CN106438865A - 行星减速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了行星减速器，包括输入轴，行星轮单元，壳体，内齿圈单元和输出轴；所述输入轴的一端设有沿所述输入轴轴线方向延伸的齿轮；所述行星轮单元具有行星轮轴，行星轮和用于支承所述行星轮的轴承；所述内齿圈单元包括第一内齿圈部分和第二内齿圈部分，所述第一内齿圈部分和所述第二内齿圈部分分别具有第一啮合齿和第二啮合齿，以及第一内齿圈法兰和第二内齿圈法兰；所述输出轴的一端设有输出轴法兰，所述输出轴法兰与所述第一内齿圈法兰和第二内齿圈法兰固定连接；所述输入轴和所述输出轴分别可转动地支承在所述壳体上，所述行星轮轴固定与所述壳体固定连接。

Description

行星减速器

技术领域

本发明涉及一种行星减速器，尤其涉及一种用于航空发动机的具有人字齿轮的行星减速器。

背景技术

机械传动是机械工程学科最为经典的核心技术之一，机械传动系统在工业领域应用极为广泛，凡是有原动机的场合几乎均需要用到机械传动系统进行变速，实现工作机的速度匹配，完成增速降扭或者减速增扭。

机械传动领域，尤其是航空发动机领域，要求减速器大传动比、小体积、高功率密度。精密机器人、空间机械臂、航空发动机、直升机主减速器、舰船传动系统、坦克传动系统等均需要高品质的减变速传动系统，几乎涉及航空、航天、海洋装备、兵器等各大高科技领域。

现有减速器中，齿轮啮合副结构复杂、零件局部尺寸小，导致制造维修困难，减速器承载能力弱，功率密度低。

发明内容

本发明的目的在于提出一种以简单紧凑的结构传递大扭矩的行星减速器。

本发明提供了一种行星减速器，包括输入轴，行星轮单元，壳体，内齿圈单元和输出轴；

所述输入轴的一端设有沿所述输入轴轴线方向延伸的齿轮；

所述行星轮单元具有行星轮轴，行星轮和用于支承所述行星轮的轴承；

所述内齿圈单元包括第一内齿圈部分和第二内齿圈部分，所述第一内齿圈部分和所述第二内齿圈部分分别具有第一啮合齿和第二啮合齿，以及第一内齿圈法兰和第二内齿圈法兰；

所述输出轴的一端设有输出轴法兰，所述输出轴法兰与所述第一内齿圈法兰和第二内齿圈法兰固定连接；

所述输入轴和所述输出轴分别可转动地支承在所述壳体上，所述行星轮轴固定与所述壳体固定连接。

优选地，所述第一内齿圈法兰和所述第二内齿圈法兰沿所述第一内齿圈部分和所述第二内齿圈部分径向向外延伸，所述第一内齿圈法兰和第二内齿圈法兰相互抵靠固定连接。

优选地，包括至少三个行星轮单元，所述行星轮为中空圆柱体，其外表面上设有沿所述行星轮轴线相间分布的第一行星轮齿部分和第二行星轮齿部分，所述第一行星轮齿部分和所述第二行星轮齿部分分别与所述输入轴的齿轮、所述第一啮合齿和第二啮合齿啮合。

优选地，所述第一啮合齿和所述第二啮合齿是沿所述输入轴轴线方向相交的倾斜方向延伸的斜齿，所述第一行星轮齿部分和第二行星轮齿部分是与所述第一啮合齿和所述第二啮合齿相互啮合的斜齿，所述输入轴的齿轮为两个分别与所述第一啮合齿和所述第二啮合齿相互啮合的第一斜齿轮和第二斜齿轮。

优选地，所述输出轴为阶梯型圆柱体，包括输出轴法兰、圆盘部分、凹腔、中空圆柱段和输出端，所述输出轴法兰与所述内齿圈单元固定连接，所述输入轴的一端通过输入轴轴承支承在所述输出轴的凹腔中，所述输出轴通过输出轴轴承支承在所述壳体的第二端盖上。

优选地，在所述行星轮上、于所述第一行星轮齿部分和第二行星轮齿部分之间设有至少一个贯通中空圆柱体状行星轮壁厚的行星轮通孔；在所述第一内齿圈部分和第二内齿圈部分分别设有至少一个内齿圈通孔。

优选地，所述齿轮、行星轮、第一啮合齿、第二啮合齿为：模数4mm—6mm，螺旋角25°≤β≤30°，压力角22.5°—25°。

优选地，所述壳体的圆周方向上等角度设置有呈工字型的安装座，所述安装座至少设置三个。

本发明的内齿圈单元采用了带有法兰的内齿圈部分，从而有效提高了内齿圈相互之间的连接强度，能够以简单、易于加工的结构传递更大的载荷。由于采用了法兰结构，大大降低了加工难度，同时也简化了减速器本身结构。这将直接导致减速器制造成本降低，维修安装简单方便。

在本发明的行星齿轮减速器中，采用了模数4mm—6mm，螺旋角25°≤β≤30°，压力角22.5°—25°，这种齿轮参数保证了以紧凑的结构，传递满足航空发动机体积小重量轻载荷大的技术要求。试验证明，这种结构的行星齿轮系，可以具有很高的功率密度，大大提高承载能力和高速动态特性，在高速重载条件下传动系统运行时的振动噪声极低。

本发明的行星齿轮减速器的壳体上设置了安装座，从而保证了减速器安装固定可靠。同时，也减小了传动副承受减速器本身重量的缺陷。

附图说明

图1是根据本发明行星减速器的主视图；

图2是根据本发明行星减速器的立体图。

具体实施方式

图1是根据本发明的行星减速器主视图。如图所示，行星减速器主要包括输入轴1、行星轮单元2、壳体3、内齿圈单元4和输出轴5。在本实施方式中，输入轴1和输出轴5同轴设置。壳体3容纳行星轮单元2和内齿圈单元5，并支承输入轴1和输出轴5。输入轴1和输出轴5分别从壳体3中向外凸出，分别用于与动力源和负载相连接。

在如图所示的实施方式中，壳体3由第一端盖301，中间部分302和第二端盖303组成。第一端盖301和第二端盖303分别固定在中间部分302上，例如通过螺栓固定在，由此形成一个刚性壳体3。

输入轴1的一端从第一端盖301中沿着行星减速器的轴线向外延伸，凸出于壳体3，用于与动力源连接。输入轴1通过轴承6支承在第一端盖301中。输入轴1上设有齿轮101。齿轮101可以是一个整体的齿轮，也可以是沿着输入轴1的轴线相间布置的两个或多个齿轮。齿轮101可以是直齿齿轮，也可以是斜齿齿轮。在如图所示的实施方式中，齿轮101由两部分组成，即第一输入轴齿轮1011，和第二输入轴齿轮1012。在本实施方式中，第一输入轴齿轮1011和第二输入轴齿轮1012为斜齿轮，且两者相向倾斜布置，从而在输入轴1上形成人字形齿轮。在本实施方式中，采用模数4mm—6mm，螺旋角螺旋角25°≤β≤30°，压力角22.5°—25°的齿轮。这样的斜齿轮可以在结构尺寸紧凑小巧的前提下，传递巨大的扭矩，例如：在传动系统最大外径尺寸仅为580mm时，输入转速7500r/min的条件下，能够传动输入功率15000kW，可以具有很高的功率密度，大大提高承载能力和高速动态特性，在高速重载条件下传动系统运行时的振动噪声极低。这对于航空发动机而言具有特殊的意义，因为航空发动机要求要求减速器重量轻、尺寸小、功率密度高。这种尺寸范围的斜齿轮能够充分满足航空发动机的要求。

在图1所示实施方式中，设置3组行星轮单元2。当然可以根据减速器实际载荷设置更多组行星轮单元2，例如设置5。如图所示，行星轮单元2包括行星轮轴201，行星轮202和轴承203。行星轮202通过轴承203可转动地支承在行星轮轴201上，行星轮轴201固定安装在壳体3上，具体而言固定安装在第一端盖301上。行星轮轴201在壳体3上，或第一端盖301上相间相同的角度均匀分布。行星轮202是一个中空圆柱体，其外表面上、沿着中空圆柱体的轴线方向相间设有两个啮合齿部分，即第一行星轮齿部分2021和第二行星轮齿部分2022。这两个行星轮齿部分可以是直齿或斜齿，在如图所示的实施方式中，是斜齿。在中空圆柱体形的行星轮202的第一行星轮齿部分2021和第二行星轮齿部分2022之间设有一个过渡部分，该过渡部分的直径小于第一行星轮齿部分2021和第二行星轮齿部分2022的齿顶圆直径，并且设有行星轮通孔2023。图1中并未示出全部行星轮通孔2023。实际上，在行星轮202上设有多个行星轮通孔2023。这些通孔用于导通润滑油路，使润滑油可以在减速器内流动循环，以便对减速器中各个零部件进行润滑。

在图1所示的实施方式中，内齿圈单元4包括第一内齿圈部分401和第二内齿圈部分402。第一内齿圈部分401和第二内齿圈部分402的外形是阶梯状的圆柱体，其内侧分别设有第一啮合齿4011和第二啮合齿4021。第一啮合齿4011和第二啮合齿4021可以是直齿，也可以是斜齿。在本实施方式中，采用的是斜齿。第一啮合齿4011和第二啮合齿4021用于与行星轮202上的第一行星轮齿部分2021和第二行星轮齿部分2022相互啮合。在第一内齿圈部分401和第二内齿圈部分402的下端，即阶梯状外形的大直径部分，设有第一内齿圈法兰4012和第二内齿圈法兰4022。在本实施方式中，第一内齿圈法兰4012和第二内齿圈法兰4022的直径相同，相互抵靠设置。在第一内齿圈法兰4012和第二内齿圈法兰4022上还设有用于将连接的连接孔，螺栓穿过这些连接孔将法兰相互固定连接。在第一内齿圈部分401和第二内齿圈部分402上还设有内齿圈通孔8。内齿圈通孔8沿内齿圈圆周分布，设置多个，用于构成润滑油通路。内齿圈通孔8可以完整地设置在第一内齿圈部分401和第二内齿圈部分402，也可以一部分设在第一内齿圈部分401上，而另一部分设置在第二内齿圈部分402。在行星减速器组装以后，两个内齿圈部分相互组合以后，形成完整的内齿圈通孔8。

在本实施方式中，采用了第一内齿圈法兰4012和第二内齿圈法兰4022相互固定连接，从而传到扭矩。这种结构降低了制造加工上的精度要求，同时可以传递更大的扭矩。

在图1所示的实施方式中，输出轴5设置在图中所示的行星减速器的左侧，由输出轴轴承9支承在壳体3上，具体地说支承在第二端盖303上。输出轴5的左端从壳体3或第二端盖303中伸出，用于与负载相连接。输出轴5与输入轴1同轴设置。

输出轴5是阶梯状圆柱体，圆柱体的下端(图1中的右端)设有输出轴法兰501。输出轴法兰501通过一段中空圆柱段504与圆盘部分502相连。在中空圆柱段504与输出轴5的输出端505相连接处设有一个凹腔503，用于容纳和支承输入轴1的端部。如图1所述，输入轴1的一个端部通过输入轴轴承7支承在输出轴5的凹腔503中。由于输出轴5本身通过输出轴轴承9支承在壳体3上，所以其位置牢固稳定，将输入轴1的一端支承在输出轴5上，可以避免输入轴1通常为悬臂梁的结构，增加稳定性和承载能力。

图2显示了根据本发明的行星减速器的外形。可以看出其外形为圆柱形，并设有用于整个减速器安装固定的支承部分。在所述行星减速器的壳体3上设有安装座304。这些安装座304在壳体3上，具体而言在中间部分302上以相间相等的角度分布，固定安装在壳体3-----中间部分302上。安装座304本身呈工字型结构。安装座304使得行星减速器在整体上得到支撑，结构牢固稳定。相对于现有技术中以输入轴和输出轴支撑整个行星减速器而言，其可靠性、传动部分或零件受力等都得到明显改善。

在根据本发明的行星减速器中，没有采用传统的行星架，因而减小了减速器的整体尺寸和重量。这对于航空发动机而言至关重要。内齿圈部分采用法兰连接，一方面便于制造，另一方面可以增加连接强度，提高承载能力。而在内齿圈和行星轮上设置通孔，供润滑油顺畅流通，则提高了对整个减速器中各个零部件的润滑。

Claims (8)

1.行星减速器，包括输入轴(1)，行星轮单元(2)，壳体(3)，内齿圈单元(4)和输出轴(5)；其特征在于，

所述输入轴(1)的一端设有沿所述输入轴(1)轴线方向延伸的齿轮(101)；

所述行星轮单元(2)具有行星轮轴(201)，行星轮(202)和用于支承所述行星轮(202)的轴承(203)；

所述内齿圈单元(4)包括第一内齿圈部分(401)和第二内齿圈部分(402)，所述第一内齿圈部分(401)和所述第二内齿圈部分(402)分别具有第一啮合齿(4011)和第二啮合齿(4021)，以及第一内齿圈法兰(4012)和第二内齿圈法兰(4022)；

所述输出轴(5)的一端设有输出轴法兰(501)，所述输出轴法兰(501)与所述第一内齿圈法兰(4012)和第二内齿圈法兰(4022)固定连接；

所述输入轴(1)和所述输出轴(2)分别可转动地支承在所述壳体(3)上，所述行星轮轴(201)固定与所述壳体(3)固定连接。

2.如权利要求1所述的行星减速器，其特征在于，所述第一内齿圈法兰(4012)和所述第二内齿圈法兰(4022)沿所述第一内齿圈部分(401)和所述第二内齿圈部分(402)径向向外延伸，所述第一内齿圈法兰(4012)和第二内齿圈法兰(4022)相互抵靠固定连接。

3.如权利要求1所述的行星减速器，其特征在于，包括至少三个行星轮单元(2)，所述行星轮(202)为中空圆柱体，其外表面上设有沿所述行星轮(202)轴线相间分布的第一行星轮齿部分(2021)和第二行星轮齿部分(2022)，所述第一行星轮齿部分(2021)和所述第二行星轮齿部分(2022)分别与所述输入轴(1)的齿轮(101)、所述第一啮合齿(4011)和第二啮合齿(4021)啮合。

4.如权利要求1至3之一所述的行星减速器，其特征在于，所述第一啮合齿(4011)和所述第二啮合齿(4021)是沿所述输入轴(1)轴线方向相交的倾斜方向延伸的斜齿，所述第一行星轮齿部分(2021)和第二行星轮齿部分(2022)是与所述第一啮合齿(4011)和所述第二啮合齿(4021)相互啮合的斜齿，所述输入轴(1)的齿轮(101)为两个分别与所述第一啮合齿(4011)和所述第二啮合齿(4021)相互啮合的第一斜齿轮(101)和第二斜齿轮(102)。

5.如权利要求1所述的行星减速器，其特征在于，所述输出轴(5)为阶梯型圆柱体，包括输出轴法兰(501)、圆盘部分(502)、凹腔(503)、中空圆柱段(504)和输出端(505)，所述输出轴法兰(501)与所述内齿圈单元(4)固定连接，所述输入轴(1)的一端通过输入轴轴承(7)支承在所述输出轴(5)的凹腔(503)中，所述输出轴(5)通过输出轴轴承(9)支承在所述壳体(3)的第二端盖(303)上。

6.如权利要求1至5之一所述的行星减速器，其特征在于，在所述行星轮(202)上、于所述第一行星轮齿部分(2021)和第二行星轮齿部分(2022)之间设有至少一个贯通中空圆柱体状行星轮(202)壁厚的行星轮通孔(203)；在所述第一内齿圈部分(401)和第二内齿圈部分(402)分别设有至少一个内齿圈通孔(403)。

7.如权利要求1至5之一所述的行星减速器，其特征在于，所述齿轮(101)、行星轮(202)、第一啮合齿(4011)、第二啮合齿(4021)为：模数4mm—6mm，螺旋角25°≤β≤30°，压力角22.5°—25°。

8.如权利要求1所述的行星减速器，其特征在于，所述壳体(3)的圆周方向上等角度设置有呈工字型的安装座(304)，所述安装座(304)至少设置三个。