CN109282008A - 拖拉机及其齿轮箱 - Google Patents

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朱兴满
石静波
路翼畅
黎旖
农业笋
刘韬
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Liyuan Hydraulic (suzhou) Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H47/00—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F16H47/06—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type
    • F16H47/08—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion
    • F16H47/10—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion using two or more power-transmitting fluid circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/66—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings

Abstract

本发明公开了一种拖拉机及其齿轮箱，齿轮箱包括输入轴、无级变速器和摆线针轮行星传动机构，无级变速器的输入端连接于输入轴的输出端，摆线针轮行星传动机构的摆线轮传动连接于无级变速器的输出端；摆线针轮行星传动机构中，针齿圈与动力输出轴的一者传动连接于输入轴且另一者为齿轮箱输出端。采用摆线针轮行星传动机构的两个构件作为输入，一个构件作为输出，其中一个输入连接无级变速器，可以实现齿轮箱输出端的无级调速，同时，摆线针轮行星传动机构的传动效率较高，通过控制摆线针轮行星传动机构的减速比，可以实现分配较少功率到无级调速器，能够减少功率损失与能量损失，从而实现在各工况转速需求范围内无级变速的同时实现高效传动。

Description

拖拉机及其齿轮箱
技术领域
本发明涉及齿轮设备技术领域，特别涉及一种齿轮箱。此外，本发明还涉及一种包括上述齿轮箱的拖拉机。
背景技术
对于传统拖拉机PTO齿轮箱，其动力输出轴的转速为固定值，一般为540rpm和720rpm两档或者是540rpm和1000rpm两档。但是，在使用中，拖拉机动力输出轴可以挂旋耕、播种、喷药、施肥及打捆等不同机具，不同的作业方式存在不同的转速需求，固定输出转速的设置限制了最佳作业效率的实现。如果仅在齿轮箱中设置传统的无级变速器，效率损失较高，不利于节能。
因此，如何提供一种能够在各工况转速需求范围内无级变速、同时实现高效传动的齿轮箱，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种齿轮箱，能够在各工况转速需求范围内无级变速、同时实现高效传动。本发明的另一目的是提供一种包括上述齿轮箱的拖拉机，其齿轮箱能够在各工况转速需求范围内无级变速、同时实现高效传动。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种齿轮箱，包括输入轴，还包括无级变速器和摆线针轮行星传动机构，所述无级变速器的输入端连接于所述输入轴的输出端，所述摆线针轮行星传动机构的摆线轮传动连接于所述无级变速器的输出端；所述摆线针轮行星传动机构中，针齿圈与动力输出轴的一者传动连接于所述输入轴且另一者为齿轮箱输出端。
优选地，所述无级变速器包括液压泵和传动连接于所述液压泵的输出端的液压马达，所述液压泵的输入端连接于所述输入轴的输出端，所述液压马达的输出端传动连接于所述摆线针轮行星传动机构。
优选地，所述液压泵与所述液压马达集成为HST。
优选地，所述液压马达的输出端连接渐开线齿轮组，所述摆线轮连接于所述渐开线齿轮组的输出端。
优选地，所述输入轴上固定设有主动齿轮，所述主动齿轮与所述针齿圈外齿啮合传动，所述动力输出轴为齿轮箱输出端。
优选地，所述动力输出轴与所述输入轴通过一级平行齿轮机构传动连接，所述针齿圈为齿轮箱输出端。
一种拖拉机，包括齿轮箱，所述齿轮箱为如上述任一项所述的齿轮箱。
本发明提供的齿轮箱包括输入轴、无级变速器和摆线针轮行星传动机构，无级变速器的输入端连接于输入轴的输出端，摆线针轮行星传动机构的摆线轮传动连接于无级变速器的输出端；摆线针轮行星传动机构中，针齿圈与动力输出轴的一者传动连接于输入轴且另一者为齿轮箱输出端。
采用摆线针轮行星传动机构的两个构件作为输入，一个构件作为输出，其中一个输入连接无级变速器，可以实现齿轮箱输出端的无级调速，同时，摆线针轮行星传动机构的传动效率较高，通过控制摆线针轮行星传动机构的减速比，可以实现分配较少功率到无级调速器，能够减少功率损失与能量损失，同时，该齿轮箱结构紧凑、减速比大，无需再通过其他减速机构就可达到需求速度，从而实现在各工况转速需求范围内无级变速的同时实现高效传动。
本发明提供的包括上述齿轮箱的拖拉机，其齿轮箱能够在各工况转速需求范围内无级变速、同时实现高效传动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供齿轮箱的结构图。
图1中，1、液压泵，2、液压马达，3、输入轴，4、主动齿轮， 5、针齿圈，6、摆线轮，7、动力输出轴，8、曲柄轴，9、渐开线中心轮，10、渐开线行星轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种齿轮箱，能够在各工况转速需求范围内无级变速、同时实现高效传动。本发明的另一核心是提供一种包括上述齿轮箱的拖拉机，其齿轮箱能够在各工况转速需求范围内无级变速、同时实现高效传动。
本发明所提供齿轮箱的一种具体实施例中，请参考图1，包括输入轴3、无级变速器和摆线针轮行星传动机构。
无级变速器的输入端连接于输入轴3的输出端，摆线针轮行星传动机构的摆线轮6传动连接于无级变速器的输出端。摆线针轮行星传动机构中，针齿圈5与动力输出轴7中的一者传动连接于输入轴3且另一者为齿轮箱输出端，即，摆线轮6为输入，而针齿圈5与动力输出轴7中的一者为输入，另一者为输出。
其中，摆线针轮行星传动机构的具体结构可以参考现有技术。
其中，输入轴3通常连接发动机等外接动力源。
其中，该齿轮箱具体可以为拖拉机PTO齿轮箱，当然，齿轮箱也可以用于其他装置中。
本实施例中，采用摆线针轮行星传动机构的两个构件作为输入，一个构件作为输出，其中一个输入连接无级变速器，可以实现齿轮箱输出端的无级调速，同时，摆线针轮行星传动机构的传动效率较高，通过控制摆线针轮行星传动机构的减速比，可以实现分配较少功率到无级调速器，能够减少功率损失与能量损失，同时，该齿轮箱结构紧凑、减速比大，无需再通过其他减速机构就可达到需求速度，从而实现在各工况转速需求范围内无级变速的同时实现高效传动。
在上述实施例的基础上，无级变速器具体可以包括液压泵1和传动连接于液压泵1的输出端的液压马达2，液压泵1的输入端连接于输入轴3的输出端，液压马达2的输出端传动连接于摆线针轮行星传动机构。更具体地，液压泵1与液压马达2可以集成为HST(HydroStatic Transmission，静液压无级变速器)。
其中，液压泵1排量可以实现从零开始到正的最大排量和负的最大排量变化，即为变量泵。液压马达2具体可以设置为定量或两点变量的液压马达2。
本实施例中采用液压变速机构实现无级变速，与齿轮箱中的齿轮组件构成机械液压混合传动单元，通过调整液压泵1的排量即可调整液压马达2的输出转速，最终调整齿轮箱输出端的转速，从而实现无级变速，变速调节较为方便。
在上述实施例的基础上，液压马达2的输出端可以连接渐开线齿轮组，摆线轮6连接于渐开线齿轮组的输出端。采用渐开线齿轮组，可以保证啮合时传动比的恒定，且便于制造和装配。
更具体地，渐开线齿轮组具体可以包括相啮合配合的渐开线行星轮10和渐开线中心轮9，渐开线中心轮9固定连接于液压马达2的输出端，渐开线行星轮10传动连接于摆线针轮行星传动机构的曲柄轴8，以驱动传动连接于曲柄轴8的摆线轮6，
在上述实施例的基础上，输入轴3上可以固定设置主动齿轮4，主动齿轮4与针齿圈5外齿啮合传动，动力输出轴为齿轮箱输出端，便于加工与装配。
一种具体的实施例中，发动机动力传递给输入轴3，一部分动力经由液压泵1传给给液压马达2，液压马达2动力经由渐开线中心轮9 传递给渐开线行星轮10，由支承渐开线行星轮10的曲柄轴8传递给摆线轮6，另一部分动力经由主动齿轮传动给摆线针轮行星传动机构的针齿圈5的外齿，针齿圈5和摆线轮6动力汇流后由动力输出轴7 输出。调整液压泵1的排量即可调整液压马达2的输出转速，最终调整动力输出轴7的转速，从而实现无级变速。
本实施例中，相关计算公式如下：
M1＝(Z3×(Z2/Z1))×M3 公式(1)
M2＝(1+Z3×(Z2/Z1))×M3 公式(2)
其中，M1：针齿圈5扭矩；M2：动力输出轴7扭矩；M3：渐开线中心轮9扭矩；Z1：渐开线中心轮9齿数；Z2：渐开线行星轮10 齿数；Z3：针齿圈5的销根数。
从公式(1)可以看出，摆线针轮行星传动机构的针齿圈5销根数Z3越多，M1与M3相差越大，说明发动机动力分配到液压部分的动力比例越小，整个系统的能量损失就越小，但相应变速范围就越窄，通过合理的参数分配，可以使液压部分功率只占到10％左右，且实现动力输出轴7转速在540到720之间无级变化。
又或者，动力输出轴7与输入轴3之间可以通过一级平行齿轮机构传动连接，此时，针齿圈5作为齿轮箱输出端。采用一级平行齿轮机构进行传动，能够简化齿轮箱结构。
除了上述齿轮箱，本发明还提供了一种拖拉机，该拖拉机包括齿轮箱，具体可以为以上任一实施例中提供的齿轮箱，有益效果可以相应参考以上各个实施例。该拖拉机的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的拖拉机及其齿轮箱进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种齿轮箱，包括输入轴(3)，其特征在于，还包括无级变速器和摆线针轮行星传动机构，所述无级变速器的输入端连接于所述输入轴(3)的输出端，所述摆线针轮行星传动机构的摆线轮(6)传动连接于所述无级变速器的输出端；所述摆线针轮行星传动机构中，针齿圈(5)与动力输出轴(7)的一者传动连接于所述输入轴(3)且另一者为齿轮箱输出端。
2.根据权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，所述无级变速器包括液压泵(1)和传动连接于所述液压泵(1)的输出端的液压马达(2)，所述液压泵(1)的输入端连接于所述输入轴(3)的输出端，所述液压马达(2)的输出端传动连接于所述摆线针轮行星传动机构。
3.根据权利要求2所述的齿轮箱，其特征在于，所述液压泵(1)与所述液压马达(2)集成为HST。
4.根据权利要求2所述的齿轮箱，其特征在于，所述液压马达(2)的输出端连接渐开线齿轮组，所述摆线轮(6)连接于所述渐开线齿轮组的输出端。
5.根据权利要求4所述的齿轮箱，其特征在于，所述输入轴(3)上固定设有主动齿轮(4)，所述主动齿轮(4)与所述针齿圈(5)外齿啮合传动，所述动力输出轴(7)为齿轮箱输出端。
6.根据权利要求4所述的齿轮箱，其特征在于，所述动力输出轴(7)与所述输入轴(3)通过一级平行齿轮机构传动连接，所述针齿圈(5)为齿轮箱输出端。
7.一种拖拉机，包括齿轮箱，其特征在于，所述齿轮箱为权利要求1至6任一项所述的齿轮箱。
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