[0005] 本发明的目的是克服普通钢球变速器结构复杂，无法应用于小型设备的缺点，提供一种结构简单、采用预置方式设置不同传动比档位，利用传动钢球分别与内曲面锥轮和外曲面锥轮接触位置的摩擦力传递转矩的有级变速器。本发明的实施方案如下：
[0006] 预置式曲面锥轮钢球变速器包括外壳一部件、外壳二部件、支架部件、转轴一部件、转轴二部件。转轴一部件安装在外壳一部件、支架部件之间，转轴二部件安装在支架部件、外壳二部件之间。支架部件中安装有传动钢球，转轴一部件中安装有内曲面锥轮，转轴二部件中安装有外曲面锥轮，传动钢球分别与内曲面锥轮和外曲面锥轮接触，改变传动钢球在支架部件中的不同传动比档位，即改变传动钢球分别与内曲面锥轮和外曲面锥轮的接触位置，内曲面锥轮接触位置的线速度与外曲面锥轮接触位置的线速度相等，内曲面锥轮接触位置与钢球支架轴线的垂直距离，大于外曲面锥轮接触位置与钢球支架轴线的垂直距离，则内曲面锥轮的转速小于外曲面锥轮的转速，实现有级变速。
[0007] 外壳一部件包括外壳一、弹簧压盖一、球形轴套一。外壳一呈一端封闭的圆筒形，外壳一封闭一端中间有球面安装孔一，外壳一封闭一端轴向内侧有圆筒形的固定套一，外壳一另一端径向外侧边缘是法兰一，法兰一上均布有若干个螺栓孔。弹簧压盖一呈环形，弹簧压盖一上均布有若干个弹簧片。球形轴套一径向外侧是球面，球形轴套一中间有轴孔一。球形轴套一安装在外壳一的球面安装孔一中。弹簧压盖一安装在外壳一的固定套一中，弹簧压盖一的若干个弹簧片安装在球形轴套一一端的径向外侧球面上。
[0008] 外壳二部件包括外壳二、弹簧压盖二、球形轴套二。外壳二呈一端封闭的圆筒形，外壳二封闭一端中间有球面安装孔二，外壳二封闭一端轴向内侧有圆筒形的固定套二，外壳二另一端径向外侧边缘是法兰二，法兰二上均布有若干个螺栓孔。弹簧压盖二呈环形，弹簧压盖二上均布有若干个弹簧片。球形轴套二径向外侧是球面，球形轴套二中间有轴孔二。球形轴套二安装在外壳二的球面安装孔二中。弹簧压盖二安装在外壳二的固定套二中，弹簧压盖二的若干个弹簧片安装在球形轴套二一端的径向外侧球面上。
[0009] 转轴一部件包括转轴一、垫片一、键条一、内曲面锥轮。内曲面锥轮呈一端封闭的圆筒形，内曲面锥轮封闭一端中间有轴孔三，轴孔三径向外侧有内键槽一，内曲面锥轮另一端径向内侧边缘是内曲面，内曲面锥轮内腔轮廓呈喇叭形。垫片一呈环形。转轴一呈圆柱形，转轴一中间有环形的止推凸台一，以止推凸台一为界线，转轴一轴向外侧一端是联接端一，另一端是传动端一，转轴一的传动端一径向外表面有外键槽一，转轴一的传动端一轴向端面有中心凹槽一，中心凹槽一是球面。转轴一的传动端一安装在内曲面锥轮的轴孔三中，键条一的一部分分别安装在转轴一的外键槽一和内曲面锥轮的内键槽一中。垫片一安装在转轴一的止推凸台一轴向外侧联接端一上。
[0010] 转轴二部件包括转轴二、垫片二、键条二、外曲面锥轮、弹簧。外曲面锥轮呈圆锥台形，外曲面锥轮中间有轴孔四，轴孔四径向外侧有内键槽二，外曲面锥轮轴向外侧一端有弹簧凹槽，外曲面锥轮轴向内侧一端的径向外表面是外曲面，外曲面的轮廓呈喇叭形。垫片二呈环形。转轴二呈圆柱形，转轴二中间有环形的止推凸台二，以止推凸台二为界线，转轴二轴向外侧一端是联接端二，另一端是传动端二，转轴二的传动端二径向外表面有外键槽二，转轴二的传动端二轴向端面有中心凹槽二，中心凹槽二是球面。转轴二的传动端二安装在外曲面锥轮的轴孔四中，键条二的一部分分别安装在转轴二的外键槽二和外曲面锥轮的内键槽二中。弹簧安装在转轴二的止推凸台二轴向内侧传动端二上，并且，弹簧安装在曲面锥轮的弹簧凹槽中。垫片二安装在转轴二的止推凸台二轴向外侧联接端二上。
[0011] 支架部件包括传动钢球、钢球支架、止推钢球、公用轴套。钢球支架的轮廓呈喇叭形，钢球支架的中间是圆锥段一，钢球支架直径最大的一端是法兰三，钢球支架直径最小的一端是圆筒段一，圆筒段一轴向外侧一端有定位环，法兰三上均布有若干个螺栓孔，圆锥段一上有若干个档位的定位孔，所有定位孔直径等于传动钢球直径，每个档位中至少有三个定位孔，相同档位中的定位孔沿着钢球支架轴线的圆周方向均布，并且，相同档位中的定位孔与钢球支架轴线的垂直距离相等，该垂直距离从小到大的定位孔分别命名为一档定位孔、二档定位孔、三档定位孔。公用轴套呈圆筒形，公用轴套中间有轴孔五，公用轴套径向外表面中间至一侧轴向端面之间有排气槽，排气孔使轴孔五与排气槽相互联通。公用轴套安装在钢球支架的圆筒段一径向内侧，并且使公用轴套没有排气槽的一端与钢球支架的定位环相互接触安装在一起。止推钢球安装在公用轴套的轴孔五中间。把若干个传动钢球安装在某个档位定位孔中的过程称为设置传动比档位。
[0012] 所述变速器在装配时，预先设置传动比档位，再把转轴一部件的转轴一的联接端一安装在外壳一部件的球形轴套一的轴孔一中，把支架部件的公用轴套的轴孔五安装在转轴一部件的转轴一的传动端一上，转轴一的中心凹槽一与止推钢球相互接触安装在一起，并且，钢球支架的法兰三左侧端面与外壳一的法兰一右侧端面相互接触安装在一起。把转轴二部件的转轴二的传动端二安装在支架部件的公用轴套的轴孔五中，转轴二的中心凹槽二与止推钢球相互接触安装在一起，在安装过程中，公用轴套内腔的多余空气依次经过排气孔、排气槽排出。把外壳二部件的球形轴套二的轴孔二安装在转轴二部件的转轴二的联接端二上，并且，外壳二的法兰二左侧端面与钢球支架的法兰三右侧端面相互接触安装在一起。把螺栓分别插入外壳一、钢球支架、外壳二上对应的螺栓孔中，使外壳一部件、支架部件、外壳二部件固定在一起。
[0013] 所述变速器装配后，弹簧推动外曲面锥轮把传动钢球压紧在内曲面锥轮的内曲面与外曲面锥轮的外曲面之间，内曲面与外曲面相互平行，内曲面与外曲面的间距等于传动钢球直径。安装在某个档位定位孔中的传动钢球分别与内曲面以及外曲面相互接触。传动钢球在内曲面上的接触位置与钢球支架轴线的垂直距离称为内曲面传动半径，传动钢球在外曲面上的接触位置与钢球支架轴线的垂直距离称为外曲面传动半径。内曲面传动半径大于外曲面传动半径。
[0014] 所述变速器的变速过程是：当选择转轴一为输入轴，转轴二为输出轴时，转轴一带动内曲面锥轮旋转，在传动钢球与内曲面接触位置摩擦力的作用下，内曲面锥轮带动传动钢球旋转，在传动钢球与外曲面接触位置摩擦力的作用下，传动钢球带动外曲面锥轮旋转，外曲面锥轮带动转轴二旋转，转轴一输入的转矩传递至转轴二，并且，转轴二的旋转方向与转轴一的旋转方向相反。传动钢球在内曲面上接触位置的线速度等于传动钢球在外曲面上接触位置的线速度，内曲面传动半径大于外曲面传动半径，则转轴二的输出转速大于转轴一的输入转速，此时，所述变速器作为增速器运行。传动比为外曲面传动半径与内曲面传动半径的比率。
[0015] 当选择转轴二为输入轴，为转轴一输出轴时，转轴二带动外曲面锥轮旋转，在传动钢球与外曲面接触位置摩擦力的作用下，外曲面锥轮带动传动钢球旋转，在传动钢球与内曲面接触位置摩擦力的作用下，传动钢球带动内曲面锥轮旋转，内曲面锥轮带动转轴一旋转，转轴二输入的转矩传递至转轴一，并且，转轴一的旋转方向与转轴二的旋转方向相反。传动钢球在外曲面上接触位置的线速度等于传动钢球在内曲面上接触位置的线速度，内曲面传动半径大于外曲面传动半径，则转轴一的输出转速小于转轴二的输入转速，此时，所述变速器作为减速器运行。传动比为内曲面传动半径与外曲面传动半径的比率。
[0016] 所述变速器无论作为增速器运行，还是作为减速器运行，传动钢球安装在一档定位孔中时，内曲面传动半径与外曲面传动半径的比率最大，则转轴一转速与转轴二转速的差值最大。传动钢球安装在三档定位孔中时，内曲面传动半径与外曲面传动半径的比率最小，则转轴一转速与转轴二转速的差值最小。所述变速器在使用前预先设置传动比档位，能够实现有级变速。所述变速器没有普通钢球变速器的钢球支承轴及其调节机构，所述变速器结构简单，能够应用于小型设备中。
