CN101191531A

CN101191531A - 差动齿轮行星减速方法及装置

Info

Publication number: CN101191531A
Application number: CNA2006101634283A
Authority: CN
Inventors: 欧仁伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-06-04

Abstract

本发明涉及机械工程齿轮行星减速方法和装置。特别是差动齿轮行星减速方法及装置。本发明是利用齿轮加工变位技术手段，将同一直径尺寸同轴安装的两齿轮的齿数差，在行星轮作用下，完成减速的差动齿轮减速方法和装置。可构成NGN、WGW、NGNGW型减速机构和变速机构。主要特点是差动齿轮行星减速机的传动比范围大从个位到千位。结构简单、性能优良、输出扭矩大、工作可靠、效率高、适用性强，具有自锁功能。

Description

差动齿轮行星减速方法及装置

本发明涉及机械工程中齿轮行星减速方法和装置，特别是差动齿轮行星减速方法及减速装置。

现有机械工程齿轮行星减速装置及减速机，受本体结构影响，分别存在以下不足：

1、NGW型减速机构，传动比太小。采用两级或三级，机构复杂，装配、维修困难。

2、N及少齿差型减速机构，传递功率小，且需曲拐，柱销、滑块以及浮动盘等辅助机构才能完成减速及功率的传递。

3、NN型、WW型，传动效率低，适用性差。

4、NGWN型结构复杂、工艺性能差、效率低。

本发明目的之一是克服上述各类齿轮行星减速机之不足，提供一种差动齿轮行星减速方法。本发明的上述目的是通过如下方式达到的。

变位齿轮是机械工程中应用十分广泛的实用技术，其主要功能：

1、避免齿轮的根切；

2、提高齿轮的承载能力；

3、配凑中心距；

4、修复旧齿轮。

其中(3)配凑中心距的功能是在两齿轮模数相同的状况下，为保证相互啮合齿轮的传动比和两齿轮装配中心距。引进变位技术加工齿轮，在不改变两齿轮齿数状况下，使齿轮的外(内)园直径尺寸增大或减少。

换而言之，在标准圆柱齿轮的齿数Z，同一外(内)圆直径尺寸上，同一模数引进变位技术，可加工齿数Z±n个齿数的齿轮。(n数需遵循变位技术规范和实际情况而定)

例如：齿数Za＝100标准齿轮的外(内)圆直径尺寸，相同模数，可加工变位齿轮Zb＝90-110的齿轮。且不影响齿轮的正常使用，采用正变位系数时，可提高齿轮的承载能力。

如果将Za＝100，Zb＝99内圆直径尺寸和模数一致的两内齿轮同轴安装，基中Za固定，Zb可转动，用另一同模数Zc＝50行星齿轮与Za.Zb啮合。见图一，在外力作用下，Zc沿Za和Zb两齿轮内圆滚动，受固定齿轮Za约束产生自转，作用于齿轮Zb。行星齿轮Zc每旋转一周，自转2周，与固定齿轮Za啮合100齿，同时与活动齿轮Zb啮合100齿，但活动齿轮Zb仅99齿。势必要使活动齿轮旋转一个角度(360°/99)，以补偿一齿数差。行星轮旋转99周，活动齿轮才旋转一周。将行星齿轮Zc行为输入端，活动齿轮Zb为输出端，可完成减速功效。

利用齿轮加工变位技术，使同一尺寸、相同模数、同轴安装的两齿轮和行星齿轮的运动产生的齿数差，完成的减速传动，称：差动齿轮行星减速。

其传动比：

i = \frac{Zb}{Za - Zb}

Za＞Zb输出方向为正

Za＜Zb输出方向为负

如将固定齿轮Za设计为105齿(负变位)，活动齿轮Zb设计为95齿(正变位)，通过行星齿轮传动，可产生10齿齿数差。即

i = \frac{Zb}{Za - Zb}

i = \frac{95}{105 - 95} = 9.5

固定齿轮和活动齿轮遵循变位齿轮设计规则可互为正、负变位齿轮，以增加齿差，适应不同传动比。亦可将每一齿齿差为一个工作段，设置一个相互啮合工作行星齿轮，形成多点啮合。以增大输出扭矩和功率。

必要时，增设太阳轮，增大传动比或改善其工艺性能。其传动比为NGW与NGN两传动比之乘积。

i = i \begin{matrix} b \\ ah \end{matrix} \times i \begin{matrix} b \\ hc \end{matrix}

根据行星传动的类型划分；差动齿轮行星传动型式由一个公用齿轮与两内齿轮啮合，应为NGN型。在NGN型结构型式中添加太阳轮，一个公用齿轮有两个内啮合和一个外啮合，应为NGNGW型。

本发明目的之二：是克服上述各类行星齿轮减速机之不足，提供两种差动齿轮行星减速机构和其他差速、变速机构。

1、NGN型差动齿轮行星减速机。见图二，由外壳及固定齿轮a，行星架及行星齿轮H，活动齿轮b及输出轴、输入轴等组成。

结构特径是：行星齿轮同时内啮合固定齿轮和活动齿轮，两个内齿轮在同一直径尺寸利用变位技术，设计一定的齿数差。工作时，由输入轴带动行星架及行星齿轮绕内齿齿轮旋转，行星齿轮受固定齿轮的约束产生自转，作用于活动齿轮，行星齿轮每旋转一周使固定齿轮和活动齿轮产生一个齿数差，致使输出轴产生一个角度差，周而复始，完成变速，输出转速和扭矩。

如输出扭矩小，可将H设计偏心轮轴齿轮。

2、NGNGW型差动齿轮行星减速机。见图三，它由太阳轮a，行星轮d支架H，外壳及固定内齿轮b，活动内齿轮c组成。由a、H、b构成现有NGW型第一级减速机构。NGW减速机由行星架变速输出，作为NGN型差动行星减速机构的输入。由此构成，b、H、c的NGN型第二级减速机构。在同一空间的变速机构也可看作一级变速。

3、将(NGN)型变速机构用于工程机械的差速器，将大大简化机构、减小体积、降低成本，减少使用中的故障率。见图四：同样(NGN)差速器由行星支架及行星齿轮H，外壳及固定齿轮a、活动齿轮b组成。A-输入，B-输出，H静止或调速动力输入。

工作时，外壳及固定轮a旋转带动行星轮高速旋转作用于活动齿轮同向旋转，由于两个内齿轮相差一个齿数差。在旋转中活动齿轮b比固定齿轮稍滞后一个角度差，形成输入A与输出B的差速。

\begin{matrix} H \\ ab \end{matrix} = \frac{b}{a - b}

例：设Za＝98齿，Zb＝100齿，外壳及Za旋转，带动Zb同向旋转，因两个齿轮相差一个齿数差，根据(NGN)变速原理，每旋转一周Zb转滞后Za轮二齿，即360°/50的角度差；Za旋转50周，Zb旋转49周，滞后一周。当a旋转数为2500时，b轮差转速为

Δn = na \times i \begin{matrix} H \\ ab \end{matrix}

i = \frac{b}{a - b}

i＝-50

Δn = na \times (- \frac{1}{50}) = 2500 \times (- \frac{1}{50}) = - 50

图5是在用定型产品JC-80/50双级2K-H差速器简图。

差速器基本构件之间的运动学关系可用下式表示：

Δn = \frac{{na}_{1} - nb}{i \begin{matrix} b \\ a_{1 H} \end{matrix}}

式中：na₁-高速级太阳轮轴转速：

nb-壳体(或转鼓)转速

Δn--转鼓与螺旋之间的差转速，其值为Δ＝n_H-n_b，式中n_H是低速级行星架(俗称输出轴)的转速。

例：高速级太阳轮轴固定，即na₁＝0，壳体转速nb＝2500转/分时，求差转速Δn和低速级行星架转速nH。

解：

主要特点：

1、利用齿轮加工变位技术，使用同一尺寸二齿轮形成齿数差。在行星作用下完成减速的差动减速机构。

2、变速范围大。不同的设计和结构，传动比从个位到千位。

3、结构简单、体积更小、重量轻。可嵌入各种执行机构，也可利用因内齿轮工作，空间大，行星轮设计为少差齿曲拐传动方式，将动力机构(如小型电机)嵌入偏心齿轮心部。

4、结构性能好，输出扭矩大，工作可靠，效率高，适用性强。

5、特有的自锁功能，是其它各类齿轮减速机所不具备的。

Claims

1.利用齿轮加工变位技术，使用同一尺寸同轴安装的两齿轮齿数差，在行星轮作用下完成减速的差动齿轮行星减速方法及减速机构。

2.由权利1所述方法和机构形成的NGN型、WGW型、NGNGW型减速机构。

3.由权利1、2所述方法和结构构成其它差速机构和变速机构。

4.如权利1、2、3所述结构变形构成其它实用机械构件，如柱销、齿链等传动型式构成的装置。