例1、2的方式，在不同场合，不同的变速比及空间要求下，可设计出多种多样的组合形式，来达到本发明的发明目的。