CN111022623A - 一种具有柔性浮动和均载作用的行星架结构 - Google Patents

一种具有柔性浮动和均载作用的行星架结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有柔性浮动和均载作用的行星架结构，包括柔性支架、连接螺栓、行星架、内齿圈、太阳轮和行星轮。所述行星架内部设置有太阳轮和五个行星轮，内齿圈套设在行星架上，行星轮分别与内齿圈和太阳轮啮合。所述柔性支架上设置有环形薄板，柔性支架通过连接螺栓与行星架连接，连接处位于行星架厚度方向的中心位置，连接处设置有环板、弹性垫圈、内侧衬套、中间衬套、外侧衬套和抗挤压环，从而实现柔性连接。行星轮啮合过程中，通过行星架在轴向、周向可做微小浮动，可以均衡各个行星轮上的载荷，确保整个行星架具有良好的均载效果。当环形薄壁顶部产生振动时，可通过环形薄壁弹性变形，起到了缓减振动与冲击的作用。

Description

一种具有柔性浮动和均载作用的行星架结构
技术领域
本发明涉及行星齿轮传动领域，具体涉及一种具有柔性浮动和均载作用的行星架结构。
背景技术
齿轮传动系统的基本要求是承载能力高、质量轻、结构紧凑、效率高和工作平稳。行星架是行星齿轮传动系统的重要结构件。由于同一时刻不同行星轮与太阳轮、内齿圈的啮合相位不尽相同，导致各行星轮在齿轮箱运行过程中所受载荷不同，行星轮系齿轮箱极易产生单个行星轮失效、振动冲击过大等问题，为改善行星轮系传动系统的均载问题，降低系统的振动与冲击，合理的行星架结构对提高行星齿轮传动系统的工作性能至关重要。
通常，行星轮系的行星架大多做成一个整体，刚性较大，材料阻尼过小，均载效果较差，不能很好的缓减振动，不能确保运行平稳。现有行星架的连接多为刚性连接，整体刚性较大，导致行星架整体均载效果较差，整体不具备很好的柔性，均载效果也十分有限，在高速重载情况下，载荷不均就会加剧行星轮系疲劳，大大缩短了行星轮系的寿命。
因此，亟需研发出一种具有良好均载效果的行星架结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有柔性浮动和均载作用的行星架结构。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种具有柔性浮动和均载作用的行星架结构，包括柔性支架、连接螺栓、行星架、内齿圈、太阳轮和行星轮。
所述行星架为内部中空的圆柱体结构，内齿圈套设在行星架外表面。所述行星架的内部设置有太阳轮和五个分布均匀的行星轮，每个行星轮分别与内齿圈和太阳轮啮合。
所述柔性支架面向行星架的一侧均匀设置有五个支杆，每个支杆远离柔性支架的一端设置有螺栓孔Ⅰ。
所述行星架均匀设置有五个螺栓孔Ⅱ和供分流支架嵌入的五个安插孔，螺栓孔Ⅱ的轴向垂直于太阳轮的轴向，螺栓孔Ⅱ贯穿行星架的侧壁。所述安插孔的轴向平行于太阳轮的轴向，安插孔贯穿行星架的两个板面，每个安插孔与一个螺栓孔Ⅱ垂直相交。
五个所述支杆分别插入五个行星架的五个安插孔，螺栓孔Ⅰ的轴线与螺栓孔Ⅱ的轴线重合。所述连接螺栓的顶部从行星架的外侧壁穿过螺栓孔Ⅱ和螺栓孔Ⅰ后伸出行星架的内侧壁，连接螺栓的顶部旋入螺母，连接螺栓上套设有垫圈Ⅰ，垫圈Ⅰ位于螺母与行星架的内侧壁之间。
所述连接螺栓穿过螺栓孔Ⅱ的部分记为柔性段Ⅱ，柔性段Ⅱ上套设有套筒。
所述连接螺栓穿过螺栓孔Ⅰ的部分记为柔性段Ⅰ，柔性段Ⅰ上套设有两个环板，两个环板位于柔性段Ⅰ的两端。两个所述环板相对的板面为台阶面Ⅰ，这两个台阶面Ⅰ用于卡固内侧衬套、中间衬套、外侧衬套和两个弹性垫圈。
所述内侧衬套套设在柔性段Ⅰ上，内侧衬套的两端设置有与环板的台阶面Ⅰ相匹配的台阶面Ⅱ，内侧衬套通过台阶面Ⅰ卡固在两个环板之间。
所述内侧衬套上套设有中间衬套，中间衬套由弹性材料制成，中间衬套的两端卡固在台阶面Ⅰ上。所述中间衬套上套设有外侧衬套、两个弹性垫圈和两个抗挤压环，两个抗挤压环位于外侧衬套的两端，每个抗挤压环通过弹性垫圈与台阶面Ⅰ卡固。所述弹性垫圈、外侧衬套和抗挤压环的外侧壁均与螺栓孔Ⅰ的侧壁接触。
进一步，所述柔性支架包括支架底板和环形薄壁，支架底板面向行星架的板面上设置有环形薄壁，环形薄壁远离支架底板的环形边缘上连接有五个支杆。
进一步，所述行星架上的五个螺栓孔Ⅱ的轴线位于同一平面S上，平面S为行星架(5)的对称中心面。
进一步，将所述内齿圈沿其横截面切割形成两个零部件。安装时，将两个所述零部件通过若干螺栓拼接形成内齿圈。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，行星轮在啮合过程中，由于柔性支架与行星架进行了柔性连接，可通过行星架轻微摆动来均匀单个齿轮轴向齿面的载荷，行星架轴向、周向的轻微摆动能均匀不同行星轮所受载荷，确保整个行星架具有良好的均载效果。此外，柔性支架设置有阻尼和刚性较小的环形薄壁，起到悬臂梁的作用，当环形薄壁顶部产生振动时，可通过环形薄壁弹性变形，消耗一部分振动能量，起到了缓减振动与冲击的作用。
附图说明
图1为新型行星架结构立体图；
图2为沿行星架厚度方向的中点处横截面示意图；
图3为图2中C部分放大图；
图4为图2中A-A剖视图；
图5为图4中B部分放大图。
图中：内齿圈2、螺栓201、连接螺栓3、柔性支架4、支杆401、支架底板402、环形薄壁403、行星架5、太阳轮6、行星轮7、垫块Ⅱ8、行星轮轴9、垫块Ⅰ10、滑动轴承11、垫圈Ⅱ12、套筒13、环板14、弹性垫圈15、内侧衬套16、中间衬套17、外侧衬套18、抗挤压环19、垫圈Ⅰ21和螺母22。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
本实施例公开了一种具有柔性浮动和均载作用的行星架结构，包括柔性支架4、连接螺栓3、行星架5、内齿圈2、太阳轮6和行星轮7。
所述行星架5为内部中空的圆柱体结构，内齿圈2套设在行星架5外表面。参见图4，将所述内齿圈2沿其横截面切割形成两个零部件，安装时，将两个所述零部件通过若干螺栓201拼接形成内齿圈2。
参见图1或2，所述行星架5的内部设置有太阳轮6和五个分布均匀的行星轮7，每个行星轮7分别与内齿圈2和太阳轮6啮合。在本实施例中，所述太阳轮6为人字形齿轮，在实际应用中，其他类型的齿轮也适用于本发明装置中。
参见图4，每个所述行星轮7分别由一个行星轮轴9和一个滑动轴承11装配在行星架上，滑动轴承11套设在行星轮轴9上，滑动轴承11上套设有行星轮7。所述行星轮轴9的轴向垂直于行星架5的两个板面，行星轮轴9靠近柔性支架4的一端通过固定在行星架5上的垫块Ⅰ10进行轴向定位，行星轮轴9远离柔性支架4的一端通过垫块Ⅱ8进行轴向定位，垫块Ⅱ8通过螺栓201和垫圈Ⅱ12固定在行星架5上。
参见图4，所述柔性支架4包括支架底板402和环形薄壁403，支架底板402面向行星架5的板面上设置有环形薄壁403，环形薄壁403远离支架底板402的环形边缘上连接有五个支杆401。每个所述支杆401远离柔性支架4的一端设置有螺栓孔Ⅰ。所述支架底板402背向行星架5的板面固定在箱体上。
所述行星架5均匀设置有五个螺栓孔Ⅱ和供分流支架401嵌入的五个安插孔，螺栓孔Ⅱ的轴向垂直于太阳轮6的轴向，螺栓孔Ⅱ贯穿行星架5的侧壁。所述安插孔的轴向平行于太阳轮6的轴向，安插孔贯穿行星架5的两个板面，每个安插孔与一个螺栓孔Ⅱ垂直相交。
参见图4，所述行星架5上的五个螺栓孔Ⅱ的轴线位于同一平面S上，平面S平行于行星架5的两个板面，平面S到行星架5的两个板面的距离相等。
五个所述支杆401分别插入五个行星架5的五个安插孔，螺栓孔Ⅰ的轴线与螺栓孔Ⅱ的轴线重合。所述连接螺栓3的顶部从行星架5的外侧壁穿过螺栓孔Ⅱ和螺栓孔Ⅰ后伸出行星架5的内侧壁，连接螺栓3的顶部旋入螺母22，连接螺栓3上套设有垫圈Ⅰ21，垫圈Ⅰ21位于螺母22与行星架5的内侧壁之间。
参见图3或5，所述连接螺栓3穿过螺栓孔Ⅱ的部分记为柔性段Ⅱ，柔性段Ⅱ上套设有套筒13。
所述连接螺栓3穿过螺栓孔Ⅰ的部分记为柔性段Ⅰ，柔性段Ⅰ上套设有两个环板14，两个环板14位于柔性段Ⅰ的两端。两个所述环板14相对的板面为台阶面Ⅰ，这两个台阶面Ⅰ用于卡固内侧衬套16、中间衬套17、外侧衬套18和两个弹性垫圈15。
参见图3或5，所述内侧衬套16套设在柔性段Ⅰ上，内侧衬套16的两端设置有与环板14的台阶面Ⅰ相匹配的台阶面Ⅱ，内侧衬套16通过台阶面Ⅰ卡固在两个环板14之间。
所述内侧衬套16上套设有中间衬套17，中间衬套17由弹性材料制成，中间衬套17的两端卡固在台阶面Ⅰ上。所述中间衬套17上套设有外侧衬套18、两个弹性垫圈15和两个抗挤压环19，两个抗挤压环19位于外侧衬套18的两端，每个抗挤压环19通过弹性垫圈15与台阶面Ⅰ卡固。所述弹性垫圈15、外侧衬套18和抗挤压环19的外侧壁均与螺栓孔Ⅰ的侧壁接触。
工作过程中，基于所述柔性支架4与行星架5采用内外衬套以及弹性衬套组合的方式进行螺栓连接，且连接处位于行星架5厚度方向的中部，单个行星轮7受载不均时，连接螺栓3就会发生倾斜摆动，使得行星架5可轻微摆动，这样就均匀了单个行星轮7所受载荷。其中，柔性连接部分中的所述中间衬套17可做变形量为Δx的大变形，Δx大于0，使得整个柔性连接部分在轴向、周向都可发生位移Δx，从而行星架5在轴向、周向可做微小浮动，可以均衡各个行星轮7上的载荷。
此外，所述柔性支架4具有一段过渡的环形薄壁403，在行星架5浮动过程中，环形薄壁403可以很好的缓和、衰减行星架振动，使振动只有很少一部分传到箱体上，具有降低振动与冲击的作用。
实施例2：
本实施例公开了一种具有柔性浮动和均载作用的行星架结构，包括柔性支架4、连接螺栓3、行星架5、内齿圈2、太阳轮6和行星轮7。
所述行星架5为内部中空的圆柱体结构，内齿圈2套设在行星架5外表面。
参见图1或2，所述行星架5的内部设置有太阳轮6和五个分布均匀的行星轮7，每个行星轮7分别与内齿圈2和太阳轮6啮合。在本实施例中，所述太阳轮6为直齿轮，在实际应用中，其他类型的齿轮也适用于本发明装置中。
参见图4，每个所述行星轮7分别由一个行星轮轴9和一个滑动轴承11装配在行星架上，滑动轴承11套设在行星轮轴9上，滑动轴承11上套设有行星轮7。所述行星轮轴9的轴向垂直于行星架5的两个板面，行星轮轴9靠近柔性支架4的一端通过固定在行星架5上的垫块Ⅰ10进行轴向定位，行星轮轴9远离柔性支架4的一端通过垫块Ⅱ8进行轴向定位，垫块Ⅱ8通过螺栓201和垫圈Ⅱ12固定在行星架5上。
参见图4，所述柔性支架4面向行星架5的一侧均匀设置有五个支杆401，每个支杆401远离柔性支架4的一端设置有螺栓孔Ⅰ。
所述行星架5均匀设置有五个螺栓孔Ⅱ和供分流支架401嵌入的五个安插孔，螺栓孔Ⅱ的轴向垂直于太阳轮6的轴向，螺栓孔Ⅱ贯穿行星架5的侧壁。所述安插孔的轴向平行于太阳轮6的轴向，安插孔贯穿行星架5的两个板面，每个安插孔与一个螺栓孔Ⅱ垂直相交。
五个所述支杆401分别插入五个行星架5的五个安插孔，螺栓孔Ⅰ的轴线与螺栓孔Ⅱ的轴线重合。所述连接螺栓3的顶部从行星架5的外侧壁穿过螺栓孔Ⅱ和螺栓孔Ⅰ后伸出行星架5的内侧壁，连接螺栓3的顶部旋入螺母22，连接螺栓3上套设有垫圈Ⅰ21，垫圈Ⅰ21位于螺母22与行星架5的内侧壁之间。
参见图3或5，所述连接螺栓3穿过螺栓孔Ⅱ的部分记为柔性段Ⅱ，柔性段Ⅱ上套设有套筒13。
所述连接螺栓3穿过螺栓孔Ⅰ的部分记为柔性段Ⅰ，柔性段Ⅰ上套设有两个环板14，两个环板14位于柔性段Ⅰ的两端。两个所述环板14相对的板面为台阶面Ⅰ，这两个台阶面Ⅰ用于卡固内侧衬套16、中间衬套17、外侧衬套18和两个弹性垫圈15。
参见图3或5，所述内侧衬套16套设在柔性段Ⅰ上，内侧衬套16的两端设置有与环板14的台阶面Ⅰ相匹配的台阶面Ⅱ，内侧衬套16通过台阶面Ⅰ卡固在两个环板14之间。
所述内侧衬套16上套设有中间衬套17，中间衬套17由弹性材料制成，中间衬套17的两端卡固在台阶面Ⅰ上。所述中间衬套17上套设有外侧衬套18、两个弹性垫圈15和两个抗挤压环19，两个抗挤压环19位于外侧衬套18的两端，每个抗挤压环19通过弹性垫圈15与台阶面Ⅰ卡固。所述弹性垫圈15、外侧衬套18和抗挤压环19的外侧壁均与螺栓孔Ⅰ的侧壁接触。
工作过程中，基于所述柔性支架4与行星架5采用内外衬套以及弹性衬套组合的方式进行螺栓连接，单个行星轮7受载不均时，连接螺栓3就会发生倾斜摆动，使得行星架5可轻微摆动，这样就均匀了单个行星轮7所受载荷。其中，柔性连接部分中的所述中间衬套17可做变形量为Δx的大变形，Δx大于0，使得整个柔性连接部分在轴向、周向都可发生位移Δx，从而行星架5在轴向、周向可做微小浮动，可以均衡各个行星轮7上的载荷。
此外，所述柔性支架4具有一段过渡的环形薄壁403，在行星架5浮动过程中，环形薄壁403可以很好的缓和、衰减行星架振动，具有降低振动与冲击的作用。
实施例3：
本实施例主要结构同实施例2，进一步，参见图4，所述柔性支架4包括支架底板402和环形薄壁403，支架底板402面向行星架5的板面上设置有环形薄壁403，环形薄壁403远离支架底板402的环形边缘上连接有五个支杆401。所述支架底板402背向行星架5的板面固定在箱体上。
实施例4：
本实施例主要结构同实施例3，进一步，参见图4，所述行星架5上的五个螺栓孔Ⅱ的轴线位于同一平面S上，平面S平行于行星架5的两个板面，平面S到行星架5的两个板面的距离相等。
实施例5：
本实施例主要结构同实施例4，进一步，参见图4，将所述内齿圈2沿其横截面切割形成两个零部件。安装时，将两个所述零部件通过若干螺栓201拼接形成内齿圈2。

Claims (4)

1.一种具有柔性浮动和均载作用的行星架结构，其特征在于：包括柔性支架(4)、连接螺栓(3)、行星架(5)、内齿圈(2)、太阳轮(6)和行星轮(7)；
所述行星架(5)为内部中空的圆柱体结构，内齿圈(2)套设在行星架(5)外表面；所述行星架(5)的内部设置有太阳轮(6)和五个分布均匀的行星轮(7)，每个行星轮(7)分别与内齿圈(2)和太阳轮(6)啮合；
所述柔性支架(4)面向行星架(5)的一侧均匀设置有五个支杆(401)，每个支杆(401)远离柔性支架(4)的一端设置有螺栓孔Ⅰ；
所述行星架(5)均匀设置有五个螺栓孔Ⅱ和供分流支架(401)嵌入的五个安插孔，螺栓孔Ⅱ的轴向垂直于太阳轮(6)的轴向，螺栓孔Ⅱ贯穿行星架(5)的侧壁；所述安插孔的轴向平行于太阳轮(6)的轴向，安插孔贯穿行星架(5)的两个板面，每个安插孔与一个螺栓孔Ⅱ垂直相交；
五个所述支杆(401)分别插入五个行星架(5)的五个安插孔，螺栓孔Ⅰ的轴线与螺栓孔Ⅱ的轴线重合；所述连接螺栓(3)的顶部从行星架(5)的外侧壁穿过螺栓孔Ⅱ和螺栓孔Ⅰ后伸出行星架(5)的内侧壁，连接螺栓(3)的顶部旋入螺母(22)，连接螺栓(3)上套设有垫圈Ⅰ(21)，垫圈Ⅰ(21)位于螺母(22)与行星架(5)的内侧壁之间；
所述连接螺栓(3)穿过螺栓孔Ⅱ的部分记为柔性段Ⅱ，柔性段Ⅱ上套设有套筒(13)；
所述连接螺栓(3)穿过螺栓孔Ⅰ的部分记为柔性段Ⅰ，柔性段Ⅰ上套设有两个环板(14)，两个环板(14)位于柔性段Ⅰ的两端；两个所述环板(14)相对的板面为台阶面Ⅰ，这两个台阶面Ⅰ用于卡固内侧衬套(16)、中间衬套(17)、外侧衬套(18)和两个弹性垫圈(15)；
所述内侧衬套(16)套设在柔性段Ⅰ上，内侧衬套(16)的两端设置有与环板(14)的台阶面Ⅰ相匹配的台阶面Ⅱ，内侧衬套(16)通过台阶面Ⅰ卡固在两个环板(14)之间；
所述内侧衬套(16)上套设有中间衬套(17)，中间衬套(17)由弹性材料制成，中间衬套(17)的两端卡固在台阶面Ⅰ上；所述中间衬套(17)上套设有外侧衬套(18)、两个弹性垫圈(15)和两个抗挤压环(19)，两个抗挤压环(19)位于外侧衬套(18)的两端，每个抗挤压环(19)通过弹性垫圈(15)与台阶面Ⅰ卡固；所述弹性垫圈(15)、外侧衬套(18)和抗挤压环(19)的外侧壁均与螺栓孔Ⅰ的侧壁接触。
2.根据权利要求1所述的一种具有柔性浮动和均载作用的行星架结构，其特征在于：所述柔性支架(4)包括支架底板(402)和环形薄壁(403)，支架底板(402)面向行星架(5)的板面上设置有环形薄壁(403)，环形薄壁(403)远离支架底板(402)的环形边缘上连接有五个支杆(401)。
3.根据权利要求1所述的一种具有柔性浮动和均载作用的行星架结构，其特征在于：所述行星架(5)上的五个螺栓孔Ⅱ的轴线位于同一平面S上，平面S为行星架(5)的对称中心面。
4.根据权利要求1所述的一种具有柔性浮动和均载作用的行星架结构，其特征在于：将所述内齿圈(2)沿其横截面切割形成两个零部件；安装时，将两个所述零部件通过若干螺栓(201)拼接形成内齿圈(2)。
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