CN100487272C - 圆柱齿轮二级复合行星自锁减速器传动机构 - Google Patents

Abstract

圆柱齿轮二级复合行星自锁减速器是起重机械的专用传动装置，它具有自锁和减速两大功能。其自锁功能通过输出轴外载重力的反馈，在机构的一齿轮经线上产生一对大小相等、方向相反的合力，且与这齿轮法向力相交形成自锁角，当起重机械断电停车后，在静力中可将减速器传动机构锁成一体，使起重物体立即悬挂空中、停留不动，产生自动刹车和制动效果。这种圆柱齿轮二级复合行星自锁减速器承载能力大、效率高、自锁性能可靠安全、有缓冲没有滑移，定位准确，是一种完全符合起重机械工况要求，用机械自锁取代摩擦制动，提升传统技术性能的产品。

Description

圆柱齿轮二级复合行星自锁减速器传动机构

技术领域

本发明为机械行星齿轮传动装置。

背景技术

机械自锁传动是起重机械的理想技术，它可使起重机械的传动系统中不设任何制动装置，使起重物体停车时立即悬挂空中，停留不动，产生自动刹车和制动效果。

自锁蜗轮蜗杆付机构是机械传动中唯一具有自锁功能的机构，其自锁条件蜗杆螺旋导角必须小于摩擦角，此时的传动效率最高为45％，因此不能完全满足使用要求，国内外起重机械都采用电磁控制摩擦制动的方式，来保证起重物体停车时自由下落的安全性，但这种方式还存在摩擦零件摩擦磨损，电磁控制故障失灵带来的事故隐患。

本发明圆柱齿轮二级复合行星自锁减速器采用没有螺旋导角的直齿轮结构而成，具有自锁和减速两大功能。其工作原理是在一种周转轮系刚体机构的基础上作出的。因周转轮系刚体机构行星架上浮动行星轮是靠a、b、c三点定位，它没有自己的固定轴心，齿轮啮合时游隙较大，运动精度差、传动时噪声高，机构自锁时的最小传动比可小于2，但传动效率随传动比增大急剧下降，不能满足大速比传动要求。

周转轮系刚体机构的技术内容，可检索中国专利95106213.1的专利文件，相关电磁控制摩擦制动与蜗轮蜗杆付传动的技术内容，可查阅各类机械原理书刊及机械设计手册。

发明内容

圆柱齿轮二级复合行星自锁减速器的结构，说明书附图上图所示，三个中心轮Za、Zb、Zc和一个行星架H都在同一轴线00上，且都能绕轴线00转动，行星架H上B、C、A三固定轴心，安装着可绕轴心转动的行星轮Zga、Zgb和由Z₁、Z₂、Z₃三段为一体的齿数相等的三排行星轮Zg。三排行星轮Zg中的三段Z₁、Z₂、Z₃分别与Zga、Zgb、Zc轮啮合，其中Zga、Zgb轮再与Za、Zb轮啮合，组成一种有三个中心轮和一个行星架上安装着三个行星轮，不完全在同一平面内串连啮合的圆柱齿轮二级复合行星自锁减速器传动机构，它可分解成：第一级行星传动机构由中心轮Zc，通过行星架H上行星轮Zg中Z₃、Z₁段与Zga轮和中心轮Za串连啮合，组成固定行星架H转化机构作定轴传动，中心轮Zc主动，中心轮Za从动或中心轮Za主动中心轮Zc从动，两中心轮输入与输出转向相反的行星机构；第二级行星传动机构由中心轮Zb，通过行星架H上行星轮Zgb、Zg轮中Z₂、Z₁段与Zga轮和Za轮串连啮合，组成固定行星架H转化机构作定轴传动，中心轮Zb主动，中心轮Za从动或中心轮Za主动，中心轮Zb从动，两中心轮输入与输出转向相同的行星机构。

这种圆柱齿轮二级复合行星自锁减速器传动机构中的中心轮Za、Zb、Zc和行星架H是机构的四个基本运动构件。中心轮Zc与主动轴联结为输入件，中心轮Zb与从动轴联结为输出件，中心轮Za与箱体K联结为固定件，行星架H为第一级行星传动机构的输出件，又是第二级行星传动机构的输入件，为复合机构中的过渡件。

在第二级转化机构作定轴传动，两中心轮输入与输出转向相同的行星机构中，贯穿在行星架H上串连啮合的一行星轮经线上，能产生一对大小相等、方向相反的合力，且与其法向力相交形成自锁角。当主动件失去动力停止运动后，从动件上外载重力G，通过Zb轮反馈至第二级行星机构行星架H上串连啮合的各齿轮圆周上，成为一种作用力，最后传递至与箱体K固定一体的中心轮Za圆周上，产生与作用力大小相等、方向相反的反作用力，说明书附图下图D-D所示，行星轮Zga与行星轮Zg、中心轮Za啮合于E点和F点，行星轮Zg作用在Zga轮上的法向力Ng，通过E点，指向行星轮Zga轮的轴心B，中心轮Za产生的的反作用力，通过F点，作用在行星轮Zga上的法向力Na，也指向行星轮Zga的轴心B，因中心轮Za，行星轮Zg在行星轮Zga上通过F、E两点啮合处，产生的摩擦力NF、NE与两法向力间形成的两个大小相等、方向相反的合力Ra、Rg作用在F、E这两点的同一直线上，与法向力Na、Ng相交成∠EFB、∠FEB，形成自锁角。当圆柱齿轮二级复合行星自锁减速器从动件上的外载G失去动力驱动后，即成为一种静力，该静力反馈后，可使机构在作用力与反作用力的平衡中锁成一体。

附图说明

说明书附图上图，为本发明实施原理结构图。

说明书附图下图D-D，中心轮Za、Zb、Zc分别与行星架H(未画出)上三个行星轮Zga、Zgb、Zg啮合形成自锁角时，各轮在图平面内的设定位置与分布，及在重力G的作用下，机构产生法向力、摩擦力、合力等各力的方向和受力分析。

具体实施方式

本发明为一种机械传动科学原理，实施必须按各种应用场合的具体工况要求计算设计，才能确定结构，其传动比可根据第一级行星机构的传动形式：中心轮zc主动，中心轮Za固定，行星架H从动的传动比i₁，计算为：

$i_1=\frac{\mathrm{Za}+\mathrm{Zc}}{\mathrm{Zc}}$ 的齿数比

第二级行星机构的传动形式：行星架H主动，中心轮Za固定，中心轮Zb从动的传动比i₂计算为：

$i_2=\frac{\mathrm{Zb}}{\mathrm{Zb}-\mathrm{Za}}$ 的齿数比

因此圆柱齿轮二级复合行星自锁减速器传动机构的总传动比i为：

$i=i_1\·i_2=\frac{\mathrm{Za}+\mathrm{Zc}}{\mathrm{Zc}}\·\frac{\mathrm{Zb}}{\mathrm{Zb}-\mathrm{Za}}$

自锁角∠FEB、∠EFB计算，说明书附图下图D-D

$\∠\mathrm{AOB}=\mathrm{COS}\frac{{\mathrm{OA}}^2+{\mathrm{OB}}^2-{\mathrm{AB}}^2}{2\·\mathrm{OA}\·\mathrm{OB}}$

$\∠\mathrm{OAB}=\mathrm{COS}\frac{{\mathrm{OA}}^2+{\mathrm{AB}}^2-{\mathrm{OB}}^2}{2\·\mathrm{OA}\·\mathrm{AB}}$

因为△EFB中∠FEB＝∠EFB，△OBA内角和为180°，所以

$\∠\mathrm{FEB}=\∠\mathrm{EFB}=\frac{\∠\mathrm{AOB}+\∠\mathrm{OAB}}{2}$

Claims (1)

1.一种圆柱齿轮二级复合行星自锁减速器传动机构，三个中心轮Za、Zb、Zc和一个行星架H都在同一轴线00上，且都能绕轴线00转动，行星架H上B、C、A三固定轴心，安装着可绕轴心转动的行星轮Zga、Zgb和由Z₁、Z₂、Z₃三段为一体齿数相等的三排行星轮Zg，三排行星轮Zg中的三段Z₁、Z₂、Z₃分别与Zga、Zgb、Zc轮啮合，其中Zga、Zgb轮再与Za、Zb轮啮合，组成一种有三个中心轮和一个行星架上安装着三个行星轮，不完全在同一平面内串连啮合的传动机构，在这机构中，中心轮Za与箱体K联结为固定件，中心轮Zc与主动轴联结为输入件，中心轮Zb与从动轴联结为输出件，它可分解成由中心轮Zc与行星架H及行星架H上行星轮Zg、Zga和中心轮Za串联啮合，固定行星架H转化机构作定轴传动，两中心轮Zc、Za为输入转向与输出转向相反的第一级行星传动机构，由中心轮Za与行星架H及行星架H上行星轮Zga、Zg、Zgb和中心轮Zb串连啮合，固定行星架H转化机构作定轴传动，两中心轮Za、Zb为输入转向与输出转向相同的第二级行星传动机构，行星架H为这种复合机构中第一级行星机构的输出件，又是第二级行星机构的输入件，其特征在于：在第二级转化机构作定轴传动，两中心轮Za、Zb输入与输出转向相同的行星机构中，重力G反馈的作用力和与箱体固定一体的中心轮Za产生的反作用力，同时存在于贯穿在行星架H上各轮的圆周上，作用在Zga与Zg、Za的两啮合处E点和F点上，使二处齿轮产生的法向力Ng、Na和摩擦力NE、NF，形成大小相等方向相反的合力Rg、Ra，在E、F两点的同一直线上与两法向力Ng、Na相交成∠FEB、∠EFB形成自锁角，在静载作用力和反作用力的平衡中使传动机构自锁一体。

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