CN101813166A - 三环内摆线减速机 - Google Patents

Abstract

将三环减速器中的环板上的内齿轮的渐开线齿改为短幅内摆线齿中的一种新型齿——环摆齿，中心的太阳轮改为针轮，环摆齿与针轮上的滚针齿互相啮合传动。这样就形成了一种新型的减速器——三环内摆线减速器。渐开线齿轮的轮齿间存在滑动，弯曲，不能安装轴承。环摆齿之间没有滑动，没有弯曲，并且可安装滚针。因此，它在传动大功率，传动效率，低噪音的数据指标是减速器中的第一名，超过三环减速器和摆线针轮减速器，它传动路线短，体积小，制造成本低，可靠性高，维修性好，寿命高，是减速器中最好的。它的一级传动比可达到120，最大功率超过万千瓦，传动效率超过0.97，所用滚针是标准件，可经常更换，它可广泛用于汽车，飞机，箭船，风力发电，海洋发电，潜水艇，冶金，化工，轻工，国防等诸多领域。

Description

三环内摆线减速机

[0001] 技术领域：一种新型的减速机-三环内摆线减速机

[0002] 背景技术：众多减速机中，一级传动的传动的传动比达到100，传动效率超过0.95 的传动装置只有少齿差传动器中的三环减速器和摆线减速器。三环减速器由于使用了简 支梁机构，因而实现了大功率传动。所有的渐开线齿轮（包括各种行星减速器，少齿差减 速器，如三环减速器）的齿轮都有齿间滑动，因此效率低下。而摆线针轮实现了齿间纯滚 动，但使用了 W机构拄销传动，无法 使用简支梁机构，因此效率更加低下，无法实现大功率 传动。W机构就是输入轴传动摆线轮，再通过输出轴上的销盘上的销轴传动输出轴，由于销 轴的直径比输出轴的直径小得多，又不是直接传动，造成效率低下，不能传动大功率是必然 的。摆线针轮的针齿容易弯曲，容易与针套胶合。渐开线齿轮也存在齿弯曲。机械传动中 最理想的状态是齿轮的齿不存在弯曲，齿间为纯滚动，无滑动，甚至在每个齿轮的齿间安装 轴承。同时用简支梁的形式将动力输入输出。只有将摆线减速器W柱销机构除掉后才能提 高传动效率。摆线针轮传动和三环传动都不能作增速传动。目前，世界上一级传动比超过 25，传动效率超过0. 8的增速器，尤其是大功率的增速器还没有。

[0003] 发明内容：本发明的目的是要发明一种适用于大中小各种功率和传动比，既有三 环减速器的简支梁传动，大功率的优点，又有摆线针轮的纯滚动，低噪音的优点。既没有渐 开线内齿轮不能磨齿，齿间滑动，震动，噪音，又没有摆线针轮的W柱销机构。即可减速，也 可增速，传动路线短，重量轻，造价低的减速器。发明一种齿轮的轮齿之间可安装轴承，无滑 动，纯滚动，不存在弯曲。轮齿可以磨销。传动效率达到百分之九十九，传动比可以超过一百 的减速器。

[0004] 本发明的目的是这样实现的：将二环，三环，四环或多环减速器中的环板上的内渐 开线齿改为短幅内摆线齿，将太阳轮改为针轮。

[0005] 因此，将这里的减速器的环板上的短幅内摆线齿定义为环摆齿，其具有环摆齿的 环板称为环摆，其传动称为环摆传动。

[0006] 环摆上的环摆齿的齿数比针轮上的针孔数必须至少大于1。环摆是内齿轮，针轮 安装在环摆齿内。针轮上的针齿由滚针组成，针轮上环摆之间多数情况下安装隔环。滚针 与针孔之间可以安装半滚针轴承或滚针。如果不安装隔环，并且在针孔中安装整根滚针，就 必须做到环摆的齿数与个数相同，否则，虽然可以传动，但环摆齿与滚针之间将产生滑动摩 擦，引起效率低下。

[0007] 摆线针轮传动与环摆传动的原理与设计是两个不同的体系。环摆传动不存在滚针 弯曲，因此只对齿面接触强度进行计算，并可作成硬齿面。因为滚针及半滚针轴承是标准 件，可更换。因此，环摆齿面需作得更硬一些，并需要磨削和表面热处理。按照环摆理论设 计的环摆磨削后在一般的配合下，无论是间隙配合，过度配合，还是过盈配合都不会产生根 切，同时不要转角修形。

[0008] 平行高速曲轴可以是两根，三根，四根或多根。使用两根平行高速轴有死点，因此 传动不平稳。使用三根以上平行高速轴无死点，传动平稳，有利于动平衡，环摆可以安装两 块，三块，四块或多块。[0009] 附图说明：附图1为装配图，附图2为环摆的零件图，图3为针轮的零件图，附图4为压环，附图5为一个针轮，多个压环方案。

[0010] 具体实施例如下：在图1中，有以下零件：1_低速轴，2-端盖，3-针轮（如图3)，4-端板，5-压环，6-环摆（如图2)，7-端盖，8-平行高速轴，9-箱体，10-端盖，11-端盖， 12-隔环，13-平行高速轴。

[0011] 其中，平行高速轴（8)和（13)是一根整体的曲轴，曲轴上的三个偏心距都是A，互 相相差120度，中间的曲轴直径比两端的曲轴直径大，约大于或等于4A，也可以使用由偏心 套和键组成曲轴的老技术。

[0012] 三块环摆（6)安装在两根平行高速轴（8)和（13)上，中心穿入针轮（3)，针轮（3) 与低速轴（1)固定安装，环摆（6)如图2所示，针轮（3)如图3所示，其两端安装端板（4)， 端板（4)用弹性卡环（B7)做轴向固定。环摆（6)之间安装压环（5)，针轮（3)的针孔中安 装主滚针(B5)，主滚针(B5)安装在副滚针(B8)上，(B8)之间安装隔环(12)。隔环(12)可 以是一个环，也可以是若干片。将以上零件安装在箱体（9)上，并用端盖（7)，（10)，（11)， (2)固定。本专利中的低速轴（1)形成的简支梁机构，没有摆线针轮的W柱销机构，因此 在传动功率上是同样尺寸的摆线针轮几十倍，传动效率也比摆线针轮高，可以达到0. 99以 上，这就为多级传动准备了条件，三级传动的总效率仍然在0. 97以上。

[0013] 在所有减速器中，除本专利外，只有三环减速器实现了大传动比大功率传动。但是 它的环板中心的内齿轮与中心齿轮啮合的齿数只有很少的几个齿啮合，而环摆传动中的环 摆齿全部在啮合状态，每块环摆有半数在动力传动状态，半数在脱离状态。例如内齿轮齿数 为87，中心齿轮齿数为86的三环减速器只有7个齿在啮合状态。而环摆轮齿数为87，针轮 针齿為86的环摆减（增）速器有43个针齿与其中一块环摆在动力啮合传动状态，三块环 摆共有129个针齿处在啮合状态，是老产品的中心齿轮与内齿轮啮合齿数的十七倍。中心 齿轮的圆柱渐开线齿存在弯曲折断，而环摆传动不存在环摆齿弯曲，因此同样尺寸的环摆 齿的强度是十倍于三环减速器。将针轮（3)与低速轴（1)做成一体，则其直径是同样尺寸 的摆线减速器中的W柱销机构的直径的数倍，因此其传动功率和转矩也是同样尺寸的摆线 减速器的百倍。目前三环减速器的最大功率不超过两千千瓦，摆线减速器最大功率二百千 瓦。美国在直升飞机传动装置时采用四片摆线轮以保证输入轴动平衡，传动功率205kw，转 速2000r/min。而环摆传动采用三片各自相差120度的环摆用于保证动平衡，其功率可达数 千千瓦。其相同功率的三环内摆线减速器，是目前直升飞机上使用的主减速器重量的十分 之一，这对于直升飞机的飞行性能将大为改观。我国正在制造的米-26直升飞机的功率是 2X7500千瓦，我们还不能掌握主减速器的核心技术秘密，而三环内摆线减速器可轻而易举 地超过这一功率，并且重量只是原设计的十分之一。同样，将其应用在我国正在制造的商用 大飞机也可得到良好的效果。在飞机的涡轮风扇发动机的风扇与低压压气机，低压涡轮之 间安装一个上万千瓦的三环内摆线减速器，（见《航空知识》2009年第一期36页）使风扇 与低压压气机，低压涡轮均工作于最佳转速，就可低油耗，高效率，减轻重量等。三环内摆 线减速器既可以做成盘状，安装在直升飞机上，也可以做成筒状，尤其是中间可提供一个空 的管状空间，可供飞机的涡扇发动机的内外涵道使用。国产摆线减速器最大功率不超过45 千瓦。如果使用环摆传动技术，就可超过国外最先进技术。我们知道，圆柱齿轮的内齿轮是 不能磨销加工，因此精度较差。由于行星齿轮各组成零件不可避免地存在加工误差，装配误差和运转中受力变形等因素的影响，各行星轮的受载实际上是不一样的。随着制造精度的 提高，合理均载机构的采用后，各行星齿轮受载不均有所改善，但仍或多或少的存在，尤其 是高速旋转时，甚至无法运行。在环摆传动中，全部滚针都在动力啮合状态，每一块环摆有 一半滚针在动力传动状态，在这一半滚针中，那些直径较大的滚针承受的传动力多一些，反 之，则少一些。经过一段时间的磨合，就会使滚针直径和环摆齿更均勻受力，可以说，越磨越 均勻，当间隙小一些时，更可得到金属变形的补偿，达到非常理想的间隙配合。滚针是廉价 的标准件，磨损后可以更换，非常方便，经久耐用。三块环摆无需均载机构即可达到动平衡， 尤其在高速旋转时表现更出色。将其在舰船上使用会得到很好的效果。将其在潜艇上使 用，就可因噪音很小因而不易被监测到。风力发电之所以造价昂贵主要是没有合适的增速 器，和上述的直升飞机一样，只能使用两级行星齿轮减速机增速，制造比较困难，造价较高。 即使这样，一般减速机企业也无法制造，只能用最原始的三级定轴传动减速器，使得减速器 的成本，体积，重量都比较大。如果使用环摆技术，只需一级传动便可解决这一难题，而且体 积，重量，成本都很低。

[0014] 说明书附图1是最常见的立式三环内摆线减速器。图2是环摆（6)，图3是针轮 (3).

[0015] 由以上的三环内摆线减速器的结构可以看出，它是所有一级减速器中在传动功 率，传动效率，传动比方面都是最高的，噪音是最低的。

[0016] 三环内摆线减速器可以作成卧式，也可作成立式。

[0017] 使用三根平行曲轴时可以有效地消除死点，使得传动更平稳。

Claims (6)

1. 一种新型的减速器——三环内摆线减速器，它由低速轴(1)，端板(4)，几个端盖(7)，(10)，(11)，和(2)和箱体(9)组成，其特征是：它还由几个针轮(3)，压环(5)，数根平行高速轴(8)和(13)，几个环摆(6)，几块隔环(12)，环摆(6)的周围安装在数根平行高速轴(8)和(13)上，其中部的环摆齿与针轮(3)上的滚针啮合传动，并且环摆(6)在外，针轮(3)在内，针轮(3)的针孔内安装主滚针(B5)和副滚针(B8)，主滚针(B5)就是针轮(3)的齿，针轮(3)，主滚针(B5)和副滚针(B8)的端部之间安装隔环(12)，环摆(6)的齿数大于针轮(3)的齿数，针轮(3)的两端用端板(4)或其他方式做轴向固定，端板(4)用卡环(B7)或其他零件，如螺母进行轴向固定，针轮(3)与低速轴(1)固定安装，平行高速曲轴(8)输入，并且与平行高速轴(13)共同传动环摆(6)作平动，环摆(6)与针轮(3)啮合减速传动，并通过低速轴(1)减速输出，也可以从低速轴(1)和针轮(3)输入，针轮(3)与环摆(6)增速啮合传动，并通过平行高速曲轴(8)高速输出。
2. 2.根据权利要求1所述的装置，该装置其特征是：可以卧式安装，也可以立式安装。
3. 3.根据权利要求1所述的装置，其特征是：环摆的个数与环摆的齿数相等时也可以不 安装隔环（12)，同时在针轮（3)的每个针孔中使用一整根主滚针（B5)和整根副滚针（B8)， 以及使用一个针轮（3)。
4. 4.根据权利要求1所述的装置，其特征是：也可以使用半滚针轴承代替副滚针（B8).
5. 5.根据权利要求1所述的装置，其特征是：利用数根平行高速轴（8)和（13)即可实现 与低速轴（1)同轴输入。
6. 6.根据权利要求1所述的装置，其特征是：三个针轮（3)用一个较长的针轮（3)代替 时，针轮(3)开槽，槽内安装隔环（12)。

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