CN101055018A - 一种主减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种主减速装置，包括行星齿轮均载机构，由其驱动的传动齿轮和主动锥齿轮，与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮，与从动锥齿轮相连的差速器，其特征在于行星齿轮均载机构中的太阳齿轮之一与主动锥齿轮相连，太阳齿轮之二通过轴套与相互啮合的两中间传动齿轮之一相连，另一中间传动齿轮与次主动锥齿轮相连，主动锥齿轮和次主动锥齿轮均与一个带双面齿的从动锥齿轮相连。它将动力平均分为旋转方向相反、转矩相等的二个平行路径的动力，再通过主、次两个主动锥齿轮与带双面齿的从动锥齿轮的啮合，把二个平行路径的动力合为一个动力，由从动锥齿轮直接传给差速器，经半轴齿轮输出，从而完成交错轴之间的动力输出，并克服从动锥齿轮的轴向偏移，使传动能力成倍提高。

Description

一种主减速装置

技术领域

本发明涉及一种减速装置，尤其是一种主减速装置，属于机械传动装置设计与制造技术领域。

背景技术

锥齿轮单级减速双曲面齿轮主减速器是车辆传动系中一个重要的部件，由于要保证车辆具有足够的离地间隙，故结构上限止了减速器从动锥齿轮的直径，使得主减速器的使用寿命和可靠性，在传动系中成为最脆弱的环节。传统的解决方法是加大主动锥齿轮的偏置距离，该方法虽能增加主减速器啮合轮齿的重合度，提高齿轮的弯曲强度，但随着偏置距离的增加，主动锥齿轮的螺旋角也相应加大，使得相互啮合的轮齿的当量曲率半径也随之加大，不仅降低了齿面间的接触应力，还增大了沿齿高方向的侧向滑动和沿齿长方向的丛向滑动，最终加大摩擦损失，降低传动效率。另外因齿面间的接触应力和摩擦损失过大会产生过高的温度和压力，易导致油膜破坏和齿面烧结咬死，抗胶合能力降低。当主动锥齿轮采用较大的偏置距和较大的螺旋角时，会产生巨大的轴向推力，这就要求锥齿轮副具有更好的支承刚度，同时也要求圆锥滚子轴承有较高的预紧度，这又会导致轴承发热和磨损加剧，降低主减速器的传动效率和使用寿命。

从动锥齿轮在传递转矩时，其啮合部位会因轴向力的作用而产生偏移，这样的偏移包括远离主动锥齿轮的轴线，以及从动锥齿轮轴线的偏转，如图1、图2中的h。随着传递转矩的增加，其偏移更大，相互啮合的轮齿负载齿廓会由轮齿大端向轮齿的小端移动，形成较大的应力集中，从而降低锥齿轮减速器的承载能力。随着支承从动锥齿轮的圆锥滚子轴承的磨损，致使圆锥滚子轴承的预紧度下降甚至消失，使从动锥齿轮的偏移进一步加大，并形成更大的应力集中，锥齿轮副的支承刚度进一步下降，从而进一步降低了锥齿轮减速器的承载能力和使用寿命。

通常主减速器的结构设计应满足下列要求：一是能够保证主、从动锥齿轮具有良好的啮合状况；二是要求利用全部齿廓的工作部份，以消除应力集中；三是有较高的传动效率和使用寿命，这样的锥齿轮副才具有最大的承载能力。但是现有的主减速器结构不能满足锥齿轮副有良好的啮合状况，存在着较大的应力集中，没能解决好锥齿轮传动存在着承载能力较低和使用寿命较短的各种缺陷。

随着车辆采用大功率发动机以及汽车、列车向大吨位方向的发展，单级双曲面锥齿传动存在着的上述各项缺陷更加突显出来。

发明内容

为克服现有减速装置的从动锥齿轮会因传递转矩啮合部位的轴向力作用而产生偏移，从而带来传动效率低，使用寿命短等不足，本发明提供一种从动锥齿轮不会偏移，传动能力成倍提高的主减速装置。

本发明通过下列技术方案实现：一种主减速装置，包括行星齿轮均载机构，由其驱动的传动齿轮和主动锥齿轮，与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮，与从动锥齿轮相连的差速器，其特征在于行星齿轮均载机构中的太阳齿轮之一与主动锥齿轮相连，太阳齿轮之二通过轴套与相互啮合的两中间传动齿轮之一相连，另一中间传动齿轮与次主动锥齿轮相连，主动锥齿轮和次主动锥齿轮均与一个带双面齿的从动锥齿轮相连。以便通过行星齿轮均载机构和一对相互啮合的传动齿轮，将动力平均分为旋转方向相反、转矩相等的二个平行路径的动力，并分别传递给主动锥齿轮和次主动锥齿轮，再通过主、次两个主动锥齿轮与带双面齿的从动锥齿轮的啮合，把二个平行路径的动力合为一个动力，动力由从动锥齿轮直接传给差速器轴、行星齿轮，经差速器的半轴齿轮输出，从而完成交错轴之间的动力输出，并克服从动锥齿轮的轴向偏移。

所述行星齿轮均载机构中的太阳齿轮之一通过其内的连接件与主动锥齿轮尾部相连，使主动锥齿轮在太阳齿轮的带动下而转动，从而构成第一路动力输出。

所述行星齿轮均载机构中的太阳齿轮之二通过其内的连接件与滑动安装于主动锥齿轮尾部的空心半轴套一端相连，该半轴套的另一端通过连接件与滑动安装在主动锥齿轮上的中间传动齿轮相连，该中间传动齿轮与固定在次主动锥齿轮上的另一个中间传动齿轮相连，使次主动锥齿轮在太阳齿轮带动下而转动，从而构成与第一路动力输出路径相平行，且扭矩相等、旋转方向相反的第二路动力输出路径。

所述从动锥齿轮的轴向方向上分别设有第一面齿和第二面齿，其中第一面齿与主动锥齿轮相啮合，第二面齿与次主动锥齿轮相啮合，使从动锥齿轮在主、次两个主动锥齿轮带动下转动，从而将二个平行路径的动力合为一个动力。

所述从动锥齿轮的双面齿的螺旋方向分别设为两个相反的螺旋方向，并分别与主、次两个主动锥齿轮的轮齿螺旋方向相对应，以便使两个旋转方向相反的主动锥齿轮能够带动其一同转动，实现将二个平行路径的动力合为一个动力的目的。

所述主、次两个主动锥齿轮分别通过一对背靠背的圆锥滚子轴承及一个轴承座和一个导向轴承，以跨置式的支承形式安装于减速器壳体的两个座孔中，且在圆锥滚子轴承座和减速器壳体之间有调整垫片。

所述与从动锥齿轮相连的差速器壳，从动锥齿轮两侧与左右差速器壳相连，通过两个大端向内的圆锥滚子轴承，支承于减速器壳的座孔内，圆锥滚子轴承两端有两个调整螺母，通过调整螺母可以调整圆锥滚子轴承的预紧度，配合主、次两个主动锥齿轮的滚子轴承座及减速器壳之间的调整垫片，可以方便的调整两个主动锥齿轮和从动齿轮的齿侧间隙和齿面接触区的位置。

所述从动锥齿轮两侧与左右差速器壳相连，用螺栓将其紧固在差速器壳中间，从而将动力由从动齿轮直接传给差速器轴、行星齿轮，经半轴齿轮输出，完成交错轴之间的动力输出。

本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：采用上述方案，即通过使用动力分流、合流的传动装置，改善了传统的主减速器的结构，充分利用分、合流传动的特性，尤其是通过从动锥齿轮的两面轮齿分别与主、次两个主动锥齿轮的啮合，在传递动力的过程中，使啮合部位产生的轴向力大小相等，但方向相反，从而相互抵消，故从根本上解决了从动锥齿轮偏移的问题，有利于提高了从动锥齿轮的支承刚度，保持锥齿轮副有良好的啮合状况。具体效果体现如下：

①由于锥齿轮副承载能力成倍的提高，有利于采用较小的主动锥齿偏置距和较小螺旋角，从而降低了齿面间的接触应力和减小了轴承的轴向推力，显著地提高了单级减速器的传动效率和齿轮的疲劳寿命。

②由于传动齿轮和主动锥齿轮都是成对的安装形式，传动所产生的轴向力得到较好的平衡，使传动平稳、噪音减小。有助于改善锥齿轮副的啮合状况。

③由于有两对锥齿轮副同时啮合工作从动齿轮不会发生轴向偏移，又减小应力集中，能够同时保证两对主、从动锥齿轮有良好的啮合状况，有利于采用较宽的齿轮宽度，所以主减速器所能传递的最大转矩是同等直径从动锥齿轮的两倍以上，延长了锥齿轮副使用寿命和可靠性。

④从动锥齿轮的两侧轮齿在传递动力的啮合部位产生轴向力大小相等方向相反，可以相互抵消，减小了从动锥齿轮支承的圆锥滚子轴承的载荷，减小差速器总成的质量，使两侧的轴承承受载荷相等，提高了从动锥齿轮的支承刚度，减速器传动更加平稳，在保证足够从动锥齿轮的支承刚度要求时，可以适度减小从动锥齿轮支承圆锥滚子轴承的预紧度，提高了传动效率，延长了圆锥滚子轴承的使用寿命和维修保养的调整周期。

⑤由于双主动锥齿轮减速器传递扭矩的能力成倍提高，能够保证车辆具有足够理想的离地间隙，提高了车辆的通过性。所以，本发明提供的主减速器，尤其适用大功率的货车、牵引车和高性能大客车。还可广泛用于铁路机车、拖拉机和直升飞机的中央传动器等领域。

附图说明

图1是现有的中桥单级减速主减速器的传动方式示意图；

图2是现有的主减速器和轮边减速器双级减速器传动方式示意图；

图3是本发明的双主动锥齿轮减速装置的传动方式示意图；

图4是图3的A向视图；

图5是图3的B向视图；

图6是图3中C向视图；

图7是本发明的主减速装置结构剖视图；

图8为图7的E-E视图；

图9为图7的D-D视图；

图10是本发明的另一主减速装置结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，但本发明的内容并不局限于此。

均载行星齿轮壳47的外部通过螺母1、连接凸缘2、油封3、油封座4、轴承5安装在均载机构外壳6内，该外壳通过螺钉8、轴承9与中间传动齿轮壳41相连，均载行星齿轮壳47的内部装有太阳齿轮46、43，行星齿轮45及十字轴44，其中，太阳齿轮46通过花键7与主动锥齿轮18尾端相连，主动锥齿轮18通过锁紧螺母10、滚针轴承14穿在中间齿轮12内，以便主动锥齿轮18在太阳齿轮46驱动下而转动，从而构成第一路动力输出路径，太阳齿轮43通过花键7与滑动套装在主动锥齿轮18上的空心半轴套42相连，空心半轴套42通过花键11与中间传动齿轮12相连，中间传动齿轮12与另一中间传动齿轮39啮合，中间传动齿轮39通过螺母40固定在次主动锥齿轮35上，以便次主动锥齿轮35在太阳齿轮43驱动下而转动，从而构成与第一路动力输出路径相平行，且扭矩相等、旋转方向相反的第二路动力输出路径，中间传动齿轮12、39安装在中间传动齿轮壳41的空腔13内，中间传动齿轮壳41通过螺钉与减速器壳21相连，主动锥齿轮18、次主动锥齿轮35分别通过轴承座38及其内的圆锥滚子轴承组15、17及垫片16、37安装在减速器壳21的座孔36内，两主动锥齿轮18、35的首端分别通过导向轴承19、卡环20、螺柱33及导向轴承盖34固定在减速器壳21上，如图9，从而使主、次两主动锥齿轮18和35跨置支撑在减速器壳21的座孔36内，两主动锥齿轮18、35的轮齿分别与从动锥齿轮24的轴向双面轮齿48、50啮合，如图7，从动锥齿轮24还可由两个背靠背的锥齿轮组合而成，其中从动锥齿轮24的主面轮齿48与主动锥齿轮18的轮齿49啮合，从动锥齿轮24的旋转方向是g，其主面轮齿48的螺旋方向为右旋，对应地主动锥齿轮18的旋转方向是f，其轮齿49的螺旋方向为左旋，如图3、图5、图6，从动锥齿轮24的次面轮齿50与次主动锥齿轮35的轮齿51啮合，从动锥齿轮24的旋转方向是g，其次面轮齿50的螺旋方向为左旋，对应地次主动锥齿轮35的旋转方向是d，其轮齿51的螺旋方向为右旋，如图3、图4、图6，以便使两个旋转方向相反的主动锥齿轮18、35能够带动从动锥齿轮24一同转动，实现将二个平行路径的动力合为一个动力的目的，从动锥齿轮24两侧与左右差速器壳23相连，用螺栓25将其紧固在中间，通过两个大端向内的圆锥滚子轴承22，支承于减速器壳21的座孔内，用轴承盖26通过螺栓27把圆锥滚子轴承22紧固于减速器壳21的座孔中，圆锥滚子轴承22两端有两个调整螺母30，通过调整螺母30可以调整圆锥滚子轴承22的预紧度，配合主、次两个主动锥齿轮的滚子轴承座38及减速器壳21之间的调整垫片37，可以方便的调整两个主动锥齿轮18、35和从动锥齿轮24的齿侧间隙和齿面接触区的位置，从动锥齿轮24的内缘设有六个孔槽54，其上设有行星齿轮28的差速器轴32对应置于孔槽53中，如图8，两个半轴齿轮31及垫片29分别安装在左、右差速器壳23内，从而将动力由从动齿轮24直接传给差速器轴32、行星齿轮28，经半轴齿轮31输出，完成交错轴之间的动力输出，如图7。

图10中，除主动锥齿轮18、次主动锥齿轮35的尾部分别通过圆柱滚子轴承52悬臂支撑于中间传动齿轮壳41上，同时取消两主动锥齿轮首端的导向轴承15、卡环20、螺柱33及导向轴承盖33外，其余结构均与图7相同。

Claims (8)

1、一种主减速装置，包括行星齿轮均载机构，由其驱动的传动齿轮和主动锥齿轮，与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮，与从动锥齿轮相连的差速器，其特征在于行星齿轮均载机构中的太阳齿轮之一与主动锥齿轮相连，太阳齿轮之二通过轴套与相互啮合的两中间传动齿轮之一相连，另一中间传动齿轮与次主动锥齿轮相连，主动锥齿轮和次主动锥齿轮均与一个带双面齿的从动锥齿轮相连。以便通过行星齿轮均载机构和一对相互啮合的传动齿轮，将动力平均分为旋转方向相反、转矩相等的二个平行路径的动力，并分别传递给主动锥齿轮和次主动锥齿轮，再通过主、次两个主动锥齿轮与带双面齿的从动锥齿轮的啮合，把二个平行路径的动力合为一个动力，动力由从动锥齿轮直接传给差速器轴、行星齿轮，经差速器的半轴齿轮输出，从而完成交错轴之间的动力输出，并克服从动锥齿轮的轴向偏移。

2、根据权利要求1所述的主减速装置，其特征在于所述行星齿轮均载机构中的太阳齿轮之一通过其内的连接件与主动锥齿轮尾部相连，使主动锥齿轮在太阳齿轮的带动下而转动，从而构成第一路动力输出。

3、根据权利要求1所述的主减速装置，其特征在于所述行星齿轮均载机构中的太阳齿轮之二通过其内的连接件与滑动安装于主动锥齿轮尾部的空心半轴套一端相连，该半轴套的另一端通过连接件与滑动安装在主动锥齿轮上的中间传动齿轮相连，该中间传动齿轮与固定在次主动锥齿轮上的另一个中间传动齿轮相连，使次主动锥齿轮在太阳齿轮带动下而转动，从而构成与第一路动力输出路径相平行，且扭矩相等、旋转方向相反的第二路动力输出路径。

4、根据权利要求1所述的主减速装置，其特征在于所述从动锥齿轮的轴向方向上分别设有第一面齿和第二面齿，其中第一面齿与主动锥齿轮相啮合，第二面齿与次主动锥齿轮相啮合，使从动锥齿轮在主、次两个主动锥齿轮带动下转动，从而将二个平行路径的动力合为一个动力。

5、根据权利要求1所述的主减速装置，其特征在于所述从动锥齿轮的双面齿的螺旋方向分别设为两个相反的螺旋方向，并分别与主、次两个主动锥齿轮的轮齿螺旋方向相对应，以便使两个旋转方向相反的主动锥齿轮能够带动其一同转动，实现将二个平行路径的动力合为一个动力的目的。

6、根据权利要求1所述的主减速装置，其特征在于所述主、次两个主动锥齿轮分别通过一对背靠背的圆锥滚子轴承及一个轴承座和一个导向轴承，以跨置式的支承形式安装于减速器壳体的两个座孔中，且在圆锥滚子轴承座和减速器壳体之间有调整垫片。

7、根据权利要求1所述的主减速装置，其特征在于所述与从动锥齿轮相连的差速器壳，通过两个大端向内的圆锥滚子轴承，支承于减速器壳的座孔内，圆锥滚子轴承两端有两个调整螺母，通过调整螺母可以调整圆锥滚子轴承的预紧度，配合主、次两个主动锥齿轮的滚子轴承座及减速器壳之间的调整垫片，可以方便的调整两个主动锥齿轮和从动齿轮的齿侧间隙和齿面接触区的位置。

8、根据权利要求1所述的主减速装置，其特征在于所述从动锥齿轮两侧与左右差速器壳相连，用螺栓将其紧固在差速器壳中间，从而将动力由从动齿轮直接传给差速器轴、行星齿轮，经半轴齿轮输出，完成交错轴之间的动力输出。

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