CN111365413A - 一种大功率多输入多输出的传动装置及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大功率多输入多输出的传动装置的装配方法，包括如下步骤：将输入传动装置和输出传动装置对向设置且保持轴线重合；选定任意一个中间传动装置为基准传动装置，保持基准传动装置的初始角度为0°，并调整输入传动装置及输出传动装置的旋转角度，使基准传动装置与输入传动装置及输出传动装置啮合；将新建传动装置装配到与基准传动装置轴线夹角为θ的轴线上，并保持新建传动装置的初始角度为0°，调整输入传动装置及输出传动装置的旋转角度，使新建传动装置与输入传动装置及输出传动装置啮合，完成传动装置的装配，其中θ满足如下条件：

本发明提供的大功率多输入多输出的传动装置及其装配方法有多条功率传递路径。

Description

一种大功率多输入多输出的传动装置及其装配方法

【技术领域】

本发明齿轮传动技术领域，具体涉及一种大功率多输入多输出的传动装置及其装配方法。

【背景技术】

齿轮传动系统指的是由一系列齿轮组成的传动系统，具有瞬时传动比恒定，工作平稳性较高；传动比变化范围大，适用于减速或增速传动；速度范围大；传递功率范围大，承载能力高；传动效率高；结构紧凑，维护简便等优点，被广泛应用于各个领域。

相关技术中，齿轮传动系统主要为直齿轮，斜齿轮，面齿轮，涡轮蜗杆传动，且都为单对齿轮副，或者为开环的齿轮传动链，或非同轴的传动方向，难以满足高效率，系统尺寸紧凑，功率多输入多输出的要求。

因此，实有必要提供一种新的大功率多输入多输出的传动装置及其装配方法以解决上述问题。

【发明内容】

本发明的目的是克服装上述技术问题，提供一种可以满足高功率多输入多输出的平稳传递的要求的大功率多输入多输出的传动装置及其装配方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种大功率多输入多输出的传动装置的装配方法，包括如下步骤：

S1：提供几何参数相同的输入传动装置和输出传动装置，将所述输入传动装置和所述输出传动装置对向设置，且保持所述输入传动装置和所述输出传动装置的轴线重合；提供N个几何参数相同的中间传动装置，N＝1时，执行步骤S2；N≥2时，执行步骤S3；

S2：调整所述输入传动装置和所述输出传动装置的旋转角度，使所述中间传动装置同时与所述输入传动装置及所述输出传动装置啮合，完成所述传动装置的装配；

S3：选定任意一个所述中间传动装置为基准传动装置，保持所述基准传动装置的初始角度为0°，并调整所述输入传动装置及输出传动装置的旋转角度，使所述基准传动装置同时与所述输入传动装置及输出传动装置啮合；

S4：将新建传动装置装配到与基准传动装置轴线夹角为θ的轴线上，并保持所述新建传动装置的初始角度为0°，调整所述输入传动装置及所述输出传动装置的旋转角度，使所述新建传动装置与所述输入传动装置及所述输出传动装置同时啮合，完成所述传动装置的装配，其中θ满足如下条件：

M为任意整数，Z_f为所述输入传动装置/输出传动装置的齿轮齿数，所述新建传动装置为所述基准传动装置外的任意一个中间传动装置。

优选的，所述输入传动装置及所述输出传动装置可以为面齿轮、圆柱齿轮或其组合构成；所述中间传动装置可以为圆柱齿轮、直齿轮或斜齿轮。

优选的，所述输入传动装置和所述输出传动装置的几何参数相同。

优选的，所述输入传动装置、输出传动装置及所述中间传动装置均为定轴传动。

本发明还提供一种一种大功率多输入多输出的传动装置，采用上述的装配方法装配而成。

与相关技术相比，本发明提供的一种大功率多输入多输出的传动装置及其装配方法中，所述输入传动装置及输出传动装置由面齿轮构成，承载能力较强，可应用在高负载高转速的工况下；所述输入传动装置和所述输出传动装置上下重叠布置，故大大减小了系统的尺寸大小；从功率输入端到功率输出端，有多条功率传递路径，这降低了单条功率传递路径的峰值，提高了功率密度。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明提供的一种大功率多输入多输出的传动装置装配方法的流程示意图；

图2为N＝2时，新建传动装置与基准传动装置的位置关系示意图；

图3为N＝5时，新建传动装置与基准传动装置的位置关系示意图；

图4为本发明提供的一种大功率多输入多输出的传动装置的结构示意图。

【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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请结合参阅图1-图4，本发明提供一种大功率多输入多输出的传动装置的装配方法，包括如下步骤：

S1：提供几何参数相同的输入传动装置和输出传动装置，将所述输入传动装置和所述输出传动装置对向设置，且保持所述输入传动装置和所述输出传动装置的轴线重合；提供N个几何参数相同的中间传动装置，N＝1时，执行步骤S2；N≥2时，执行步骤S3。

所述输入传动装置及所述输出传动装置可以为面齿轮、圆柱齿轮或其组合构成。所述中间传动装置可以为圆柱齿轮、直齿轮、或斜齿轮。

所述输入传动装置和所述输出传动装置的齿轮偏角Δ为：

其中，Z_f为所述输入传动装置/输出传动装置的齿轮齿数。

即当所述基准传动装置的齿数Z₁为偶数时，所述输入传动装置和所述输出传动装置的齿顶相对，即所述输入传动装置和所述输出传动装置之间无偏角；当所述基准传动装置的齿数Z₁为奇数时，所述输入传动装置的齿槽和所述输出传动装置的齿顶，所述输入传动装置和所述输出传动装置的齿轮偏角为

S2：调整所述输入传动装置和所述输出传动装置的旋转角度，使所述中间传动装置同时与所述输入传动装置及所述输出传动装置啮合，完成所述传动装置的装配。

S3：选定任意一个所述中间传动装置为基准传动装置，保持所述基准传动装置的初始角度为0°，并调整所述输入传动装置及输出传动装置的旋转角度，使所述基准传动装置同时与所述输入传动装置及输出传动装置啮合。

S4：将新建传动装置装配到与基准传动装置轴线夹角为θ的轴线上，并保持所述新建传动装置的初始角度为0°，调整所述输入传动装置及所述输出传动装置的旋转角度，使所述新建传动装置与所述输入传动装置及所述输出传动装置同时啮合，完成所述传动装置的装配，其中θ满足如下条件：

M为任意整数，Z_f为所述输入传动装置/输出传动装置的齿轮齿数，所述新建传动装置为所述基准传动装置外的任意一个中间传动装置。

具体的，所述夹角θ的推导过程为：

假想所述输入传动装置从所述基准传动装置(图2中E所示)轴线位置正方向旋转夹角θ到新建齿轮轴线位置，此时所述输入传动装置与所述新建传动装置有干涉；把所述新建传动装置(图2中F所示)从初始角度位置沿自身轴线旋转-η₁角度到与所述输入传动装置正确啮合；假想所述输出传动装置从所述基准传动装置轴线位置负方向旋转夹角θ到新建传动装置的轴线位置，此时所述输出传动装置与所述新建传动装置，把所述新建传动装置从初始角度位置沿自身轴线旋转+η₂角度到与所述输出传动装置正确啮合。需要说明的是，由外向里观看，所述中间传动装置沿轴线逆时针旋转为正向；从右向左观察，输出传动装置顺时针方向为正向；从左向右观察，输出传动装置顺时针旋转为正向。

所述新建传动装置在同一位置上时，需要同时与所述输入传动装置及所述输出传动装置啮合，故所述第一装配位置和所述第二装配位置之间的夹角A与所述新建传动装置的单齿圆心角成整数倍数关系，即：

M为任意整数，Z₁为所述中间传动装置的齿数。

根据所述新建传动装置与所述输入传动装置/输出传动装置的传动比关系可得：

根据夹角定义可得：

简化后可得:

当装配关系满足上述公式后，可定义角度η^*为新建齿轮与基准齿轮初始相位差，η^*与η(η＝η₁＝η₂)关系如下：

其中N为

的整数部分。

进一步的，选取N＝2时，利用表1中参数的中间传动装置和输入传动装置/输出传动装置进行传动装置装配虚拟试验。

表1 中间传动装置、输入传动装置和输出传动装置几何参数

取新建传动装置轴与基准传动装置轴线夹角θ为一系列数值，计算得到一系列整数M值，如表2所示。

表2 装配夹角关系计算数值表

在CATIA软件中有干涉分析模块，可验证所述传动装置中是否存在干涉。将表1和所述表2的相关数据代入CATIA中进行干涉分析结果如下所示：

(a)θ＝59.577°时，干涉角度为0，不存在干涉；

(b)θ＝110.282°时，干涉角度为0，不存在干涉；

(c)θ＝249.718°时，干涉角度为0，不存在干涉；

(d)θ＝300.423°时，干涉角度为0，不存在干涉；

(e)θ＝80°干涉角度为-1.21，出现干涉。

更进一步的，选取N＝5时的NGW行星齿轮为例装配虚拟试验，选定任意一个中间传动装置(图3中O所示)作为基准中间传动装置后，另外四个中间传动装置(图3中P、Q、R、S所示)分别作为新建传动装置。四个新建传动装置轴线与基准中间传动装置轴线逆时针夹角分别为θ₁、θ₂、θ₃、θ₄，四个中间传动装置的传动系统的新建中间传动轴线与基准中间传动轴线夹角分别为θ₁＝59.577°，θ₂＝110.282°，θ₃＝249.718°，θ₄＝300.423°。

代入公式计算得到各夹角对应的整数分别M₁＝47，M₂＝87，M₃＝197，M₄＝237。

代入公式计算得到各新建传动装置从零初始角度位置绕自身轴线正向旋转角度分别为η₁＝402.854°，η₂＝745.716°，η₃＝1688.569°，η₄＝2031.431°。在CATIA软件中计算干涉角度均为0，无干涉。因此，采用本发明所提供的装配方法装配形成的NGW行星齿轮均无干涉，满足使用需求。

本发明还提供一种大功率多输入多输出的传动装置100，所述传动装置100采用上述的装配方法装配而成。所述传动装置100包括输入传动装置1、中间传动装置2及输出传动装置3，所述输入传动装置1和所述输出传动装置3的轴线完全重合，所述中间传动装置2连接所述输入传动装置1和所述输出传动装置3，且所述输入传动装置1、中间传动装置2及输出传动装置3的压力角相等。

所述输入传动装置1及所述输出传动装置3可以为面齿轮、圆柱齿轮或其组合构成。所述中间传动装置2可以为圆柱齿轮、直齿轮、或斜齿轮，需要说明的是，当所述中间传动装置2为圆柱齿轮时，在不产生干涉的条件下，所述中间传动装置2的数量可以为任意个数。

所述中间传动装置2可以与动力源连接，动力从所述中间传动装置2功率在该所述传动装置100的传递方向为以下方向：

(1)功率从所述中间传动装置输入后，一部分直接传递到输出传动装置，另一部分传递到输入传动装置，所述中间传动装置为多个时，还有一部分功率可以从一个所述中间传动装置传递到另外一个所述中间传动装置；

(2)功率从所述输入传动装置输入后，传递给所述中间传动装置，所述中间传动装置可以直接系统外的运动部件传动连接，传递功率；所述中间传动装置还可以与所述输出传动装置连接，所述输出传动装置与系统外的传动部件连接，传递功率；

(3)功率从输出传动装置输入后，传递给所述中间传动装置，所述中间传动装置可以与系统外的运动部件传动连接，传递功率；所述中间传动装置还可以与所述输入传动装置连接传递功率，所述输入传动装置与系统外的传动部件连接，传递功率，实现功率的可逆调整。

与相关技术相比，本发明提供的一种大功率多输入多输出的传动装置及其装配方法中，所述输入传动装置及输出传动装置由面齿轮构成，承载能力较强，可应用在高负载高转速的工况下；所述输入传动装置和所述输出传动装置上下重叠布置，故大大减小了系统的尺寸大小；从功率输入端到功率输出端，有多条功率传递路径，这降低了单条功率传递路径的峰值，提高了功率密度。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种大功率多输入多输出的传动装置的装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：提供几何参数相同的输入传动装置和输出传动装置，将所述输入传动装置和所述输出传动装置对向设置，且保持所述输入传动装置和所述输出传动装置的轴线重合；提供N个几何参数相同的中间传动装置，N＝1时，执行步骤S2；N≥2时，执行步骤S3；

S2：调整所述输入传动装置和所述输出传动装置的旋转角度，使所述中间传动装置同时与所述输入传动装置及所述输出传动装置啮合，完成所述传动装置的装配；

S3：选定任意一个所述中间传动装置为基准传动装置，保持所述基准传动装置的初始角度为0°，并调整所述输入传动装置及输出传动装置的旋转角度，使所述基准传动装置同时与所述输入传动装置及输出传动装置啮合；

S4：将新建传动装置装配到与基准传动装置轴线夹角为θ的轴线上，并保持所述新建传动装置的初始角度为0°，调整所述输入传动装置及所述输出传动装置的旋转角度，使所述新建传动装置与所述输入传动装置及所述输出传动装置同时啮合，完成所述传动装置的装配，其中θ满足如下条件：

M为任意整数，Z_f为所述输入传动装置/输出传动装置的齿轮齿数，所述新建传动装置为所述基准传动装置外的任意一个中间传动装置。

2.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述输入传动装置及所述输出传动装置可以为面齿轮、圆柱齿轮或其组合构成；所述中间传动装置可以为圆柱齿轮、直齿轮或斜齿轮。

3.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述输入传动装置、输出传动装置及所述中间传动装置均为定轴传动。

4.一种大功率多输入多输出的传动装置，其特征在于，采用权利要求1-3任一项所述的装配方法装配而成。

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