CN104389734A - 一种外转子非圆锥齿轮液压马达 - Google Patents

Abstract

一种外转子非圆锥齿轮液压马达，壳体一端通过螺栓安装有大端盖，通过轴承支撑有输出轴，输出轴的中部通过平键与外非圆锥齿轮过盈配合。大端盖与内非圆锥齿轮通过螺栓固联。若干行星圆锥齿轮布置在内非圆锥齿轮和外非圆锥齿轮以及壳体所形成的密闭空间中，行星圆锥齿轮一侧与内非圆锥齿轮啮合。另一侧与外非圆锥齿轮啮合。在壳体球面上布置有若干进油孔和出油孔，供液压油进出。进油孔的数目和出油孔的数目相同，并且间隔布置。能满足低速、高扭矩的液压马达要求，较内外啮合非圆(柱)齿轮行星传动具有结构紧凑，单位体积功率大的特点。非圆锥齿轮的齿形可以根据实际的工作要求，选择正弦齿、渐开线齿、斜齿圆弧齿，可以提高齿轮的强度，消除困油现象，增加寿命。

Description

一种外转子非圆锥齿轮液压马达

技术领域

本发明涉及行星齿轮式液压动力执行机构，特别是涉及一种外转子非圆锥齿轮液压马达。

背景技术

国内外现有技术中，较为多见的低速大扭矩液压马达，主要有柱塞式、叶片式、齿轮式以及非圆行星齿轮式。叶片泵流量较均匀，噪声低，体积小，重量轻，使用寿命长。但由于叶片的强度、吸油速度、磨损等因素的影响，无法用于低速大扭矩的场合，且结构复杂。柱塞泵具有结构紧凑，单位功率体积小，工作压力高等特点，但对油污很敏感，滤油精度要求较高，维护成本较高，价格昂贵。齿轮泵具有结构简单，体积小，重量轻，对油污不敏感，寿命长，成本低等特点，但是其流量和压力脉动度大，噪音大，还会出现困油等现象。非圆行星齿轮式液压泵具有结构简单、工作压力高、流量大、容积率高、噪音低、抗油污等一系列优良的特点，它是一种比较新颖的液压马达形式。波兰1971年第151883号专利，美国1972年的第3852002号专利，中国1990年的90104412.1号专利(发明名称：非圆齿轮行星变容液压装置)，2005年的，10029618.7号专利(发明名称：一种非圆齿轮行星轮系壳转液压马达)，2008年的10098077.1号专利(发明名称：新型非圆齿轮行星轮系低速大扭矩液压马达)，都对该马达的结构和原理作了叙述。但是由于非圆(柱)齿轮行星液压马达的主体机构——NGW非圆齿轮行星轮系，主要布置在平面上，其径向尺寸较大，结构不紧凑，出进油孔的配置易于安装位置干涉，且行星轮的大小和传动比受到限制，影响马达的排量和输出力矩。

发明内容

本发明的目的是提供一种外转子非圆锥齿轮液压马达，除了具有非圆齿轮液压马达具有的所有优点之外，还具有体积较非圆柱齿轮体积更紧凑、单位体积功率更高、行星轮的配置和传动比函数的灵活性更大优点。

本发明的实现上述目的的技术方案为：

一种外转子非圆锥齿轮液压马达，包括一个壳体，其特征在于：壳体一端通过螺栓安装有大端盖，通过轴承支撑有输出轴，输出轴的中部通过平键与外非圆锥齿轮过盈配合。大端盖与内非圆锥齿轮通过螺栓固联。若干行星圆锥齿轮布置在内非圆锥齿轮和外非圆锥齿轮以及壳体所形成的密闭空间中，行星圆锥齿轮一侧与内非圆锥齿轮啮合。另一侧与外非圆锥齿轮啮合。在壳体球面上布置有若干进油孔和出油孔，供液压油进出。进油孔的数目和出油孔的数目相同，并且间隔布置。

按上述方案，所述的壳体左端通过螺栓安装有大端盖，其周向与内非圆锥齿轮通过螺栓固联。大端盖中部通过螺旋与轴承盖固联，轴承盖压紧前轴承的外圈，壳体的右方压紧后轴承的外圈，前轴承和后轴承内圈分别与输出轴的左右两轴肩过盈配合。

按上述方案，所述的内非圆锥齿轮为五阶内啮合椭圆锥齿轮，外非圆锥齿轮为三阶外啮合椭圆锥齿轮，其齿形可以是正弦齿或渐开线齿或斜齿圆弧齿。

按上述方案，所述的壳体左端通过螺栓安装有前轴承盖。右端与大端盖通过螺栓安装固定。大端盖中部通过螺旋与后轴承盖固联，大端盖周向与内非圆锥齿轮通过螺栓固联。前轴承盖压紧前轴承的外圈，后轴承盖压紧后轴承的外圈，两轴承内圈与输出轴的左右两轴肩过盈配合。

按上述方案，所述的内非圆锥齿轮为三阶内啮合椭圆锥齿轮，外非圆锥齿轮为二阶外啮合椭圆锥齿轮，其齿形可以是正弦齿或渐开线齿或斜齿圆弧齿。

按上述方案，所述的行星圆锥齿轮的空间布置由内非圆锥齿轮与外非圆锥齿轮的球面法向线的交点确定，两法向线的球面偏距与行星圆锥齿轮的锥角一致。

按上述方案，所述进油孔和出油孔的位置由某一行星圆锥齿轮9在与其相邻的行星圆锥齿轮构成的容腔最大(最小)时，该齿轮大端齿根圆所在的空间位置与该齿轮在前一与其相邻的行星圆锥齿轮构成的容腔最小(最大)时，该齿轮大端齿根圆所在空间位置的交集确定。其中心位置在这两齿根圆圆心的中点，其大小刚好与这两齿根圆相切。

外转子非圆锥齿轮液压马达，其核心机构是非圆锥齿轮NGW轮系，外转子的特点是以内非圆锥齿轮作为太阳轮(固定在壳体上)，液压油从进油口进入驱动行星圆锥轮齿轮转动，由于内非圆锥齿轮固定不动，故行星圆锥轮驱动外非圆锥齿轮和与其固接的输出轴即外转子转动。

理论上，外非圆锥的球面节曲线可以自由的确定，如4阶椭圆曲线、4阶圆弧曲线等，但其周期必须是PI/2；行星圆锥齿轮的锥角也先确定再进行优化，较大的锥角不利于齿轮的传动，较小的锥角则会使装置的容积变化较小，达不到低速、大扭矩的输出要求。内非圆锥齿轮的球面节曲线，由外非圆锥齿轮的节曲线以及行星圆锥齿轮的锥角共同确定，由空间行星传动原理和运动关系求出。

外非圆锥齿轮及其内非圆锥齿轮的齿廓，可根据上述得到的运动关系，以行星圆锥齿轮为产形轮，其齿廓为产形曲线，由内外运动包络分别得到。再利用空间啮合原理，对运动包络求解，即可得到内非圆锥齿轮、外非圆锥齿轮的齿廓。根据圆锥齿轮齿形的不同，即可得到不同齿形下的内非圆锥齿轮、外非圆锥齿轮。

液压马达运行时，由于进油孔与出油孔具有压力差，且内非圆锥齿轮与外壳体固定，从而行星圆锥齿轮做空间行星运动，并驱动与之啮合的外非圆锥齿轮以及与之固联的输出轴转动。在转动的过程中，相邻的行星圆锥齿轮的空间相对位置不断发生变化，相邻的行星圆锥齿轮与外非圆锥齿轮以及内非圆锥齿轮之间形成液压油腔，油腔随着行星轮的转动不断变化大小，且不断的周向移动，与不同的出油孔和进油孔贯通，从而实现自动配流。由于不同的油腔及进油孔、出油孔之间具有相位差，故其压力差也不同，从而可以保证在任何的时刻整个液压马达都具有较大的压力差，从而可以驱动输出轴连续、高扭矩的旋转。

本发明的有益效果为：

本发明通过内外啮合非圆锥齿轮空间行星传动的机构来实现将液压能转换成机械能，满足低速、高扭矩的液压马达要求，较内外啮合非圆(柱)齿轮行星传动具有结构紧凑，单位体积功率大的特点。非圆锥齿轮的齿形可以根据实际的工作要求，选择正弦齿或渐开线齿或斜齿圆弧齿，以提高齿轮的强度，消除困油现象，增加寿命。

附图说明

图1为本发明实施方式一的结构示意图。

图2为本发明实施方式一的行星圆锥齿轮的球面布置图。

图3为本发明实施方式一的进油孔和出油孔的球面布置图。

图4为本发明实施方式一的正弦齿行星圆锥齿轮结构示意图

图5为本发明实施方式一的正弦齿内非圆锥齿轮结构示意图。

图6为本发明实施方式一的正弦齿外非圆锥齿轮结构示意图。

图7为本发明实施方式一的渐开线齿行星圆锥齿轮结构示意图。

图8为本发明实施方式一的渐开线齿内非圆锥齿轮结构示意图。

图9为本发明实施方式一的渐开线齿外非圆锥齿轮结构示意图。

图10为本发明实施方式一的斜齿圆弧齿行星圆锥齿轮结构示意图。

图11为本发明实施方式一的斜齿圆弧齿内非圆锥齿轮结构示意图。

图12为本发明实施方式一的斜齿圆弧齿外非圆锥齿轮结构示意图。

图13为本发明实施方式二的结构示意图。

图14为本发明实施方式二的行星圆锥齿轮的球面布置图。

图15为本发明实施方式二的油孔的球面布置图。

图16为本发明实施方式二的正弦齿行星圆锥齿轮结构示意图。

图17为本发明实施方式二的正弦齿内非圆锥齿轮结构示意图。

图18为本发明实施方式二的正弦齿外非圆锥齿轮结构示意图。

图19为本发明实施方式二的渐开线齿行星圆锥齿轮结构示意图

图20为本发明实施方式二的渐开线齿内非圆锥齿轮结构示意图。

图21为本发明实施方式二的渐开线齿外非圆锥齿轮结构示意图。

图22为本发明实施方式二的斜齿圆弧齿行星圆锥齿轮结构示意图。

图23为本发明实施方式二的斜齿圆弧齿内非圆锥齿轮结构示意图。

图24为本发明实施方式二的斜齿圆弧齿外非圆锥齿轮结构示意图。

图中：1.前轴承盖，2.前轴承，3.输出轴，4.内非圆锥齿轮，5.进油孔，6.壳体，7.后轴承，8.外非圆锥齿轮，9.行星圆锥齿轮，10.出油孔，11.大端盖，12.后轴承盖。

具体实施方式一

如图1所示，一种非圆锥齿轮液压马达包括一个壳体，其特征在于：壳体6左端通过螺栓安装有大端盖11，大端盖11周向与内非圆锥齿轮4通过螺栓固联,大端盖11中部通过螺旋与前轴承盖1固联，前轴承盖1压紧前轴承2的外圈，壳体6的右方压紧后轴承7的外圈，前轴承2和后轴承7内圈分别与输出轴3的左右两轴肩过盈配合。输出轴3的中部通过平键与外非圆锥齿轮8过盈配合。内非圆锥齿轮4与外非圆锥齿轮8以及壳体6之间便形成了一个封闭的球面空间，行星圆锥齿轮9布置在空间中，其空间布置如图2所示。其一侧与内非圆锥齿轮4啮合，另一侧与外非圆锥齿轮8啮合。壳体6球面上布置有五个进油孔5和五个出油孔10，其布置如图3所示。

当内非圆锥齿轮4、外非圆锥齿轮8、行星圆锥齿轮9均为正弦齿时，其结构如图4、图5、图6所示。

当内非圆锥齿轮4、外非圆锥齿轮8、行星圆锥齿轮9均为渐开线齿时，其结构如图7、图8、图9所示。

当内非圆锥齿轮4、外非圆锥齿轮8、行星圆锥齿轮9均为斜齿圆弧齿时，其结构如图10、图11、图12所示。

具体实施方式二

如图13所示，一种非圆锥齿轮液压马达包括一个壳体，壳体6左端通过螺栓安装有前轴承盖1。右端与大端盖11通过螺栓安装固定。大端盖11中部通过螺旋与后轴承盖13固联，大端盖11周向与内非圆锥齿轮4通过螺栓固联。前轴承盖1压紧前轴承2的外圈，后轴承盖12压紧后轴承7的外圈，两轴承内圈与输出轴3的左右两轴肩过盈配合。输出轴3的中部通过平键与外非圆锥齿轮8过盈配合。内非圆锥齿轮4与外非圆锥齿轮8以及壳体6之间便形成了一个封闭的球面空间，行星圆锥齿轮9布置在空间中，其空间布置如图14所示，行星圆锥齿轮9一侧与内非圆锥齿轮4啮合，另一侧与外非圆锥齿轮8啮合。壳体6的球面上布置有进油孔5和出油孔10，其布置情况如图3所示。

当内非圆锥齿轮4、外非圆锥齿轮8、行星圆锥齿轮9均为正弦齿时，其结构如图16、图17、图18所示。

当内非圆锥齿轮4、外非圆锥齿轮8、行星圆锥齿轮9均为渐开线齿时，其结构如图19、图20、图21所示。

当内非圆锥齿轮4、外非圆锥齿轮8、行星圆锥齿轮9均为斜齿圆弧齿时，其结构如图22、图23、图24所示。

液压马达运行时，由于进油孔5和出油孔10具有压力差，且内非圆锥齿轮4与壳体6固定，从而行星圆锥齿轮9做空间行星运动，并驱动与之啮合的外非圆锥齿轮8以及与之固联的输出轴3转动。在转动的过程中，相邻的行星圆锥齿轮的空间相对位置不断发生变化，相邻的行星圆锥齿轮与外非圆锥齿轮8以及内非圆锥齿轮4之间形成液压油腔，油腔随着行星圆锥齿轮的转动不断变化大小，且不断的周向移动，与不同的出油口和进油口贯通，从而实现自动配流。由于不同的液压油腔及进油孔和出油孔之间具有相位差，故其压力差也不同，从而可以保证在任何的时刻整个液压马达都具有较大的压力差，从而可以驱动输出轴3连续、高扭矩的旋转。

Claims (7)

1.一种外转子非圆锥齿轮液压马达，包括一个壳体(6)，其特征在于：壳体(6)一端通过螺栓安装有大端盖(11)，通过轴承支撑有输出轴(3)，输出轴(3)的中部通过平键与外非圆锥齿轮(8)过盈配合；大端盖(11)与内非圆锥齿轮(4)通过螺栓固联；若干行星圆锥齿轮(9)布置在内非圆锥齿轮(4)和外非圆锥齿轮(8)以及壳体(6)所形成的密闭空间中，行星圆锥齿轮(9)一侧与内非圆锥齿轮(4)啮合；另一侧与外非圆锥齿轮(8)啮合；在壳体(6)球面上布置有若干进油孔(5)和出油孔(10)，供液压油进出；进油孔(5)的数目和出油孔(10)的数目相同，并且间隔布置。

2.根据权利要求1所述的外转子非圆锥齿轮液压马达，其特征在于：所述的壳体(6)左端通过螺栓安装有大端盖(11)，大端盖(11)周向与内非圆锥齿轮(4)通过螺栓固联，大端盖(11)中部通过螺旋与前轴承盖(1)固联，前轴承盖(1)压紧前轴承(2)的外圈，壳体(6)的右方压紧后轴承(7)的外圈，前轴承(2)和后轴承(7)的内圈分别与输出轴(3)的左右两轴肩过盈配合。

3.根据权利要求2所述的外转子非圆锥齿轮液压马达，其特征在于：所述的内非圆锥齿轮(4)为五阶内啮合椭圆锥齿轮，外非圆锥齿轮(8)为三阶外啮合椭圆锥齿轮，其齿形为正弦齿或渐开线齿或斜齿圆弧齿。

4.根据权利要求1所述的外转子非圆锥齿轮液压马达，其特征在于：所述的壳体(6)左端通过螺栓安装有前轴承盖(1)；右端与大端盖(11)通过螺栓安装固定；大端盖(11)中部通过螺旋与后轴承盖(12)固联，大端盖(11)周向与内非圆锥齿轮(4)通过螺栓固联；前轴承盖(1)压紧前轴承(2)的外圈，后轴承盖(12)压紧后轴承(7)的外圈，前轴承(2)和后轴承(7)的内圈分别与输出轴(3)的左右两轴肩过盈配合。

5.根据权利要求4所述的外转子非圆锥齿轮液压马达，其特征在于：所述的内非圆锥齿轮(4)为三阶内啮合椭圆锥齿轮，外非圆锥齿轮(8)为二阶外啮合椭圆锥齿轮，其齿形为正弦齿或渐开线齿或斜齿圆弧齿。

6.根据权利要求1或2或4所述的外转子非圆锥齿轮液压马达，其特征在于：所述的行星圆锥齿轮(9)的空间布置由内非圆锥齿轮(4)节锥面与外非圆锥齿轮(8)节锥面的球面法向线的交点确定，两法向线的球面偏距与行星圆锥齿轮(9)的锥角一致。

7.根据权利要求4所述的双输出内转子非圆锥齿轮行星液压马达，其特征在于：所述进油孔(5)和出油孔(10)的位置由某一行星圆锥齿轮9在与其相邻的行星圆锥齿轮构成的容腔最大(最小)时，该齿轮大端齿根圆所在的空间位置与该齿轮在前一与其相邻的行星圆锥齿轮构成的容腔最小(最大)时，该齿轮大端齿根圆所在空间位置的交集确定。其中心位置在这两齿根圆圆心的中点，其大小刚好与这两齿根圆相切。