CN107489738A - 一种二级行星齿轮差速减速箱结构 - Google Patents

一种二级行星齿轮差速减速箱结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种二级行星齿轮差速减速箱结构，包括一级行星齿轮减速结构、一级行星齿轮差速减速结构、一套密封结构。第一级行星齿轮减速结构为周转轮系结构，包含两个太阳轮、三个行星轮、一个行星架，小太阳轮为输入轴，三个行星轮均布安装于行星架上，行星架是第一级减速结构的输出轴，还与第二级减速结构的输入轴固连。第二级差速减速结构为周转轮系结构，包含三个太阳轮、六个相同的行星齿轮轴，行星齿轮轴沿轴向布置三个齿轮，小太阳轮为该级的输入轴，一大太阳轮与机架固连，另一大太阳轮为第二级行星齿轮差速减速结构的输出端。通过两级减速可以达到一个较大的减速比，增大了输出力矩。为防止箱体内润滑油泄漏，壳体衔接处设计油封结构。

Description

一种二级行星齿轮差速减速箱结构
技术领域
本发明涉及一种二级行星齿轮差速减速箱结构，属于减速器领域。
背景技术
减速箱是一种封闭在金属或者非金属壳体内的齿轮传动组成的独立组件，常应用于驱动部件与从动部件之间的减速传动装置，同时达到增大扭矩的效果。减速箱利用其内部巧妙、紧凑的结构，可以实现高效地传动，在各种机械和设备中应用广泛。
在机械传动中，日益期望在尺寸小重量轻的条件下实现大功率、大传动比输出，这种要求采用行星齿轮周转轮系可以较好地满足。一般的，行星齿轮周转轮系都采用多个行星轮结构，各个行星轮均匀地分布在太阳轮的四周。这样既可用几个行星轮来共同分担载荷，又使得各个啮合处的径向分力和离心惯性力得到平衡，增加运转的平稳性。此外，采用内啮合又大大提高了空间利用率。
随着技术发展，对于减速箱的小型化和紧凑化提出了更高要求，对于需要大扭矩输出的设备，还必须满足高减速比，如何同时满足小型化和高减速比的要求是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种二级行星齿轮差速减速箱结构，可以实现紧凑结构、小尺寸条件下的高传动比、高扭矩的输出。
本发明目的通过如下技术方案予以实现：
提供一种二级行星齿轮差速减速箱结构，包括第一齿轮轴(1)、一号齿轮(2)、第二齿轮轴(3)、二号齿轮(4)、上外壳(5)、第三齿轮轴(6)、中外壳(10)、第四齿轮轴(11)、行星架(12)；
第一齿轮轴(1)的上端连接电机的输出，下端插入一号齿轮(2)的中心孔内，带动一号齿轮(2)旋转；
一号齿轮(2)为太阳轮，驱动三个均布的二号齿轮(4)；
第二齿轮轴(3)为3个，三个均布的二号齿轮(4)分别套设在一个第二齿轮轴(3)上；
上外壳(5)，内壁上设有三号内齿轮(501)、八号内齿轮(502)，内齿轮(501)位于上部，与三个二号齿轮(4)啮合，八号内齿轮(502)位于下部，与六个七号齿轮(601)啮合；三号内齿轮(501)与八号内齿轮(502)齿数不同；
行星架(12)用于实现3个第二齿轮轴(3)与第四齿轮轴(11)之间的运动传递；
第四齿轮轴(11)上端与行星架(12)下端相连，下端为四号齿轮(1101)，四号齿轮(1101)与六个五号齿轮(602)啮合；
第三齿轮轴(6)为六个，每个第三齿轮轴(6)包括位于上部的七号齿轮(601)和位于中部的五号齿轮(602)；第四齿轮轴(11)与六个五号齿轮(602)啮合，驱动其旋转，七号齿轮(601)与八号内齿轮(502)啮合；七号齿轮(601)与五号齿轮(602)齿数不同；
中外壳(10)内壁为六号内齿轮，六号内齿轮与八号内齿轮(502)齿数不同，六号内齿轮与6个五号齿轮(602)啮合，在6个五号齿轮(602)的驱动下旋转，作为差速减速箱的输出。
优选的，二级行星齿轮差速减速箱结构还包括下外壳(9)，下外壳(9)内壁为十号内齿轮；
每个第三齿轮轴(6)均包括位于下部的九号齿轮(603)九号齿轮(603)，与下外壳(9)内壁的十号内齿轮啮合，九号齿轮(603)与七号齿轮(601)相同。
优选的，还包括两个支撑环(7)，分别设置在七号齿轮(601)和五号齿轮(602)之间的轴肩处，以及五号齿轮(602)和九号齿轮(603)之间的轴肩处，对第三齿轮轴(6)进行支撑。
优选的，还包括回转轴承(14)和上端盖(13)，所述回转轴承(14)利用轴用卡簧安装于第一齿轮轴(1)上，并利用孔用卡簧安装在上端盖(13)上。
优选的，所述上端盖(13)位于箱体的上端，通过孔用卡簧安装在上外壳(5)的内部的上端。
优选的，还包括下端盖(8)位于箱体的下端，通过孔用卡簧在下外壳(9)的内部的下端，所述上外壳(5)、中外壳(10)、下外壳(9)、上端盖(13)与下端盖(8)形成封闭的箱体。
优选的，差速减速箱结构的减速比为：
其中z1为一号齿轮(2)齿数，z2为二号齿轮(4)齿数，z3为三号齿轮(501)齿数，z4为四号齿轮(1101)齿数，z5为五号齿轮(602)齿数，z6为六号内齿轮齿数，z7为七号齿轮(601)齿数，z8为八号内齿轮(502)齿数，z9为九号齿轮(603)齿数，z10为下外壳(9)内壁十号内齿轮齿数，z1>z2，z3>z2，z7＝z9，z8＝z10，z6<z8。
优选的，包括上挡片(1201)、下挡片(1202)，下轴(1203)，支柱(1204；上挡片(1201)和下挡片(1202)结构相同，中部均为通孔，一号齿轮(2)设置在通孔内部，且与通孔不接触，上挡片(1201)和下挡片(1202)的外围均布3个通孔，第二齿轮轴(3)穿过上挡片(1201)和下挡片(1202)外围的通孔，且与通孔间隙配合，三个二号齿轮(4)位于上挡片(1201)和下挡片(1202)之间，上挡片(1201)和下挡片(1202)之间支柱(1204)连接支撑；下轴(1203)的中部为通孔与上挡片(1201)和下挡片(1202)中部的通孔同轴，第四齿轮轴(11)上端连接通孔内。
优选的，行星架(12)为一体成型，上挡片(1201)和下挡片(1202)结构相同，均为等边三角形尖角倒圆，上挡片(1201)和下挡片(1202)的3个角均设置通孔；优选的，第四齿轮轴(11)通过键连接下轴(1203)的中部的通孔内。
优选的，在上外壳(5)与中外壳(10)之间的连接处、下外壳(9)与中外壳(10)之间的连接处、上外壳(5)与上端盖(13)的连接处、下外壳(9)与下端盖(8)的连接处、上端盖(13)与回转轴承(14)的接触面、行星架(12)与第四齿轮轴(11)的连接处设置密封槽，密封槽内安装弹性材料进行密封。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明采用两级行星减速机构和一级差速减速机构配合使用，实现了结构的紧凑，保证了减速器的小型化。
(2)本发明通过差速减速机大大提高了传动比，保证了大扭矩输出。
(3)本发明采用壳体内壁的内齿轮与外齿轮配合传动，进一步减小了减速器的体积。通过第二齿轮轴、行星架和第四齿轮组成了曲轴传动，保证了减速器的结构紧凑。
附图说明
图1是本发明的内部结构半剖视图；
图2是图1中两级行星齿轮周转轮系的传动关系示意图；
图3是图1中第一级行星齿轮周转轮系的轴向视图；
图4是图1中第二级行星齿轮周转轮系的轴向视图；
图5是上外壳的结构图；
图6为第三齿轮轴的结构图；
图7为行星架的机构图；
图8为第四齿轮轴结构图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参阅图1至图8所示，本发明中的减速箱结构，包括第一齿轮轴1、一号齿轮2、第二齿轮轴3、二号齿轮4、上外壳5、第三齿轮轴6、支撑环7、下端盖8、下外壳9、中外壳10、第四齿轮轴11、行星架12、上端盖13、回转轴承14，其中上外壳5内壁上设有三号内齿轮501、八号内齿轮502，第三齿轮轴6外壁上设置有五号齿轮602、七号齿轮601、九号齿轮603，下外壳9内壁为十号内齿轮，中外壳10内壁为六号内齿轮，第四齿轮轴11下端为四号齿轮1101，四号齿轮1101为外齿轮。所有齿轮的模数相同。图中a、b、c、d、e、f均为密封槽结构。
第一齿轮轴1为回转体结构，为阶梯轴结构，第一齿轮轴1的上端连接电机的输出，下端插入一号齿轮2的中心孔内，第一齿轮轴1的中部套设上端盖13内部，通过回转轴承14与上端盖13的内腔相连；
结合图3，一号齿轮2为太阳轮，驱动三个均布的二号齿轮4，三个二号齿轮4为行星轮，结构相同。
上外壳5，内壁上设有三号内齿轮501、八号内齿轮502，内齿轮501位于上部，与三个二号齿轮4啮合，八号内齿轮502位于下部，与六个七号齿轮601啮合；三号内齿轮501与八号内齿轮502齿数不同，模数相同，实现差速输出。
3个二号齿轮4分别通过第二齿轮轴3安装在行星架12上，行星架12为一体成型，包括上挡片1201、下挡片1202，下轴1203，支柱1204，具体结构可参考附图7；上挡片1201和下挡片1202结构相同，均为等边三角形尖角倒圆，上挡片1201和下挡片1202中部均为通孔，一号齿轮2设置在通孔内部，且与通孔不接触，上挡片1201和下挡片1202的3个角均开设通孔，第二齿轮轴3套设在通孔内，且与通孔过盈配合，三个二号齿轮4位于上挡片1201和下挡片1202之间，与一号齿轮2啮合，上挡片1201和下挡片1202之间支柱1204连接支撑。下轴1203的中部为通孔与上挡片1201和下挡片1202中部的通孔同轴，第四齿轮轴11通过键连接通孔内。
第一齿轮轴1、一号齿轮2、三个第二齿轮轴3、三个二号齿轮4、三号内齿轮501、行星架12构成了第一级行星齿轮减速机构，第一齿轮轴1为驱动输入，行星架12的下轴1203为第一级的输出，具体传动关系可参阅附图2。第一齿轮轴1与一号齿轮2通过键连接固连成一个整体，一号齿轮2从上端穿入行星架12中心的圆孔，并与二号齿轮4相啮合，二号齿轮4与第二齿轮轴3两者同轴装配，并均布安装于行星架12上，二号齿轮4可围绕第二齿轮轴3旋转，行星架12可围绕一号齿轮2的中心轴旋转。二号齿轮4还与3号内齿轮501相啮合，上外壳5与机架固连。一号齿轮2、二号齿轮4、三号内齿轮501、行星架12构成了一个典型的行星齿轮周转轮系，在该轮系中，一号齿轮2和三号内齿轮501为太阳轮，二号齿轮4为行星轮，三种齿轮的模数相同，一号齿轮2为该级传动的输入轴，行星架12为输出轴，其啮合关系可参阅附图3。一号齿轮2齿数z1，二号齿轮4齿数z2，三号齿轮501齿数z3，一般的，z1>z2，z3>z2，这样第一级行星齿轮减速机构的减速比为
第三齿轮轴6为六个，每个从上到下依次为七号齿轮601、五号齿轮602和九号齿轮603；参见图4，第四齿轮轴11下端的四号齿轮1101与六个五号齿轮602啮合，驱动其旋转，七号齿轮601与八号内齿轮502啮合，九号齿轮603，与下外壳9内壁的十号内齿轮啮合。七号齿轮601与九号齿轮603完全相同，且与五号齿轮602齿数不同。七号齿轮601和五号齿轮602之间，以及五号齿轮602和九号齿轮603之间分别设置支撑环7对第三齿轮轴6进行支撑，保持第三齿轮轴6在旋转过程中的与旋转轴中心的距离。
中外壳10内壁为六号内齿轮与6个五号齿轮602啮合，在6个五号齿轮602的驱动下旋转。
第四齿轮轴11为回转体结构，上端套设在下轴1203内，下端为四号齿轮1101，其结构参见图8，与六个五号齿轮602啮合。
下外壳9内壁为十号内齿轮与九号齿轮603啮合，下外壳9与机架固定。
第三齿轮轴6、第四齿轮轴11、四号齿轮1101、五号齿轮602、中外壳10内壁的六号内齿轮、七号齿轮601、八号内齿轮502、九号齿轮603、下外壳9内壁的十号内齿轮组成了一个多级行星齿轮周转轮系，具体传动关系可参阅附图2。第四齿轮轴11的上端与上述的行星架12通过键连接固连在一起，行星架12的转动可输出到第四齿轮轴11。四号齿轮1101在第四齿轮轴11的下端，两者为一个整体，四号齿轮1101与五号齿轮602相啮合，五号齿轮602、七号齿轮601、九号齿轮603三者同轴，形成一个整体，组成了第三齿轮轴6，五号齿轮602与中外壳10内壁的六号内齿轮相啮合，七号齿轮601与八号内齿轮502相啮合，九号齿轮603与下外壳9内壁的十号内齿轮相啮合。上述所有齿轮齿型均相同，各个齿轮的齿数可以根据需要进行确定，必要时为了调整相啮合齿轮之间的中心距，可以对齿轮进行变位设计。
对上述多级行星齿轮周转轮系进行拆解分析，四号齿轮1101、五号齿轮602、六号内齿轮组成了一个典型的行星齿轮周转轮系，其中四号齿轮1101为小太阳轮，六号内齿轮为大太阳轮，五号齿轮602为行星轮，四号齿轮1101为该级行星齿轮周转轮系的输入轴，中外壳10内壁的六号内齿轮为该级行星齿轮周转轮系的输出轴。
四号齿轮1101、五号齿轮602、七号齿轮601、八号内齿轮502组成了另一个典型的行星齿轮周转轮系，其中四号齿轮1101为小太阳轮，八号内齿轮502为大太阳轮，七号齿轮601为行星轮，四号齿轮1101为该级行星齿轮周转轮系的输入轴，八号内齿轮502与机架固连，七号齿轮601为该级行星齿轮周转轮系的输出轴。
四号齿轮1101、五号齿轮602、九号齿轮603、十号内齿轮组成了第三个典型的行星齿轮周转轮系，其中四号齿轮1101为小太阳轮，下外壳9内壁的十号内齿轮为大太阳轮，九号齿轮603为行星轮，四号齿轮1101为该级行星齿轮周转轮系的输入轴，下外壳9与机架固连，九号齿轮603为该级行星齿轮周转轮系的输出轴，该处传动目的是为了保证第三齿轮轴6结构的对称与稳定性，并无动力输出。
至此上述多级行星齿轮周转轮系可以理解为有三个典型的行星齿轮周转轮系复合而成，每一个典型行星齿轮周转轮系的传动比是比较容易计算的。在此规定，四号齿轮1101齿数为z4，五号齿轮602齿数为z5，六号内齿轮齿数为z6，七号齿轮601齿数为z7，八号内齿轮502齿数为z8，九号齿轮603齿数为z9，下外壳9内壁十号内齿轮齿数为z10，在此实施例中，为了实现中外壳10内壁的六号齿轮和八号齿轮502的差速传动，规定z7＝z9，z8＝z10，z6<z8，这样经过计算可以得到上述多级行星齿轮减速机构的减速比为
因此本发明二级行星齿轮差速减速箱结构的整体减速比
本发明上、中、下三个外壳和上、下两个端盖组成了封闭的箱体结构，将行星减速结构包围在内部。上外壳5、下外壳9与机架固连，中外壳10安装于上下外壳9之间，可围绕箱体中心轴旋转。，上外壳5、中外壳10、下外壳9均为回转体结构，3者同轴设置。
上端盖13位于箱体的上端，通过卡簧安装在上外壳5的内部上端；下端盖8位于箱体的下端，通过卡簧在下外壳9的内部下端。
本发明所述的二级行星齿轮差速减速箱结构还包括一套密封结构，所述密封结构设计在上述外壳和端盖结构上，在上外壳5与中外壳10之间的连接处、下外壳9与中外壳10之间的连接处、上外壳5与上端盖13的连接处、下外壳9与下端盖8的连接处、上端盖13与回转轴承14的接触面、行星架12与第四齿轮轴11的连接处等部位，均设计搭接结构和密封槽，具体可参阅图1，通过在密封槽内安装弹性材料进行密封。搭接结构用于与上、中、下三个外壳的连接。
本发明所述的二级行星齿轮差速减速箱结构的回转轴承14为两个，所述回转轴承14利用卡簧安装于输入轴第一齿轮轴1上，并利用卡簧整体安装在上端盖13上，其作用是为输入轴旋转提供支撑，两个回转轴承14增大了第一齿轮轴1的支撑面积，增强了旋转的稳定性。
本发明所述的二级行星齿轮差速减速箱结构还包括两个支撑环7，所述两个支撑环7位于箱体内部，为空心结构，与箱体同心安装，其外圆与第四齿轮轴11上的轴肩处相切，其作用一方面是在径向为六个第四齿轮轴11提供支撑，另一方面是在轴向为第四齿轮轴11提供定位。本发明所述的第三齿轮轴6上齿轮之间轴向均设计有轴肩结构，用于与所述的支撑环7配合安装，轴肩宽度与支撑环厚度相同。
本发明在第三齿轮轴6、第四齿轮轴11的中心开设通孔，进一步减轻减速器的重量。
本发明中每一对相啮合的齿轮齿型均相同，各个齿轮的齿数可以根据需要进行确定，必要时为了调整相啮合齿轮之间的中心距，可以对齿轮进行变位设计。
本发明采用两级行星齿轮周转轮系传动结构和一级差速行星齿轮传动结构，每一级行星齿轮轮系均含有内齿轮，且输入轴与输出轴重合，使得本机构结构紧凑，大大减小了整体结构的尺寸，载荷分布更加均匀，增加了运转的平稳性。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种二级行星齿轮差速减速箱结构，其特征在于，包括第一齿轮轴(1)、一号齿轮(2)、第二齿轮轴(3)、二号齿轮(4)、上外壳(5)、第三齿轮轴(6)、中外壳(10)、第四齿轮轴(11)、行星架(12)；
第一齿轮轴(1)的上端连接电机的输出，下端插入一号齿轮(2)的中心孔内，带动一号齿轮(2)旋转；
一号齿轮(2)为太阳轮，驱动三个均布的二号齿轮(4)；
第二齿轮轴(3)为3个，三个均布的二号齿轮(4)分别套设在一个第二齿轮轴(3)上；
上外壳(5)，内壁上设有三号内齿轮(501)、八号内齿轮(502)，内齿轮(501)位于上部，与三个二号齿轮(4)啮合，八号内齿轮(502)位于下部，与六个七号齿轮(601)啮合；三号内齿轮(501)与八号内齿轮(502)齿数不同；
行星架(12)用于实现3个第二齿轮轴(3)与第四齿轮轴(11)之间的运动传递；
第四齿轮轴(11)上端与行星架(12)下端相连，下端为四号齿轮(1101)，四号齿轮(1101)与六个五号齿轮(602)啮合；
第三齿轮轴(6)为六个，每个第三齿轮轴(6)包括位于上部的七号齿轮(601)和位于中部的五号齿轮(602)；第四齿轮轴(11)与六个五号齿轮(602)啮合，驱动其旋转，七号齿轮(601)与八号内齿轮(502)啮合；七号齿轮(601)与五号齿轮(602)齿数不同；
中外壳(10)内壁为六号内齿轮，六号内齿轮与八号内齿轮(502)齿数不同，六号内齿轮与6个五号齿轮(602)啮合，在6个五号齿轮(602)的驱动下旋转，作为差速减速箱的输出。
2.根据权利要求书1所述的一种二级行星齿轮差速减速箱结构，其特征在于，二级行星齿轮差速减速箱结构还包括下外壳(9)，下外壳(9)内壁为十号内齿轮；
每个第三齿轮轴(6)均包括位于下部的九号齿轮(603)九号齿轮(603)，与下外壳(9)内壁的十号内齿轮啮合，九号齿轮(603)与七号齿轮(601)相同。
3.根据权利要求书2所述的一种二级行星齿轮差速减速箱结构，其特征在于，还包括两个支撑环(7)，分别设置在七号齿轮(601)和五号齿轮(602)之间的轴肩处，以及五号齿轮(602)和九号齿轮(603)之间的轴肩处，对第三齿轮轴(6)进行支撑。
4.根据权利要求书2所述的一种二级行星齿轮差速减速箱结构，其特征在于，还包括回转轴承(14)和上端盖(13)，所述回转轴承(14)利用轴用卡簧安装于第一齿轮轴(1)上，并利用孔用卡簧安装在上端盖(13)上。
5.根据权利要求书4所述的一种二级行星齿轮差速减速箱结构，其特征在于，所述上端盖(13)位于箱体的上端，通过孔用卡簧安装在上外壳(5)的内部的上端。
6.根据权利要求书5所述的一种二级行星齿轮差速减速箱结构，其特征在于，还包括下端盖(8)位于箱体的下端，通过孔用卡簧在下外壳(9)的内部的下端，所述上外壳(5)、中外壳(10)、下外壳(9)、上端盖(13)与下端盖(8)形成封闭的箱体。
7.根据权利要求书1或2所述的一种二级行星齿轮差速减速箱结构，其特征在于，差速减速箱结构的减速比为：
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其中z1为一号齿轮(2)齿数，z2为二号齿轮(4)齿数，z3为三号齿轮(501)齿数，z4为四号齿轮(1101)齿数，z5为五号齿轮(602)齿数，z6为六号内齿轮齿数，z7为七号齿轮(601)齿数，z8为八号内齿轮(502)齿数，z9为九号齿轮(603)齿数，z10为下外壳(9)内壁十号内齿轮齿数，z1>z2，z3>z2，z7＝z9，z8＝z10，z6<z8。
8.根据权利要求书1或2所述的一种二级行星齿轮差速减速箱结构，其特征在于，包括上挡片(1201)、下挡片(1202)，下轴(1203)，支柱(1204；上挡片(1201)和下挡片(1202)结构相同，中部均为通孔，一号齿轮(2)设置在通孔内部，且与通孔不接触，上挡片(1201)和下挡片(1202)的外围均布3个通孔，第二齿轮轴(3)穿过上挡片(1201)和下挡片(1202)外围的通孔，且与通孔间隙配合，三个二号齿轮(4)位于上挡片(1201)和下挡片(1202)之间，上挡片(1201)和下挡片(1202)之间支柱(1204)连接支撑；下轴(1203)的中部为通孔与上挡片(1201)和下挡片(1202)中部的通孔同轴，第四齿轮轴(11)上端连接通孔内。
9.根据权利要求书1或2所述的一种二级行星齿轮差速减速箱结构，其特征在于，行星架(12)为一体成型，上挡片(1201)和下挡片(1202)结构相同，均为等边三角形尖角倒圆，上挡片(1201)和下挡片(1202)的3个角均设置通孔；优选的，第四齿轮轴(11)通过键连接下轴(1203)的中部的通孔内。
10.根据权利要求书1或2所述的一种二级行星齿轮差速减速箱结构，其特征在于，在上外壳(5)与中外壳(10)之间的连接处、下外壳(9)与中外壳(10)之间的连接处、上外壳(5)与上端盖(13)的连接处、下外壳(9)与下端盖(8)的连接处、上端盖(13)与回转轴承(14)的接触面、行星架(12)与第四齿轮轴(11)的连接处设置密封槽，密封槽内安装弹性材料进行密封。
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