CN104061117A - 一种非圆齿轮行星轮系液压马达 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的一种非圆齿轮行星轮系液压马达，具有内齿的周轮、外齿的太阳齿轮、行星圆柱齿轮、配流盘、前、后盖等。其特征在于配流孔的位置，齿廓的形状、各个齿轮的齿数及非圆齿轮轮系的设计结构。经变位设计与离散化处理技术，可对非圆齿轮轮系任意进行设计配伍，达到满足非圆齿轮行星轮系液压马达的实际技术性能参数需要的目的。本发明在工程机械、重型机械、船舶、机床、航空、航天领域中有广阔的应用前景。

Description

一种非圆齿轮行星轮系液压马达

技术领域

本发明属于机械行业液压基础元件液压马达技术领域，涉及一种非圆齿轮行星轮系低速大扭矩液压马达。

背景技术

本发明涉及的非圆齿轮行星轮系低速大扭矩液压马达，是一种集成化、小型化、高效率、低噪声、抗污染、节能的新型液压马达产品，在我国被列为国家级重点新产品开发项目。

在本发明以前的国内外现有技术中，较为多见的低速大扭矩液压马达，主要是柱塞式、摆线式液压马达，其多为高速和中速液压马达，在实际应用中基本上都需要采用圆柱齿轮减速器减速后使用。柱塞式的低速液压马达体积较大、耐污染能力较差、结构复杂。¹

非圆齿轮低速大扭矩液压马达，早在上个世界70年代的专利文献中就有过报导，如1971年波兰的151883号专利、1972年美国的3852002号专利、1990年中国的90104412.1号专利申请等。上述专利技术，对非圆齿轮式液压装置的结构设计都提出了大胆的设想，构思新颖、巧妙。在美国的385200号专利中，提出了一种以三角形齿轮为太阳齿轮(转子)，以四方形齿轮为周轮(定子)，其间有七个行星圆柱齿轮的液压动力执行机构，的确不失为一种极好的构思。但由于该机构的运动规律存在认识上的错误，因此某些细节的设计不尽合理，虽然这种机构可以运转，但运转达不到理想效果。此外，由于该机构的配流通道是在三角形太阳齿轮的两个侧面开有六个槽来实现，这样对太阳齿轮的强度及行星齿轮与太阳齿轮的啮合性都有影响。在这一专利的基础上，美国对非圆齿轮的轮系进行了扩展，使外齿的太阳齿轮、内齿的周齿轮、行星圆柱齿轮的配伍有了更多的设计形式。但实际试验问题很多，漏油、压力上不去、转动不平稳，甚至无法运转。

与此同时，国内还有多家院校和科研机构也都进行了努力和尝试，至今未见有成功的样机问世。为什么那么多单位都在研究这样的机构而未能获取成功呢？这主要是由于非圆齿轮的轮系结构运动规律复杂，同一般圆柱齿轮啮合传动相比，设计参数的变量多，自由度少，对运动规律和实际现象缺乏科学地观察与分析手段，瞬时运动规律没有科学的数学模型或现成的经验公式可循，认识上存在某些错觉，带有主观性。同时在非圆齿轮的设计与制造上存在着相当的难度，容积效率同机械效率的矛盾，难以掌握最佳的选择，理论设计与实际制造存在很大差距。因而，使得这一极有发展前途的产品迟迟不能问世。

针对上述现有技术现状，本发明在经过多年的潜心研究，对非圆齿轮的设计与制造提出了新的变位理论、数学²模型和离散化数学处理方法，并将现代液压技术、计算机应用技术同老的齿轮与制造技术结合起来，在对各种非圆轮系结构进行了大量的受力分析，仿真分析的基础上，使这一长期以来人们困惑和未攻破的技术难关迎刃而解。

本发明的目的在于，对上述在变位理论指导下离散化数学处理技术设计与制造出的非圆齿轮行星轮系系列，提供整系列可进入实用的、可产品化的非圆行星轮系低速大扭矩液压马达技术，并使该类马达在额定工况下性能指标好，总效率高，起动扭矩大，传动平稳，噪声低，密封好，强度大，抗污染等方面都优于现行各类结构形式的低速大扭矩液压马达。

发明内容

现将本发明技术解决方案叙述如下：

1、本发明涉及的非圆齿轮行星轮系液压马达，包括具有内齿的周齿轮、外齿的太阳齿轮、介于内齿的周轮和外齿的太阳齿轮之间运转的行星圆柱齿轮、主轴、配流盘、配流孔、前盖、后盖、轴承、密封环等主要零件，该液压马达的技术特征是：

(1)外齿的太阳齿轮与内齿的周齿轮根据其周边数可进行多种非圆齿轮行星轮系的设计，设计时其外齿的太阳齿轮的周边数至少较内齿的周轮的周边数少一个；行星圆柱齿轮的个数是外齿的太阳齿轮与内齿的周轮的周边数之和，

(2)内齿的周轮、外齿的太阳齿轮与行星圆柱齿轮啮合传动时，相对应的节曲线凹凸形状不是唯一的，依据变位设计与离散化处理技术可进行多种形式的调整，调整结果满足行星轮系优化设计条件，

(3)配流孔开在后配流盘上，其个数是内齿的周轮周边数的2倍，分布在行星齿轮运动轨迹上且在内齿的周轮长轴的对角线上对称分布，根据不同的行星轮系，在对角线半角的20°～70°³范围内调整，配流孔的形状以两行星圆柱齿轮齿根圆相交重叠部分的梭型为佳，

(4)行星圆柱齿轮的齿数根据变位设计与计算，在不同的行星轮系中，可在大于等于5以上的齿中任意选择，内齿的周轮和外齿的太阳齿轮的单周期齿数一般较行星齿轮的齿数少1～5个或多1～10个，

(5)内齿的周轮、外齿的太阳齿轮、行星圆柱齿轮的齿廓为非标准渐开线齿廓或抛物线齿廓，齿廓的压力角在20°～30°之间。

2、该非圆齿轮行星轮系液压马达的行星轮系中，结构为内齿的周轮、外齿的太阳齿轮、行星圆柱齿轮的齿廓为非标准渐开线齿廓或者抛物线齿廓时，行星圆柱齿轮与内齿的周轮、外齿的太阳齿轮啮合时的重叠系数ε在1＜ε＜1.08之间，齿顶高系数h，在0.6～1.6之间，齿根高系数hg＊在1～1.8之间，齿顶隙系数在0.2～0.8范围内，变位系数各点不相等，齿侧隙系数各处相同。

附图说明

图1是本发明一个的实施例。

具体实施方式

现将本发明最简单的实施例之一结合附图说明如下：

图1表示的一种由偏心圆作转子的太阳齿轮1、由椭圆作为定子的具有内齿的周轮2，三个行星圆柱齿轮3构成的形式最为简单的非圆齿轮轮系结构的液压马达。

其太阳齿轮的偏心圆半径R1＝200mm，偏心距e＝80mm，齿数Z1＝100；

其行星圆柱齿轮的半径R0＝90mm，行星轮齿数Z0＝45个，模数m＝4；

其具有外齿的周轮其椭圆节曲线⁴的短径R2min＝300mm，长径R2max＝460mm，齿数Z2＝200，压力角为20°；

配流盘上的四个配流孔4的位置位于椭圆长轴对角线的45°角上均匀对称分布；

这种非圆齿轮轮系结构的工况额定压力可达16MP，总效率90％，容积效率95～99％，转速达0.2～300转/分。

该实施例的加工设备均为常用设备，加工简单，成本低廉。

本发明同柱塞式、摆线式、叶片式等现有液压马达技术相比较，优势在于排量大，为圆柱齿轮同体积马达的3～50倍，瞬时排量均匀，无脉动，无困油现象；制造工艺简单、成本低，仅为同类马达的1/2，抗污染性能高，100μm直径的杂质都不会发生影响，一般马达仅20μm杂质就影响工况。此外还具有可靠性高、密封性能好，噪声低、效率高等优点。

本发明产品在工程机械、重型机械、矿山机械、船舶、机床、航空、航天等领域中有广阔的应用前景。

Claims (2)

1.一种非圆齿轮行星轮系液压马达，包括具有内齿的周轮、外齿的太阳齿轮、介于内齿的周轮和外齿的太阳齿轮之间运转的行星圆柱齿轮、主轴、配流盘、配流孔、前盖、后盖、轴承、密封环，其特征在于：

(1)外齿的太阳齿轮与内齿的周轮根据其周边数可进行多种非圆齿轮行星轮系的设计，设计时其外齿的太阳齿轮的周边数至少较内齿的周轮的周边数少一个，行星圆柱齿轮的个数是外齿的太阳齿轮与内齿的周轮的周边数之和，

(2)内齿的周轮、外齿的太阳齿轮与行星圆柱齿轮啮合传动时，相对应的节曲线凹凸形状不是唯一的，依据变位设计与离散化处理技术可进行多种形式的调整，调整结果满足非圆齿轮行星轮系优化设计条件，

(3)配流孔开在后配流盘上，配流孔的个数是内齿的周轮周边数的2倍，分布在行星圆柱齿轮运动轨迹上且在内齿的周轮长轴的对角线上对称分布，根据不同的行星轮系，在对角线半角的20°～70°范围内调整，配流孔的形状以两行星圆柱齿轮齿根圆相交重叠部分的梭型为佳，

(4)行星圆柱齿轮的齿数根据变位设计与计算，在不同的非圆齿轮行星轮系中，可在大于等于5以上的齿中任意选择，内齿的周轮和外齿的太阳齿轮的单周期齿数一般较行星齿轮的齿数少1～5个或多1～10个，

(5)内齿的周轮、外齿的太阳齿轮、行星圆柱齿轮的齿廓为非标准渐开线齿廓或抛物线齿廓，齿廓的压力角在20°～30°之间。

2.根据权利要求1所述的非圆齿轮行星轮系液压马达，其特征在于：

内齿的周轮、外齿的太阳齿轮、行星圆柱齿轮的齿廓为非标准渐开线齿廓或者抛物线齿廓时，行星圆柱齿轮与内齿的周轮、外齿的太阳齿轮啮合时的重叠系数ε在1＜ε＜1.08之间，齿顶高系数h在0.6～1.6之间，齿根高系数hg＊在1～1.8之间，齿顶隙系数在0.2～0.8范围内，变位系数各点不相等，齿侧隙系数各处相同。