CN1012206B - 双输入外齿式行星变速器 - Google Patents

Abstract

一种双输入外齿式行星变速器，它采用以转臂轮(3)和中心轴(1)上的一只太阳轮(10)来输入来自二个动力源的动力，这二股输入动力在行星轮系的双联齿轮上合成，双联齿轮的端齿轮(4)与中心轴(1)上的另一只太阳轮(5)相啮合，将合成后的动力输出。中心轴(1)采用整体式结构，太阳轮(10)与其固定连接，太阳轮(5)和转臂轮(3)通过轴承被固定在中心轴(1)上，与其呈可相对转动的连接。本发明的优点是动力传输路线合理，机械效率高，整机刚性好，配合精度高。

Description

本发明涉及功率传递变速器，是一种所有齿轮为外齿式齿轮的行星变速传动装置，它同时接受来自二个动力源的动力输入，只要改变动力输入源的轴转速、转向、或停止某一动力源的动力输入，就可以在其输出端获得多种变转速、变功率、恒扭矩的输出。

在现有的外齿式行星变速传动装置中，由于动力传输路线布置不合理、中心轴采用分体式（如US2，662，422和US2，578，015以及DT2，536，583），存在着机械效率低，自锁范围很大、设计时齿数选择范围很小，一般只可用于传递运动，而不宜用于传递大的功率。由于分体式中心轴的刚性差，齿轮动态配合精度亦差，工作时噪声大。在功率传输型变速器中采用外齿行星双输入的传动方式时（如US2，578，015）转臂轮与中心轴之间的垂直度是至关重要的，现有技术中的方案难以保证二者之间有良好的垂直关系，从而直接影响到行星轮与太阳轮之间的啮合精度。

本发明的目的是选择出双输入外齿行星变速装置最佳的功率传输路线和传输方式，来提高整个装置的功率传输效率、克服机构自锁现象、使用范围也扩大，使用尽可能简单的传动机构。本发明的另一个目的是提高所述传动置中心轴的刚度，从而提高转臂轮相对于中心轴的垂直度，减少整机工作的噪音。

本发明的任务是这样完成的：

首先是采用由一个太阳轮和转臂轮分别承担来自二个不同动力源的动力输入任务，而由中心轴上的另一太阳齿轮来输出合成的动力。

其次，采用整体式的中心轴结构，提高其刚性，改善转臂轮与中心轴之间的垂直关系。

为了简化轮系的输出机构，采用沿齿轮长方向具有较长长度的太阳齿轮来承担输出动力的任务。

以下，结合附图和实施例对本发明作详尽的描述。

图1是本发明实施例的传动简图，

图2是本发明实施例的结构装配图，

图3是采用本发明变速器的变速箱总成图，

图4是装有本发明的变速器的卷扬机总体布局图。

从图1中可见，右侧的两个箭头（Ⅰ）和（Ⅱ）代表来自外部二个不同动力源的动力输入，它们可以是单速和双速的普通交流感应电机。第一动力输入（Ⅰ）是通过固定在与中心轴平行的另一轴上的齿轮（9）与外齿式大直径的转臂轮（3）相互啮合输入进来的。第二动力输入（Ⅱ）是通过固定在中心轴（1）上太阳齿轮（10）与双联齿轮（行星周转轮）的端齿轮（2）相互啮合输入进来。这二股输入动力在行星双联齿轮上进行速度合成，再通过双联齿轮上的端齿轮（4）与输出动力的中心太阳轮（5）啮合，将合成后的动力外输。变速器的中心轴（1）采用整体式结构，其二端通过轴承被固定于变速箱体的二个端面上，在靠近动力输入（Ⅱ）的中心轴（1）端头上有一太阳齿轮（10）与中心轴（1）相固接，在相反端另一太阳齿轮（5）通过轴承与其呈同轴可相对转动的连接，在中心轴（1）的中央位置，即太阳轮（5）和太阳轮（10）之间的位置上，有一大直径外齿式的转臂轮（3）通过轴承与其呈二者之间可作相对转动的同轴连接。在转臂轮（3）的轮腹平面上枢支有三对行星周围齿轮（即双联齿轮），以轮腹平面为界，双联齿轮的二个端齿轮（2）和（4）呈扁担状跨置在其二侧，端齿轮（2）与太阳轮（10）啮合，承担输入动力（Ⅱ）的任务;端齿轮（4）与太阳轮（）啮合，承担将合成后的动力输出的任务。外界输入的动力（Ⅰ）是通过齿轮（9）与转臂轮（3）的直接啮合，再由转臂轮（3）轮腹平面上安装双联齿轮的轴孔将此动力传递给行星周围轮系的双联齿轮，在其上来自外界动力源的二股输入动力（Ⅰ）和（Ⅱ）进行合成。枢支于转臂轮轮腹平面上行星周转轮（双联齿轮）为三对，它们相对于中心轴（1）的轴心呈中心对称布置，相互之间的圆心角间隔为120°，也就是呈角等分布置。在转臂轮（3）的轮腹平面上安装双联齿轮轴的孔内设有轴承，双联齿轮的端齿轮（2）或（4）与双联齿轮轴呈可拆卸的连接，如采用花键或键连接。太阳齿轮（10）与中心轴（1）二者呈一体加工形成，亦可采用键来固定连接。

为了简化本发明变速器的动力输出部分的机构，本实施例采用一只沿齿长方向具有加长长度的太阳齿轮（5），它既与行星周转轮系的端齿轮（4）相啮合，又同时与外界轮系的齿轮（15）相啮合（见图2和图3）。这样，动力输 出路线大大缩短，结构简化，制造成本降低。

转臂轮（3）和太阳轮（5）是通过轴承固定于中心轴（1）上的，在动力传递上它们是独立于中心轴（1）的，（7）和（8）为轴承间的隔套，调节其长度、拧紧螺母（6），可调节轴承的径向间隙。

图3反映本发明的变速器被装在一个卷扬机的变速箱（16）内的情况，第一输入动力（Ⅰ）通过齿轮（13）与输入齿轮（9）的啮合传抵外齿式行星变速器（14）的转臂轮（3）;第二动力输入（Ⅱ）从变速箱的中央部位输入，即中心轴（1）作为动力输入轴，这二股输入动力在双联齿轮上合成迭加，合成后的动力再经太阳轮（5）与齿轮（15）、（11）与（12）二级减速后输出给卷筒（19）工作。图4显示装有本外齿式行星变速器（14）的卷扬机的动力部分总体布局，制动器（20）控制主电机（17），制动器（21）控制付电机（18）的制动，（19）为钢缆卷筒。

在工作时，控制主、付电机不同的转速、转向或令其中一个停转，即可使卷筒得到不同的工作转速。如主、付电机都是单速的普通电机，则可得到4种工作速度;如主电机为单速电机、付电机为单速绕线式电机，但在转子迥路中串一根大容量工作电阻，则卷筒可得7种工作速度，其中4种是基本速度，3种是短时工作速度;如主、付电机各串一根大电阻，则可得10种工作速度，其中4种是基本速度，6种是短时工作速度;如主、付都是双速电机，则可得12种速度。高速时二个电机同向旋转，主、付电机的功率全部输给卷筒;中速时只开一个电机，只用一个电机的功率;低速时主电机和付电机成反向旋转，从主电机中流出的功率分为二股。一股进入卷筒工作，另一股进入付电机，付电机成为发电机状态。

本发明的变速器有很大的变速范围，从理论上来讲，最高工作速度与最低工作速度之比可任意设计，从实际使用考虑，可取为12-20倍较合适，如低速定为4-5米/分，则高速可设计为60-100米/分。速度变换时，自低至高逐级上升，自高至低也逐级下降，并可带载在吊运过程中变速，变速平稳。

本发明的优点：与现有技术比较，本发明所选择的功率传输路线和方式带来最明显的效果就是使功率传输的效率明显提高，机构不会发生自锁现象，在设计时机构齿轮齿数的取值范围大大扩大。关于中心轴的设计， 现有技术都采用分体式结构，即中心轴为二段悬臂梁，虽然其轴心线是共轴的，但从力学上来讲，在受载时是很难保证这二段中心轴始终是共轴的，会变斜、不成一直线，本发明的中心轴采用整体式结构，属简支梁、与前述的悬臂梁相比，其刚性明显提高，因此，转臂轮（3）与中心轴（1）的垂直度良好，从而周转轮系与太阳轮的啮合精度也被提高，整机效率提高，噪音降低、工作平稳。输出动力的太阳轮（5）采用长型齿轮，它同时与二个齿轮啮合，简化了结构，降低了成本。

Claims (2)

1、一种双输入外齿式行星变速器，它的行星齿轮枢支于一只外齿式的大直径圆柱齿轮(后称转臂轮)的轮腹上，行星齿轮为双联齿轮，呈扁担状跨置在所述轮腹平面的二侧，其特征是：

a、第一输入动力通过固定在与中心轴(1)平行的另一轴上的齿轮(9)与转臂轮(3)啮合输入；第二输入动力通过固定在中心轴(1)上的太阳齿轮(10)与双联齿轮的端齿轮(2)啮合输入，

b、所述的中心轴(1)是整体式结构，在其动力输入端上固定连接有一只输入动力的太阳齿轮(10)，在其相反端(动力输出端)，太阳齿轮(5)通过一只轴承与中心轴(1)呈同轴可相对转动连接，

c、所述行星齿轮的端齿轮(2)与太阳轮(10)相啮合，而端齿轮(4)与太阳轮(5)相啮合，

d、所述的转臂轮(3)通过轴承被固定在中心轴(1)处于太阳轮(5)与太阳轮(10)之间的位置上，它与中心轴(1)呈可相对转动的连接。

2、如权利要求1所述的双输入外齿式行星变速器，其特征是：所述的太阳轮（5）沿齿长方向具有较长的长度，它同时与行星轮的端齿轮（4）以及外界轮系的齿轮（15）相啮合。

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