CN103742604B - 一种相位可调节的弹性轴均载装置 - Google Patents

一种相位可调节的弹性轴均载装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种相位可调节的弹性轴均载装置，包括输入机构、输出机构、弹性轴；输入机构的大直齿轮与大直齿轮轴为一体结构,大直齿轮轴内孔有第二斜齿花键与弹性轴端第一直齿花键连接。输出机构的小人字齿轮与小人字齿轮轴为一体结构,小人字齿轮轴通孔内有第二直齿花键与弹性轴第一直齿花键连接；垫片位于弹性轴的轴肩与大直齿轮轴端之间,通过调节垫片厚度使弹性轴发生轴向移动，使输入机构在圆周方向扭转一定角度，输出机构在圆周方向不产生扭转，使输入机构的大直齿轮和输出机构的小人字齿轮之间的相位改变。该装置结构简单，通过调节弹性轴均载装置的相位，改变功率分流齿轮传动系统的均载性能，可满足较高的均载要求。

Description

一种相位可调节的弹性轴均载装置
技术领域
本发明属于齿轮传动领域，具体地说，涉及一种相位可调节的弹性轴均载装置；特别适用于功率分流式齿轮传动系统。
背景技术
目前，功率分流式齿轮传动系统已广泛应用于航空、船舶、兵器和重型机械领域。对于功率分流式齿轮传动系统，存在一个齿轮同时与多个齿轮啮合的情况，由于加工制造和安装上都存在着误差，使得这种传动系统各支路的载荷不能平均分配，严重时甚至出现一路空载的现象，这将严重影响系统的强度和疲劳寿命。因此，其均载特性一直是关注焦点。
中国专利CN201636273U中公开了一种“功率双分流中心传动磨机减速机均载结构”，其使用挠性轴均载，挠性轴通过锁紧盘与两个齿轮轴连接。发明专利CN202251710U中公开了一种“二级中心传动磨机减速机均载结构”，使用挠性轴均载，挠性轴一端经调整垫片通过圆柱销与齿轮轴连接，另一端通过先连接锥度套，再与另一齿轮轴连接。以上两种结构均是利用挠性轴在两支路上产生不同扭转变形实现均载，两种结构挠性轴的连接方式较复杂，构件较多，同时增加了系统的轴向尺寸。
在发明专利CN201547185U中描述了一种“自动均载的功率分流齿轮装置”，在功率分流齿轮装置中，指出功率四分支齿轮传动系统采用扭力轴有时不能满足均载要求，因此提出在齿轮两端面添加径向限位环以提高均载性能。可见通过轴的扭转变形实现均载，无法满足较高的均载要求。添加限位环增加了传动系统零件数，使系统可靠性降低，同时增加了系统的尺寸和重量。
发明内容
为了避免现有技术的不足之处,本发明提出了一种相位可调节的弹性轴均载装置，该弹性轴均载装置具有结构简单、紧凑，并且能使得传动系统各支路的载荷平均分配，满足较高的均载要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括输入机构、输出机构、弹性轴，其中，所述输入机构包括大直齿轮、大直齿轮轴、角接触球轴承、第一圆柱滚子轴承,大直齿轮位于大直齿轮轴中间部位，且与大直齿轮轴为一体结构,角接触球轴承固定在大直齿轮轴一端，第一圆柱滚子轴承位于大直齿轮轴另一端，大直齿轮轴通孔中间部位设有第二斜齿花键；所述输出机构包括小人字齿轮、小人字齿轮轴、第二圆柱滚子轴承,两个小人字齿轮位于小人字齿轮轴中间部位，且与小人字齿轮轴为一体结构,两个第二圆柱滚子轴承分别位于输出机构两端,小人字齿轮轴通孔内一端设有第二直齿花键；所述弹性轴为等直径通孔结构,弹性轴外径两端分别有第一直齿花键和第一斜齿花键，轴向1/3处设有径向凸起轴肩，弹性轴的第一直齿花键与小人字齿轮轴内端的第二直齿花键连接，弹性轴的第一斜齿花键与大直齿轮轴的第二斜齿花键连接；垫片位于弹性轴轴肩与大直齿轮轴端之间,通过调节垫片厚度使弹性轴发生轴向移动，使输入机构的大直齿轮和大直齿轮轴在圆周方向扭转一定角度，输出机构的小人字齿轮和小人字齿轮轴在的圆周方向不产生扭转，使输入机构的大直齿轮和输出机构的小人字齿轮之间的相位改变。
所述输入机构采用第一圆柱滚子轴承支撑,所述输出机构采用第二圆柱滚子轴承支撑。
输入机构、输出机构、弹性轴的中心在同一轴线上。
所述弹性轴材料采用32Cr3MoVA。
有益效果
本发明提出的一种相位可调节的弹性轴均载装置，包括输入机构、输出机构、弹性轴；输入机构的大直齿轮位于大直齿轮轴中间，且与大直齿轮轴为一体结构,大直齿轮轴内孔中间部位设有第二斜齿花键。输出机构的两个小人字齿轮固定在小人字齿轮轴中间排列，且与小人字齿轮轴为一体结构,小人字齿轮轴通孔内一端有第二直齿花键；弹性轴两端分别设有第一直齿花键和第一斜齿花键，轴向1/3处设有轴肩；弹性轴的第一直齿花键与小人字齿轮轴内端的第二直齿花键连接，弹性轴的第一斜齿花键与大直齿轮轴的第二斜齿花键连接；垫片位于弹性轴轴肩与大直齿轮轴端之间,通过调节垫片厚度使弹性轴发生轴向移动，使输入机构的大直齿轮和大直齿轮轴在圆周方向扭转一定角度，输出机构的小人字齿轮和小人字齿轮轴在圆周方向不产生扭转，使输入机构的大直齿轮和输出机构的小人字齿轮之间的相位改变。垫片厚度的调节量由大直齿轮和小人字齿轮之间相位的改变量确定为0～2mm；大直齿轮和小人字齿轮之间相位的改变量由变形分析计算得到为0～1度。
弹性轴均载装置结构简单、紧凑，通过调节弹性轴均载装置的相位，改变功率分流齿轮传动系统的均载性能，可满足较高的均载要求。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种相位可调节的弹性轴均载装置作进一步详细描述。
图1为某型号功率分流齿轮传动系统简图。
图2为本发明相位可调节的弹性轴均载装置示意图。
图中:
1.输入小直齿轮 2.输出大人字齿轮 3.弹性轴均载装置 4.输入机构5.输出机构 6.弹性轴 7.大直齿轮 8.大直齿轮轴 9.小人字齿轮10.小人字齿轮轴 11.第一直齿花键 12.第一斜齿花键 13.轴肩 14.第二斜齿花键15.第二直齿花键 16.垫片 17.角接触球轴承 18.第一圆柱滚子轴承19.第二圆柱滚子轴承
具体实施方式
本实施例是一种相位可调节的弹性轴均载装置。
参阅图1、图2，某型号功率分流齿轮传动系统由输入小直齿轮1、输出大人字齿轮2和两个弹性轴均载装置3组成；两个弹性轴均载装置3将功率分流齿轮传动系统分为左、右两支路，左侧支路包括输入小直齿轮1、输出大人字齿轮2和左侧弹性轴均载装置3；右侧支路包括输入小直齿轮1、输出大人字齿轮2和右侧弹性轴均载装置3。输入小直齿轮1同时与左侧弹性轴均载装置3的大直齿轮7和右侧弹性轴均载装置3的大直齿轮7啮合传动；左侧弹性轴均载装置3的小人字齿轮9和右侧弹性轴均载装置3的小人字齿轮9同时与输出大人字齿轮2啮合传动。
弹性轴均载装置3由输入机构4、输出机构5、弹性轴6组成。输入机构4包括大直齿轮7、大直齿轮轴8、角接触球轴承17、第一圆柱滚子轴承19,大直齿轮7固定在大直齿轮轴8的中间部位，而且与大直齿轮轴8加工成一体结构或通过花键连接；角接触球轴承17固定在大直齿轮轴8一端，第一圆柱滚子轴承18固定安装在大直齿轮轴8的另一端，第一圆柱滚子轴承18对输入机构4起到支撑作用。大直齿轮轴8通孔中间部位设置有第二斜齿花键14。
输出机构5包括小人字齿轮9、小人字齿轮轴10、第二圆柱滚子轴承19,两个小人字齿轮9固定在小人字齿轮轴10中间部位，而且与小人字齿轮轴10加工成一体结构或通过花键连接；两个第二圆柱滚子轴承19分别固定在输出机构5的两端,小人字齿轮轴10通孔内的一端设置有第二直齿花键15。
弹性轴6为等直径通孔结构,弹性轴6材料采用32Cr3MoVA。弹性轴6上一端设置有第一直齿花键11,弹性轴6上另一端设置有第一斜齿花键12，弹性轴6轴向1/3处设有径向凸起轴肩13；弹性轴6上的第一直齿花键11与小人字齿轮轴10内端的第二直齿花键15连接，弹性轴6上的第一斜齿花键12与大直齿轮轴8的第二斜齿花键14连接；垫片16固定在弹性轴轴肩13与大直齿轮轴8端之间,通过调节垫片16厚度使弹性轴6发生轴向移动，使输入机构4的大直齿轮7和大直齿轮轴8在圆周方向扭转一定角度，输出机构5的小人字齿轮9和小人字齿轮轴10在的圆周方向不产生扭转，使输入机构4的大直齿轮7和输出机构5的小人字齿轮9之间的相位改变。垫片16厚度的调节量由大直齿轮7和小人字齿轮10之间相位的改变量确定为0～2mm；大直齿轮7和小人字齿轮10之间相位的改变量由变形分析计算得到为0～1度。
两个弹性轴均载装置3的垫片16的厚度都先取为1mm；建立左、右两支路的变形分析计算模型:
K L δ L = F L K R δ R = F R ,
式中:KL为左支路弹性元件刚度阵、KR为右支路弹性元件刚度阵，
δL为左支路齿轮的变形量、δR为右支路齿轮的变形量，
FL为左支路的外载荷、FR为右支路的外载荷；
计算得到右侧弹性轴均载装置3的大直齿轮7和小人字齿轮9之间相位的改变量应为0.021度，由此右侧弹性轴均载装置3的垫片16的厚度需要增加0.038mm。
调节右侧弹性轴均载装置3的垫片16的厚度为1.038mm，增加了0.038mm，于是右侧弹性轴均载装置3的弹性轴6发生轴向移动；弹性轴6的一端通过第一斜齿花键12和第二斜齿花键14的连接，使右侧弹性轴均载装置3的大直齿轮7和大直齿轮轴8的圆周方向扭转0.021度；弹性轴6的另一端通过第一直齿花键11和第二直齿花键15的连接，使右侧弹性轴均载装置3的小人字齿轮9和小人字齿轮轴10的圆周方向不产生扭转。
输入机构4采用第一圆柱滚子轴承18支撑,输出机构5采用第二圆柱滚子轴承19支撑。

Claims (1)

1.一种相位可调节的弹性轴均载装置，包括输入机构、输出机构、弹性轴，其特征在于:所述输入机构包括大直齿轮、大直齿轮轴、角接触球轴承、第一圆柱滚子轴承,大直齿轮位于大直齿轮轴中间部位，且与大直齿轮轴为一体结构,角接触球轴承固定在大直齿轮轴一端，第一圆柱滚子轴承位于大直齿轮轴另一端，大直齿轮轴通孔中间部位设有第二斜齿花键,输入机构采用第一圆柱滚子轴承支撑；所述输出机构包括小人字齿轮、小人字齿轮轴、第二圆柱滚子轴承,两个小人字齿轮位于小人字齿轮轴中间部位，且与小人字齿轮轴为一体结构,两个第二圆柱滚子轴承分别位于输出机构两端,小人字齿轮轴通孔内一端设有第二直齿花键,输出机构采用第二圆柱滚子轴承支撑；所述弹性轴为等直径通孔结构,弹性轴外径两端分别有第一直齿花键和第一斜齿花键，轴向1/3处设有径向凸起轴肩，弹性轴的第一直齿花键与小人字齿轮轴内端的第二直齿花键连接，弹性轴的第一斜齿花键与大直齿轮轴的第二斜齿花键连接；垫片位于弹性轴轴肩与大直齿轮轴端之间,通过调节垫片厚度使弹性轴发生轴向移动，使输入机构的大直齿轮和大直齿轮轴在圆周方向扭转一定角度，输出机构的小人字齿轮和小人字齿轮轴在圆周方向不产生扭转，使输入机构的大直齿轮和输出机构的小人字齿轮之间的相位改变；垫片厚度的调节量由大直齿轮和小人字齿轮之间相位的改变量确定为0～2mm；大直齿轮和小人字齿轮之间扭转相位的改变量由变形分析计算得到为0～1度；输入机构、输出机构与弹性轴的中心在同一轴线上。
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