CN102619946A - 分扭传动结构及其安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种分扭传动结构及其安装方法，该分扭传动结构包括输入装置、输出装置和至少两根弹性轴，输入装置包括输入主动齿轮和与输入主动齿轮啮合的至少两个输入从动齿轮；输出装置包括输出从动齿轮和与输出从动齿轮啮合的至少两个输出主动齿轮；输入从动齿轮连接在对应的弹性轴的第一端，输出主动齿轮连接在对应的弹性轴的第二端。本发明的分扭传动结构的安装方法，通过弹性轴的设计与安装米调节分扭传动结构各支路，不但解决了分扭传动结构的装配问题，还使分扭传动结构的各支路所承载的载荷尽可能接近，从而提高分扭传动结构各支路承载载荷的均衡性。本发明的设计复杂性与制造成本相对较低，而分扭均衡性得到提高。

Description

分扭传动结构及其安装方法
技术领域
本发明涉及分扭传动领域，特别地，涉及一种分扭传动结构。此外，本发明还涉及一种包括上述分扭传动结构的安装方法。
背景技术
分扭传动结构由于制造方面不可避免的误差，各支路上承受的载荷难以相等，即无法使分扭绝对均衡。因此在设计的时候，各分支都应按所有支路中可能出现的最大载荷进行设计，因此，分扭均衡性差的分扭传动就会体积相对较大、重量较重。如果不能保证产品中分扭传动结构具有良好的分扭均衡性，则各分支就会承担超过设计限制的载荷，从而导致其寿命不能满足要求，甚至迅速失效。
目前，提高分扭传动结构的分扭均衡性的主要方法有：
①、利用双斜齿轮或人字小齿轮轴向力的自动平衡能力；
②、完全依靠提高制造和装配精度。
以上两种方法有以下缺陷：1)为保证齿轮链的装配，必须满足一些安装条件，如双斜齿轮以及双联齿轮上的齿轮必须规定精度较高的角向位置关系等，方法②在某种情况下还要求某段分度圆弧长必须是齿轮周节的整数倍；2)各分支的扭转刚性由于不可避免的制造误差而可能相差较大，而扭转刚度是决定分扭均衡性的关键之一。如果各分支扭转刚度差异较大，则其分扭均性自然较差。另外，方法②为了提高分扭精度，每个齿轮都需要进行“唯一”的齿面修形，导致所有齿轮都不具有互换性，这使得产品的制造和维修在技术上很困难，周期长，成本高，无法批量化生产。
这两种方法不但设计复杂、制造成本高，而且分扭的均衡效果并不好。
发明内容
本发明目的在于提供一种分扭传动结构及其安装方法，以解决分扭传动结构设计复杂、制造成本高以及分扭均衡性较差的的技术问题。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种分扭传动结构，包括输入装置、输出装置和至少两根弹性轴，输入装置包括输入主动齿轮和与输入主动齿轮啮合的至少两个输入从动齿轮；输出装置包括输出从动齿轮和与输出从动齿轮啮合的至少两个输出主动齿轮；输入从动齿轮连接在对应的弹性轴的第一端，输出主动齿轮连接在对应的弹性轴的第二端。
进一步地，每一弹性轴的的第一端通过花键对应地连接输入从动齿轮，每一弹性轴的第二端通过花键对应地连接输出主动齿轮。
进一步地，每一弹性轴两端的花键、每一输入从动齿轮的花键及每一输出主动齿轮的花键均为直齿花键。
进一步地，每一弹性轴的第一端的花键齿数与第二端的花键齿数互质。
进一步地，每一弹性轴安装时所需的最大扭转或者相对转动角度θmax的计算如下： θ max = 45 N s 2 + N l 2 MaximumCommonDivisor ( N s , N l ) ; Ns表示弹性轴任意一端的花键齿数，N1表示弹性轴另一端的花键齿数，MaximumCommonDivisor(Ns，N1)表示Ns与N1的最大公约数。
根据本发明的另一方面，还提供了一种分扭传动结构的安装方法，对上述的分扭传动结构进行安装，包括以下步骤：步骤一：安装好任意一根弹性轴；步骤二：取任意一根待安装的弹性轴；步骤三：确定步骤二的待安装的弹性轴的初次试装相对角向位置；相对转动待安装的弹性轴和与待安装的弹性轴相对应的输出主动齿轮或相对转动待安装的弹性轴和与待安装的弹性轴相对应的输入从动齿轮，使得待安装的弹性轴的花键与输出主动齿轮或输入从动齿轮的对应花键能够正确配合，此时的花键的试装相对角向位置为待安装的弹性轴相对输出主动齿轮或输入从动齿轮的初次试装相对角向位置；步骤四：保持试装相对角向位置不变，在待安装的弹性轴的最大扭转或者相对转动角度θmax的范围内，将待安装的弹性轴尝试安装；当待安装的弹性轴能装配到位时，则完成待安装的弹性轴的安装，否则进行下述的步骤五；步骤五：相对转动待安装的弹性轴和与待安装的弹性轴相对应的输出主动齿轮或相对转动待安装的弹性轴和与待安装的弹性轴相对应的输入从动齿轮，使得待安装的弹性轴的第二端花键或第一端花键与相应输出主动齿轮或对应的输入从动齿轮的对应花键能够重新正确配合，达到新的试装相对角向位置，然后重复步骤四；步骤六：重复步骤二至步骤四，直至所有弹性轴安装完成。
进一步地，步骤一中安装好的第一根弹性轴在其安装完毕后直到第二根弹性轴试安装前没有扭转角度。
进一步地，步骤四中在待安装的弹性轴的最大扭转或者相对转动角度θmax的范围内，可采取转动对应的输入从动齿轮或对应的输出主动齿轮、扭转待安装的弹性轴、或者扭转待安装的弹性轴与转动齿轮相结合的方式，并在此过程中，将待安装的弹性轴尝试安装。
进一步地，步骤四中的试装相对角向位置包括步骤三的初次试装相对角向位置或步骤五中的新的试装相对角向位置。
本发明具有以下有益效果：本发明的分扭传动结构，通过弹性轴的设计与安装米调节分扭传动结构的各支路，以较简单的方式解决了分扭传动结构的装配问题，并使分扭传动结构的各支路所承载的载荷尽可能接近，提高分扭传动结构各支路承载载荷的均衡性。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的分扭传动结构的结构示意图；以及
图2是本发明优选实施例的分扭传动结构的安装方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖多种不同方式实施。
参见图1，本发明的较佳实施方式提供了一种分扭传动结构，该分扭传动结构包括输入装置9和输出装置10，输入装置9和输出装置10通过弹性轴连接。
输入装置9包括输入主动齿轮1和与输入主动齿轮1啮合的至少两个输入从动齿轮。在本实施方式中，输入从动齿轮包括第一输入从动齿轮2和第二输入从动齿轮3，第一输入从动齿轮2和第二输入从动齿轮3相互之间不接触。第一输入从动齿轮2的轮毂内设置有第一内花键21，第二输入从动齿轮3的轮毂内设置有第二内花键31。
输出装置10包括输出从动齿轮8和与输出从动齿轮8啮合的至少两个输出主动齿轮。在本实施方式中，输出主动齿轮包括第一输出主动齿轮6和第二输出主动齿轮7，第一输出主动齿轮6和第二输出主动齿轮7相互之间不接触。第一输出主动齿轮6的轮毂内设置有第三内花键61，第二输出主动轮7的轮毂内设置有第四内花键71。
每一弹性轴的第一端通过花键连接对应的输入从动齿轮，每一弹性轴的第二端通过花键连接对应的输出主动齿轮。优选地，每一弹性轴两端的花键、每一输入从动齿轮的花键及每一输出主动齿轮的花键均为直齿花键。
弹性轴的数量与上述输入从动齿轮2、3和上述输出主动齿轮6、7的数量一致。在本实施方式中，弹性轴为两根，即包括第一弹性轴4和第二弹性轴5，第一弹性轴4和第二弹性轴5既具有很好的扭转弹性，又具有足够强度。优选地，第一弹性轴4和第二弹性轴5的扭转刚度应尽可能低，以使其他构件的刚度差异对分扭均衡性的不利影响降到最低，第一弹性轴4和第二弹性轴5的扭转刚度也应尽可能接近。在其他实施方式中，还可以通过分别调节各分支弹性轴扭转刚度，使各分支总扭转刚度尽可能接近。
在本实施方式中，第一弹性轴4的第一端设置有第一外花键41，第一弹性轴4的第二端设置有第二外花键42；第二弹性轴5的第一端设置第三外花键51，第二弹性轴5的第二端设置有第四外花键52。优选地，第一外花键41的花键齿数与第三外花键51的花键齿数相同，第二外花键42的花键齿数与第四外花键52的花键齿数相同，且第一外花键41的花键齿数和第二外花键42的花键齿数互质，第三外花键51的花键齿数和第四外花键52的花键齿数互质，在满足以上齿数互质要求以及强度要求等条件下所有花键齿数应尽可能多。
在其他的实施方式，第一外花键41的花键齿数和第二外花键42的花键齿数可以不互质但其最大公约数应尽可能的小，第三外花键51的花键齿数和第四外花键52的花键齿数可以不互质但其最大公约数应尽可能的小。
第一外花键41和第一内花键21相互配合安装，第二外花键42与第三内花键61配合安装，从而将第一弹性轴4安装在第一输入从动齿轮2和第一输出主动齿轮6内。第三外花键51和第二内花键31相互配合安装，第四外花键52和第四内花键71配合安装，从而将第二弹性轴5安装在第二输入从动齿轮3和第二输出主动齿轮7内。
在其他的实施方式中，输入装置9可以包括三个或者三个以上的输入从动齿轮，与之相适应的，输出装置10包括三个或者三个以上的输出主动齿轮，每个输入从动齿轮和每个输出主动齿轮通过弹性轴连接。输入从动齿轮与输入主动齿轮1相互啮合，输出主动齿轮与输出从动齿轮8相互啮合。
在满足强度、空间约束等要求的前提下，应尽量使每一弹性轴安装时所需的最大可能扭转或者相对转动角度θmax尽可能小；最大扭转或者相对转动角度θmax的计算公式为：
θ max = 45 N s 2 + N l 2 MaximumCommonDivisor ( N s , N l ) ;
其中，Ns表示弹性轴任意一端的花键齿数，N1表示弹性轴另一端的花键齿数，MaximumCommonDivisor(Ns，N1)表示Ns与N1的最大公约数。
具体地，在本实施方式中，第一弹性轴4和第二弹性轴5两端的花键齿数分别相同，因此第一弹性轴4和第二弹性轴5安装时所需的最大可能扭转或者相对转动角度θmax相同。其最大扭转或者相对转动角度θmax计算公式为：
θ max = 45 N s 2 + N l 2 MaximumCommonDivisor ( N s , N l ) ;
其中，上述Ns表示第一弹性轴4(或第二弹性轴5)的第一外花键41(或第三外花键51)的花键齿数；
上述N1表示第一弹性轴4(或第二弹性轴5)的第二外花键42(或第四外花键52)的花键齿数；
上述MaximumCommonDivisor(Ns，N1)表示Ns与N1的最大公约数。
请结合参见图2，对上述分扭传动结构进行安装的方法具体包括以下几个步骤：
步骤S1：安装好任意一根弹性轴；
具体地，在本实施方式中，将第一弹性轴4的第二外花键42与第一输出主动齿轮6的内花键61在部分长度上相互配合，然后转动第一输入从动齿轮2，使得第一输入从动齿轮2的第一内花键21与第一弹性轴4的第一外花键41可以配合，即可将第一弹性轴4装配到位。此时的第一弹性轴4没有产生扭转角度。
通过适当的结构设计，也可以实现其他的实施方式，即先将第一弹性轴4的第一外花键41与第一输入从动齿轮2的内花键21在部分长度上配合，然后转动第一输出主动齿轮6，使得第一输出主动齿轮6的第一内花键61与第一弹性轴4的第二外花键42配合，也可将第一弹性轴4装配到位。
步骤S2：取任意一根待安装的弹性轴；
在本实施方式中，取第二弹性轴5。
步骤S3：确定步骤S2中的待安装的弹性轴的初次试装相对角向位置。
确定待安装的弹性轴的初次试装相对角向位置可以通过相对转动待安装的弹性轴和与待安装的弹性轴相对应的输出主动齿轮或相对转动待安装的弹性轴和与待安装的弹性轴相对应的输入从动齿轮，使得待安装的弹性轴的花键与该输出主动齿轮或该输入从动齿轮的对应花键能够正确配合，此时的内外花键的试装相对角向位置为待安装的弹性轴相对该输出主动齿轮或该输入从动齿轮的初次试装相对角向位置。
在本实施方式中，通过相对转动第二输出主动齿轮7和第二弹性轴5，使得第二弹性轴5的第四外花键52与第二输出主动齿轮7的第四内花键71刚好配合，就以该内外花键此时的试装相对角向位置为第二弹性轴5相对第二输出主动齿轮7的初次试装相对角向位置。
步骤S4：保持试装相对角向位置不变，在待安装的弹性轴的最大扭转或者相对转动角度θmax的范围内，将待安装的弹性轴尝试安装；当待安装的弹性轴能装配到位时，则完成待安装弹性轴的安装，否则进行下述的步骤S5；
在本实施方式中，保持步骤S2的第二弹性轴5相对第二输出主动齿轮7的初次试装相对角向位置不变，将第二弹性轴5的第四外花键52与第二输出主动齿轮7的第四内花键71部分结合，然后尝试着将弹性轴5的第三外花键51插入到第二输入从动齿轮3的第二内花键31内，如可以直接插入，则可以直接完成安装。如果不能直接插入，则采取以下方法：
需要说明的是，以下每一种方法都须保持在步骤S2的第二弹性轴5相对第二输出主动齿轮7的初次试装相对角向位置不变。
在在第四外花键52与第四内花键71保持部分结合状态下，固定第二输出主动齿轮7、扭转第二弹性轴5，然后尝试将第二弹性轴5的第三外花键51插入到第二输入从动齿轮3的第二内花键31内，如在上述的第二弹性轴5的最大扭转或者相对转动角度θmax内，有合适的位置可将第二弹性轴5装配到位，则在该位置完成第二弹性轴5的安装，否则进行步骤S5。
或者在上述第二传动轴5的最大扭转或者相对转动角度θmax的范围内，轻微地相对转动第二输入从动齿轮3和第二输出主动齿轮7；然后尝试着将第二弹性轴5的第三外花键51与第二输入从动齿轮3的第二内花键31、第四外花键52与第二输出主动齿轮7的第四内花键71配合安装好；如其相对转动的角度在最大扭转或者相对转动角度θmax内有合适的位置可将第二弹性轴5装配到位，则在该位置完成第二弹性轴5安装；否则进行下述的步骤S5。
或者在第四外花键52与第四内花键71保持部分结合状态下，扭转第二弹性轴5，同时轻微地转动第二输入从动齿轮3，然后尝试将第二弹性轴5的第三外花键51与第二输入从动齿轮3的第二内花键31配合安装好，如其综合转动的角度在最大扭转或者相对转动角度θmax内有合适的位置可将第二弹性轴5装配到位，则在该位置完成第二弹性轴5安装；否则进行下述的步骤S5。
步骤S5：相对转动待安装的弹性轴和与待安装的弹性轴相对应的输出主动齿轮或相对转动待安装的弹性轴和与待安装的弹性轴相对应的输入从动齿轮，使得待安装的弹性轴的第二端花键或第一端花键与相应输出主动齿轮或对应的输入从动齿轮的对应花键能够重新正确配合，达到新的试装相对角向位置，然后重复步骤S4；
需要说明的是，完成步骤S5再重复进行步骤S4时，步骤S4中的保持不变的试装相对角向位置为步骤S5中达到的新的试装相对角向位置。在本实施方式中，步骤S4中保持步骤S5达到的第二弹性轴5相对第二输出主动齿轮7的新的试装相对角向位置不变。
优选地，试装相对角向位置的改变角度为待安装的弹性轴安装时先结合端花键的相邻齿牙或者相邻齿槽之间的角度的整数倍。
在本实施方式中，将第二弹性轴5的第四外花键52相对第二输出主动齿轮7调整一个适当的角向角度，使其与第二输出主动齿轮7的第四内花键71配合时是一个新的试装相对角向位置。优选地，新的试装相对角向位置与上一次的试装相对角向位置之间的角度为是第二弹性轴5的第四外花键52的两个相邻齿牙或者相邻齿槽所对应的角度的整数倍。然后重复进行上述的步骤S4，直至第二弹性轴5安装完成。
在尝试安装第二弹性轴5的过程中，应该尽量使得各弹性轴的扭转角度小，以尽可能的减小各弹性轴中的预负荷，提高分扭均衡性。
步骤S6：重复步骤S2至步骤S4，直至所有弹性轴安装完成。
在本实施方式中，第二弹性轴5安装好以后，分扭传动结构的安装也就完成了。
在其他的实施方式中，本发明的分扭传动结构的其他弹性轴的安装也可按步骤S2至步骤S4来完成安装。
每一弹性轴按照要求安装好之后，本发明的分扭传动结构就可正常运转；本发明的分扭传动结构以较简单的方式解决了分扭传动结构的装配问题，并使分扭传动结构的各支路承载的载荷尽可能接近，提高了分扭传动结构各支路承载载荷的均衡性，设计和制作成本也要相对降低。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种分扭传动结构，其特征在于，包括：输入装置(9)、输出装置(10)和至少两根弹性轴，
所述输入装置(9)包括输入主动齿轮(1)和与所述输入主动齿轮(1)啮合的至少两个输入从动齿轮；
所述输出装置(10)包括输出从动齿轮(8)和与所述输出从动齿轮(8)啮合的至少两个输出主动齿轮；
所述输入从动齿轮连接在对应的所述弹性轴的第一端，所述输出主动齿轮连接在对应的所述弹性轴的第二端。
2.根据权利要求1所述的分扭传动结构，其特征在于，每一所述弹性轴的的第一端通过花键对应地连接所述输入从动齿轮，每一所述弹性轴的第二端通过花键对应地连接所述输出主动齿轮。
3.根据权利要求2所述的分扭传动结构，其特征在于，每一所述弹性轴两端的花键、每一所述输入从动齿轮的花键及每一所述输出主动齿轮的花键均为直齿花键。
4.根据权利要求3所述的分扭传动结构，其特征在于，每一所述弹性轴的第一端的花键齿数与第二端的花键齿数互质。
5.根据权利要求4所述的分扭传动结构，其特征在于，每一所述弹性轴安装时所需的最大扭转或者相对转动角度θmax的计算如下：
θ max = 45 N s 2 + N l 2 MaximumCommonDivisor ( N s , N l ) ;
所述Ns表示所述弹性轴任意一端的花键齿数，所述N1表示所述弹性轴另一端的花键齿数，所述MaximumCommonDivisor(Ns，N1)表示所述Ns与所述N1的最大公约数。
6.一种分扭传动结构的安装方法，其特征在于，通过所述权利要求1至5的任意一种分扭传动结构进行安装，包括以下步骤：
步骤S1：安装好任意一根所述弹性轴；
步骤S2：取任意一根待安装的所述弹性轴；
步骤S3：确定所述步骤S2的所述待安装的弹性轴的初次试装相对角向位置；相对转动所述待安装的弹性轴和与所述待安装的弹性轴相对应的所述输出主动齿轮或相对转动所述待安装的弹性轴和与所述待安装的弹性轴相对应的输入从动齿轮，使得所述待安装的弹性轴的花键与所述输出主动齿轮或所述输入从动齿轮的对应花键能够正确配合，此时的所述花键的试装相对角向位置为所述待安装的弹性轴相对所述输出主动齿轮或所述输入从动齿轮的初次试装相对角向位置；
步骤S4：保持试装相对角向位置不变，在所述待安装的弹性轴的最大扭转或者相对转动角度θmax的范围内，将所述待安装的弹性轴尝试安装；当所述待安装的弹性轴能装配到位时，则完成所述待安装的弹性轴的安装，否则进行下述的步骤S5；
步骤S5：相对转动所述待安装的弹性轴和与所述待安装的弹性轴相对应的所述输出主动齿轮或相对转动所述待安装的弹性轴和与所述待安装的弹性轴相对应的输入从动齿轮，使得所述待安装的弹性轴的所述第二端花键或所述第一端花键与相应所述输出主动齿轮或对应的所述输入从动齿轮的对应花键能够重新正确配合，达到新的试装相对角向位置，然后重复步骤S4；
步骤S6：重复步骤S2至步骤S4，直至所有所述弹性轴安装完成。
7.根据权利要求6所述的分扭传动结构的安装方法，其特征在于，所述步骤S1中安装好的第一根所述弹性轴在其安装完毕后直到第二根所述弹性轴试安装前没有扭转角度。
8.根据权利要求6所述的分扭传动结构的安装方法，其特征在于，所述步骤S4中，在所述待安装的弹性轴的最大扭转或者相对转动角度θmax的范围内，可采取转动对应的所述输入从动齿轮或对应的所述输出主动齿轮、扭转所述待安装的弹性轴或者扭转所述待安装的弹性轴与转动齿轮相结合的方式，并在此过程中，将所述待安装的弹性轴尝试安装。
9.根据权利要求6所述的分扭传动结构的安装方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述的试装相对角向位置包括所述步骤S3的初次试装相对角向位置或所述步骤S5中的新的试装相对角向位置。
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