CN109611517A - 一种变速箱传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变速箱技术领域，尤其涉及一种变速箱传动系统，包括箱体和传动机构，传动机构包括输入轴总成和至少一组输出轴总成，输入轴总成与输出轴总成传动连接，第一从动齿轮和第二从动齿轮套设于第一输出轴，换挡花键联轴器套设固定于第一输出轴，第一从动齿轮与第一主动齿轮啮合，第二从动齿轮与第二主动齿轮啮合；第一从动齿轮通过第一径向轴承与箱体可旋转连接，第二从动齿轮通过第二径向轴承与箱体可旋转连接，第一从动齿轮的一端与第一止推轴承连接，第二从动齿轮的一端与第二止推轴承连接。本发明有助于提高轴承的使用寿命，使轴承只承受转矩和第一输出轴自身的重力，不承受动力驱动产生的径向力和轴向力，提高变速箱工作的稳定性，降低变速箱的使用成本。

Description

一种变速箱传动系统

技术领域

本发明涉及变速箱技术领域，尤其涉及一种变速箱传动系统。

背景技术

变速箱是机械设备上非常重要的部件，它可以改变传动比，扩大转矩和转速范围的作用。目前机械设备上广泛采用主动机是内燃机或电机，其转矩与转速变化范围小，不能满足机械设备在各种工况下对输出转速和转矩的要求，需采用变速箱来解决这种矛盾。特别对于冶金行业的轧钢机械，传递动力达几千上万千瓦，转速范围从每分钟几十转到上万转，传统变速箱结构不合理，轴承寿命短，维护工作量大。

如图1所示，变速箱传动系统主要由齿轮和轴组成，由于需要通过同一轴3`与不同的齿轮配合输出不同的速度，第一速度齿轮1`的两端分别通过第一滚动轴承5`和第二滚动轴承6`套设于轴3`，第二速度齿轮2`的两端分别通过第三滚动轴承7`和第四滚动轴承8`套设于轴3`，同时，轴3`上套设有用于使轴3`切换与第一速度齿轮1`或第二速度齿轮2`啮合传动的变速换挡联轴器4`，在变速箱运行传递动力时，传递动力产生轴向力和径向力由第一滚动轴承5`、第二滚动轴承6`、第三滚动轴承7`和第四滚动轴承8`传递到轴3`；

当变速换挡联轴器4`与第一速度齿轮1`啮合时，第一速度齿轮1`与轴3`同步转动，此时的第一滚动轴承5`和第二滚动轴承6`的内圈和外圈相对静止，导致滚动轴承长期承受传递动力产生的径向力和轴向力时的接触点或线为固定的，容易产生接触疲劳，这不符合滚动轴承使用技术条件，造成滚动轴承的使用寿命较短，增加变速箱使用和维护的成本；而此时的第二速度齿轮2`与轴3`产生相对转动，则第三滚动轴承7`和第四滚动轴承8`的内圈和外圈相对转动，但这是处于空转状态，动力传递的齿轮啮合产生的径向力和轴向力很小。同样的，当变速换挡联轴器4`与第二速度齿轮2`啮合时，第三滚动轴承7`和第四滚动轴承8`工况差，寿命短。

因此，在轴3`在通过变速换挡联轴器4`与第一速度齿轮1`或第二速度齿轮2`传动时，与轴3`同步转动的速度齿轮连接的滚动轴承内圈和外圈保持相对静止，传递动力产生的径向力和轴向力容易破坏滚动轴承，导致滚动轴承的使用寿命和稳定性降低。

发明内容

本发明的目的是提供有助于提高轴承使用的稳定性和使用寿命，减少变速箱使用成本的一种变速箱传动系统及其输出轴总成结构。

为了实现上述目的，本发明提供一种变速箱传动系统，包括箱体和传动机构，所述传动机构包括输入轴总成和至少一组输出轴总成，所述输入轴总成与输出轴总成传动连接，所述输入轴总成包括第一输入轴以及套设固定于第一输入轴的第一主动齿轮和第二主动齿轮，所述输出轴总成包括第一输出轴、第一从动齿轮、第二从动齿轮和用于使第一输出轴与第一从动齿轮或第二从动齿轮传动连接的换挡花键联轴器，所述第一输出轴套设有用于支撑第一输出轴绕预设轴线转动的第一轴承和第二轴承，所述第一从动齿轮和第二从动齿轮可旋转套设于所述第一输出轴，所述换挡花键联轴器套设固定于第一输出轴，所述第一从动齿轮与第一主动齿轮啮合，所述第二从动齿轮与第二主动齿轮啮合；

所述输出轴总成还包括与所述箱体固定连接的第一径向轴承、第二径向轴承、第一止推轴承和第二止推轴承，所述第一从动齿轮通过所述第一径向轴承与箱体可旋转连接，所述第二从动齿轮通过所述第二径向轴承与箱体可旋转连接，所述第一从动齿轮的一端与所述第一止推轴承连接，所述第二从动齿轮的一端与所述第二止推轴承连接。

可选的，所述第一径向轴承和第二径向轴承的数量均为两组，两组所述第一径向轴承分别连接于第一从动齿轮靠近两端的位置，两组所述第二径向轴承分别连接于第二从动齿轮靠近两端的位置。

可选的，所述第一输出轴通过所述第一轴承与第一从动齿轮或箱体可旋转连接，所述第二轴承安装于第二从动齿轮或箱体。

可选的，所述第一轴承、第一径向轴承、第二径向轴承、第一止推轴承和第二止推轴承均为油膜轴承。

可选的，所述换挡花键联轴器包括被动外花键、第一外花键、第二外花键和内花键，所述被动外花键与第一输出轴固定连接，所述第一外花键与第一从动齿轮固定连接，所述第二外花键与第二从动齿轮固定连接，所述内花键滑动设置于被动外花键可使被动外花键与第一外花键或第二外花键传动连接。

可选的，所述传动机构包括输入轴总成和两组输出轴总成，两组所述输出轴总成分别与输入轴总成传动连接。

可选的，还包括传动轴总成，所述传动机构的数量有两组，两组所述传动机构的输出轴总成通过所述传动轴总成传动连接。

可选的，所述传动轴总成包括传动轴、第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三径向轴承、第三止推轴承和用于使传动轴与第二传动齿轮传动连接的离合联轴器，所述第一传动齿轮和离合联轴器均套设固定于传动轴，所述第三径向轴承和第三止推轴承均固定于所述箱体，所述第二传动齿轮通过所述第三径向轴承和第三止推轴承与所述箱体可旋转连接，所述第一传动齿轮和第二传动齿轮分别与两组所述传动机构的输出轴总成传动连接。

实施本发明的实施例，具有以下技术效果：

本发明在进行传动时，第一输入轴通过第一主动齿轮和第二主动齿轮分别带动第一从动齿轮和第二从动齿轮转动，此时第一输入轴通过第一主动齿轮和第二主动齿轮传递到第一从动齿轮和第二从动齿轮的径向力分别通过第一径向轴承和第二径向轴承传递到箱体、轴向力分别通过第一止推轴承和第二止推轴承传递到箱体，且在第一输入轴转动的过程中，第一主动齿轮与第一从动齿轮、第二主动齿轮与第二从动齿轮始终啮合传动，使第一径向轴承、第二径向轴承、第一止推轴承和第二止推轴承保持在工作状态的工况下，受到应力位置不断变化，避免轴承工作接触点固定，有助于提高第一径向轴承、第二径向轴承、第一止推轴承和第二止推轴承的使用寿命，从而降低了变速箱的使用和维护成本；

另外，在通过换挡花键联轴器使第一输出轴与第一从动齿轮或第二从动齿轮传动连接时，由于第一从动齿轮和第二从动齿轮产生的径向力和轴向力均传递到箱体，因此，用于支撑第一输出轴在绕预设轴线上转动的第一轴承和第二轴承均只承受第一输出轴自身的重力作用和第一从动齿轮和第二从动齿轮传递的扭矩，无需承受第一从动齿轮和第二从动齿轮传递的径向力和轴向力，从而提高了第一轴承和第二轴承工作的稳定性和使用寿命。

附图说明

图1是背景技术中的结构示意图；

图2是本发明实施例1的结构示意图；

图3是本发明实施例2的结构示意图；

图4是本发明实施例3的结构示意图。

附图标记说明：

1`、第一速度齿轮，2`、第二速度齿轮，3`、轴，4`、变速换挡联轴器，5`、第一滚动轴承，6`、第二滚动轴承，7`、第三滚动轴承，8`、第四滚动轴承。

1、输入轴总成，2、第一输入轴，3、第一主动齿轮，4、第二主动齿轮，5、第三主动齿轮，6、输出轴总成，7、第一输出轴，8、第一从动齿轮，9、第二从动齿轮，10、换挡花键联轴器，11、被动外花键，12、第一外花键，13、第二外花键，14、内花键，15、第一轴承，16、第二轴承，17、第一径向轴承，18、第二径向轴承，19、第一止推轴承，20、第二止推轴承，21、传动轴总成，22、传动轴，23、第一传动齿轮，24、第二传动齿轮，25、第三径向轴承，26、第三止推轴承，27、离合联轴器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

参考图2，本实施例提供了一种变速箱传动系统，包括箱体(未示出)和传动机构，传动机构包括输入轴总成1和一组输出轴总成6，输入轴总成1与输出轴总成6传动连接，输入轴总成1包括第一输入轴2以及套设固定于第一输入轴2的第一主动齿轮3和第二主动齿轮4，输出轴总成6包括第一输出轴7、第一从动齿轮8、第二从动齿轮9和用于使第一输出轴7与第一从动齿轮8或第二从动齿轮9传动连接的换挡花键联轴器10，第一输出轴7套设有用于支撑第一输出轴2绕预设轴线转动的第一轴承15和第二轴承16，第一从动齿轮8和第二从动齿轮9可旋转套设于第一输出轴7，换挡花键联轴器10套设固定于第一输出轴7，第一从动齿轮8与第一主动齿轮3啮合，第二从动齿轮9与第二主动齿轮4啮合；

输出轴总成6还包括与箱体(未示出)固定连接的第一径向轴承17、第二径向轴承18、第一止推轴承19和第二止推轴承20，第一从动齿轮8通过第一径向轴承17与箱体(未示出)可旋转连接，第二从动齿轮9通过第二径向轴承18与箱体(未示出)可旋转连接，第一从动齿轮8的一端与第一止推轴承19连接，第二从动齿轮9的一端与第二止推轴承20连接。

本发明在进行传动时，第一输入轴2通过第一主动齿轮3和第二主动齿轮4分别带动第一从动齿轮8和第二从动齿轮9转动，此时第一输入轴2通过第一主动齿轮3和第二主动齿轮4传递到第一从动齿轮8和第二从动齿轮9的径向力分别通过第一径向轴承17和第二径向轴承18传递到箱体(未示出)、轴向力分别通过第一止推轴承19和第二止推轴承20传递到箱体(未示出)，且在第一输入轴2转动的过程中，第一主动齿轮3与第一从动齿轮8、第二主动齿轮4与第二从动齿轮9始终啮合传动，使第一径向轴承17、第二径向轴承18、第一止推轴承19和第二止推轴承20保持在工作状态的工况下，受到应力位置不断变化，避免轴承工作接触点固定，有助于提高第一径向轴承17、第二径向轴承18、第一止推轴承19和第二止推轴承20的使用寿命，从而降低了变速箱的使用和维护成本；

另外，在通过换挡花键联轴器10使第一输出轴7与第一从动齿轮8或第二从动齿轮9传动连接时，由于第一从动齿轮8和第二从动齿轮9产生的径向力和轴向力均传递到箱体(未示出)，因此，用于支撑第一输出轴7在绕预设轴线上转动的第一轴承和第二轴承均只承受第一输出轴7自身的重力作用和第一从动齿轮8和第二从动齿轮9传递的扭矩，无需承受第一从动齿轮8和第二从动齿轮9传递的径向力和轴向力，从而提高了第一轴承15和第二轴承16工作的稳定性和使用寿命。

进一步的，第一径向轴承17和第二径向轴承18的数量均为两组，两组第一径向轴承17分别连接于第一从动齿轮8靠近两端的位置，两组第二径向轴承18分别连接于第二从动齿轮9靠近两端的位置，为第一从动齿轮8和第二从动齿轮9提供两个支撑点，提高第一从动齿轮8和第二从动齿轮9工作的稳定性。

本实施例的第一输出轴7通过所述第一轴承15与第一从动齿轮8可旋转连接，第二轴承16安装于箱体(未示出)，当第一从动齿轮8与第一输出轴7同步转动时，第一轴承15相对第一输出轴7和第一从动齿轮8静止，但此时的第一轴承15只承受第一输出轴7自身的重力作用，无需承受第一从动齿8轮和第二从动齿轮9传递的径向力和轴向力，从而提高了第一轴承15工作的稳定性和使用寿命，由此，使第一轴承15和第二轴承16的安装位置可根据最优的支撑位置进行安装，提高对第一输出轴7支撑的稳定性。

本实施例的第一轴承15、第一径向轴承17、第二径向轴承18、第一止推轴承19和第二止推轴承20均为油膜轴承，油膜轴承相对滚动轴承有效提高了第一从动齿轮8和第二从动齿轮9的极限转速和动力传输效率。

具体的，本实施例的换挡花键联轴器10包括被动外花键11、第一外花键12、第二外花键13和内花键14，被动外花键11与第一输出轴7固定连接，第一外花键12与第一从动齿轮8固定连接，第二外花键13与第二从动齿轮9固定连接，内花键14滑动设置于被动外花键可使被动外花键11与第一内花键12或第二内花键13传动连接，从而使内花键14滑动设置于第一外花键12和第二外花键13间，可有多个使用位置：第一外花键12-内花键14-被动外花键11，内花键14-被动外花键11，第二内花键13-内花键14-被动外花键11。

实施例2：

参考图2和图3，本实施例与实施例1的区别在于传动机构包括输入轴总成1和两组输出轴总成6，两组输出轴总成6分别与输入轴总成1传动连接，通过输入轴总成1中的第一主动齿轮3和第二主动齿轮4分别驱动两套输出轴总成6的第一从动齿轮8和第二从动齿轮9，使两组输出轴总成2的第一从动齿轮8与第一主动齿轮3、第二从动齿轮9与第二主动齿轮4的齿轮传动比不同，实现两组输出轴总成6不同传动比配置的动力输出。

进一步的，在本实施例中，输入轴总成1还包括第三主动齿轮5，第三主动齿轮5与第二组输出轴总成6的第二从动齿轮9啮合传动，同时，可将第一组输出轴总成6的第一从动齿轮8与第一主动齿轮3、第二从动齿轮9与第二主动齿轮4分别设置不同的传动比啮合，第二组输出轴总成6的第一从动齿轮8与第一主动齿轮3、第二从动齿轮9与第三主动齿轮5分别设置不同的传动比进行啮合，从而实现两组输出轴总成6输出多种不同的转速。

实施例3：

参考图2和图4，本实施例与实施例1的区别在于还包括传动轴总成21，且传动机构的数量有两组，两组传动机构的输出轴总成6通过传动轴总成21传动连接，进一步的，传动轴总成21包括传动轴22、第一传动齿轮23、第二传动齿轮24、第三径向轴承25、第三止推轴承26和用于使传动轴22与第二传动齿轮24传动连接的离合联轴器27，第一传动齿轮23和离合联轴器27均套设固定于传动轴22，第三径向轴承25和第三止推轴承26均固定于箱体(未示出)，所第二传动齿轮24通过第三径向轴承25和第三止推轴承26与箱体(未示出)可旋转连接，第一传动齿轮23和第二传动齿轮24分别与两组传动机构的输出轴总成6传动连接。

本实施例的传动系统工作原理为：

用离合联轴器27的工作位置实现两套传动机构的连锁与否：离合联轴器27与第二传动齿轮24脱开时，两套输出轴总成6分别由两套输入轴总成1传动，互不干扰；离合联轴器27与第二传动齿轮24结合时，两套输出轴总成6经由传动轴总成21组合成一体，按固定的传动比传动。

从而其中一组传动机构带动第一传动齿轮23或第二传动齿轮24转动时，第一传动齿轮23与第二传动齿轮24同步转动，进而使两组传动机构的输出轴总成6输出转速，实现一组输入轴总成1输出转速带动两组输出轴总成6输出转速，在第二传动齿轮24输出转速时，第二传动齿轮24受到的径向力和轴向力通过第三径向轴承25和第三止推轴承26传递到箱体(未示出)，避免传动轴22承受较大的径向力和轴向力，提高传动机构传动的稳定性。

可实现的功能有：

1、离合联轴器27使第二传动齿轮24与传动轴22脱开时，两套输出轴总成6按照各自的传动比配置分别由各自的输入轴总成1驱动，第一输出轴7的转矩和转速仅与同组传动机构的第一输入轴2的转矩和转速相关。

2、离合联轴器27使第二传动齿轮24与传动轴22传动连接时，两组输出轴总成6通过传动轴总成21相连，可以实现从一套输入轴总成1经由传动轴总成21驱动两台输出轴总成6，也可以两套输入轴总成1按固定的转速配置输入动力驱动两套输出轴总成6。

综上，本发明在进行传动时，第一输入轴2通过第一主动齿轮3和第二主动齿轮4传递到第一从动齿轮8和第二从动齿轮9的径向力分别通过第一径向轴承17和第二径向轴承18传递到箱体(未示出)、轴向力分别通过第一止推轴承19和第二止推轴承20传递到箱体(未示出)，使第一径向轴承17、第二径向轴承18、第一止推轴承19和第二止推轴承20保持在工作状态的工况下，受到的应力位置不断变化，避免轴承工作接触点固定，从而有助于提高第一径向轴承17、第二径向轴承18、第一止推轴承19和第二止推轴承20的使用寿命；

另外，第一轴承15和第二轴承16均只承受第一输出轴7自身的重力作用，无需承受第一从动齿轮8和第二从动齿轮9传递的径向力和轴向力，从而提高了第一轴承15和第二轴承16工作的稳定性和使用寿命。

此外，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种变速箱传动系统，其特征在于，包括箱体和传动机构，所述传动机构包括输入轴总成和至少一组输出轴总成，所述输入轴总成与输出轴总成传动连接，所述输入轴总成包括第一输入轴以及套设固定于第一输入轴的第一主动齿轮和第二主动齿轮，所述输出轴总成包括第一输出轴、第一从动齿轮、第二从动齿轮和用于使第一输出轴与第一从动齿轮或第二从动齿轮传动连接的换挡花键联轴器，所述第一输出轴套设有用于支撑第一输出轴绕预设轴线转动的第一轴承和第二轴承，所述第一从动齿轮和第二从动齿轮可旋转套设于所述第一输出轴，所述换挡花键联轴器套设固定于第一输出轴，所述第一从动齿轮与第一主动齿轮啮合，所述第二从动齿轮与第二主动齿轮啮合；

所述输出轴总成还包括与所述箱体固定连接的第一径向轴承、第二径向轴承、第一止推轴承和第二止推轴承，所述第一从动齿轮通过所述第一径向轴承与箱体可旋转连接，所述第二从动齿轮通过所述第二径向轴承与箱体可旋转连接，所述第一从动齿轮的一端与所述第一止推轴承连接，所述第二从动齿轮的一端与所述第二止推轴承连接。

2.根据权利要求1所述的变速箱传动系统，其特征在于，所述第一径向轴承和第二径向轴承的数量均为两组，两组所述第一径向轴承分别连接于第一从动齿轮靠近两端的位置，两组所述第二径向轴承分别连接于第二从动齿轮靠近两端的位置。

3.根据权利要求1所述的变速箱传动系统，其特征在于，所述第一输出轴通过所述第一轴承与第一从动齿轮或箱体可旋转连接，所述第二轴承安装于第二从动齿轮或箱体。

4.根据权利要求3所述的变速箱传动系统，其特征在于，所述第一轴承、第一径向轴承、第二径向轴承、第一止推轴承和第二止推轴承均为油膜轴承。

5.根据权利要求1所述的变速箱传动系统，其特征在于，所述换挡花键联轴器包括被动外花键、第一外花键、第二外花键和内花键，所述被动外花键与第一输出轴固定连接，所述第一外花键与第一从动齿轮固定连接，所述第二外花键与第二从动齿轮固定连接，所述内花键滑动设置于被动外花键可使被动外花键与第一外花键或第二外花键传动连接。

6.根据权利要求1～5任一项所述的变速箱传动系统，其特征在于，所述传动机构包括输入轴总成和两组输出轴总成，两组所述输出轴总成分别与输入轴总成传动连接。

7.根据权利要求1～5任一项所述的变速箱传动系统，其特征在于，还包括传动轴总成，所述传动机构的数量有两组，两组所述传动机构的输出轴总成通过所述传动轴总成传动连接。

8.根据权利要求7所述的变速箱传动系统，其特征在于，所述传动轴总成包括传动轴、第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三径向轴承、第三止推轴承和用于使传动轴与第二传动齿轮传动连接的离合联轴器，所述第一传动齿轮和离合联轴器均套设固定于传动轴，所述第三径向轴承和第三止推轴承均固定于所述箱体，所第二传动齿轮通过所述第三径向轴承和第三止推轴承与所述箱体可旋转连接，所述第一传动齿轮和第二传动齿轮分别与两组所述传动机构的输出轴总成传动连接。