CN111520439A - 一种分流式高速试验器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分流式高速试验器，属于动力设备技术领域。本发明所提供的分流式高速试验器包括电动机和增速器，增速器包括输入轴、第一太阳轮、第二太阳轮、输出轴和多个行星轮组，通过采用行星轮机构作为增速器的主要部件，提高了动力传递的稳定性，实现了功率分流和功率合流，从而实现了两级传动，提高了传动比，且通过在太阳轮和行星轮之间利用人字形轮齿实现啮合，提高了行星轮机构的传递功率，最终提高了输出轴的输出功率。行星轮机构和人字形轮齿的结合从整体上满足了高速试验器高转速大功率输出的要求。

Description

一种分流式高速试验器
技术领域
本发明涉及动力设备技术领域，尤其涉及一种分流式高速试验器。
背景技术
高速试验器是一种能够将电动机较低的输出转速转化为试验件较高的输出转速的专用设备，其主要应用于航空航天等需要进行高速回转实验的行业。现有的高速试验器一般采用两种方法获得试验件较高的输出转速，其中一种是由电动机带动传统的增速器来驱动试验件，传统的增速器虽然能够在一定范围内提高试验件的转速，但是转速的增大幅度有限，且传递的功率较小，传动稳定性也较低，无法满足高转速试验器高转速以及大功率的需求。另外一种则是由高速电动机直接驱动试验件，高速电动机不仅制造成本较高，且同样也受到转速和功率的限制，无法满足高转速大功率试验器的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分流式高速试验器，该高速试验器结构紧凑，不仅能够实现高转速大功率输出，且传递稳定性较高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种分流式高速试验器，包括电动机和增速器，所述增速器包括：
输入轴，用于与所述电动机连接；
输出轴，用于与待加速的试验件连接；
行星轮机构，位于所述输入轴和所述输出轴之间，所述行星轮机构包括第一太阳轮、第二太阳轮和多个行星轮组，所述第一太阳轮和所述第二太阳轮间隔共轴设置，所述第一太阳轮与所述输入轴传动连接，所述第二太阳轮与所述输出轴传动连接；
每一所述行星轮组均包括行星轮轴以及套设在所述行星轮轴上的第一行星轮和第二行星轮，多个所述第一行星轮环绕所述第一太阳轮设置，并同时与所述第一太阳轮啮合，多个所述第二行星轮环绕所述第二太阳轮设置，并同时与所述第二太阳轮啮合；
所述第一太阳轮、所述第二太阳轮、所述第一行星轮和所述第二行星轮上均设置有人字形轮齿。
作为优选，所述增速器还包括：
浮动输入齿套，所述浮动输入齿套套设在所述输入轴和所述第一太阳轮的连接处，并同时与所述输入轴和所述第一太阳轮啮合。
作为优选，所述增速器还包括：
浮动输出齿套，所述浮动输出齿套套设在所述第二太阳轮与所述输出轴的连接处，并同时与所述第二太阳轮与所述输出轴啮合。
作为优选，多个所述行星轮轴包括固定行星轮轴和浮动行星轮轴，所述固定行星轮轴的轴向固定，所述浮动行星轮轴的轴向浮动。
作为优选，所述行星轮组还包括：
花键套，所述花键套套设在所述浮动行星轮轴上，所述第二行星轮套设在所述花键套上，并与所述花键套键连接。
作为优选，所述花键套与所述行星轮轴过盈配合。
作为优选，所述第二行星轮和所述花键套两者中一个设置花键槽，另一个设置有滑移花键，所述滑移花键能够在所述花键槽内滑动。
作为优选，所述增速器还包括：
箱体，所述行星轮机构位于所述箱体内，所述输入轴、所述输出轴和所述行星轮轴均转动连接在所述箱体上。
作为优选，所述行星轮轴和所述箱体之间设置有轴承。
作为优选，所述行星轮组的数量为三个，三个所述行星轮组环绕所述第一太阳轮的周向均匀排布。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种分流式高速试验器，该分流式高速试验器包括电动机和增速器，增速器包括两个太阳轮和多个行星轮组，通过采用行星轮机构作为增速器的主要部件，提高了动力传递的稳定性，实现了功率分流和功率合流，从而实现了两级传动，提高了传动比，且通过在太阳轮和行星轮之间利用人字形轮齿啮合，提高了行星轮机构的传递功率。行星轮机构和人字形轮齿的结合从整体上满足了高速试验器高转速大功率输出的要求。
附图说明
图1是本发明所提供的分流式高速试验器的剖视图；
图2是本发明所提供的浮动输入齿套的剖视图；
图3是本发明所提供的花键套和第二行星轮装配后的剖视图。
图中：
1、电动机；2、箱体；3、输出轴；4、第一太阳轮；5、第二太阳轮；6、行星轮轴；7、第一行星轮；8、第二行星轮；801、第一径向定位段；9、输入轴；10、浮动输入齿套；1001、第一腔体；1002、第二腔体；1003、挡圈；11、花键套；1101、第二径向定位段；12、浮动输出齿套；13、轴承。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例提供了一种分流式高速试验器，该分流式高速试验器能够将电动机1低转速输出转化为高转速输出，从而为进行转动件高速回转实验提供基础设备。如图1所示，该分流式高速试验器包括电动机1和增速器，电动机1是分流式高速试验器的动力部件，增速器是分流式高速试验器的传动部件，电动机1的电机轴与增速器的输入端传动连接。增速器包括箱体2、设置于箱体2内的输入轴9、输出轴3和行星轮机构，输入轴9与电动机1的电机轴连接，输出轴3用于与待加速的试验件连接。箱体2是增速器主要的承载和固定机构，箱体2的内部设置有空腔，输入轴9、输出轴3和行星轮机构均设置在箱体2的内部。箱体2的两端各设置有一连通口，其中一个连通口用于容纳电动机1的电机轴，另一个连通口用于容纳输出轴3，输出轴3转动连接在箱体2内，且输出轴3的一端突出该连通口设置，用于连接外部设备。为了提高整个分流式高速试验器的稳定性，箱体2的下部还设置有固定座，固定座可以与地面或者其他部件固定连接。
行星轮机构是增速器主要的传动部件，设置在输入轴9和输出轴3之间。具体地，如图1所示，行星轮机构包括第一太阳轮4、第二太阳轮5和多个行星轮组，第一太阳轮4和第二太阳轮5间隔设置，并沿水平方向同轴设置。第一太阳轮4与电动机1的电机轴传动连接，连接方式可以选择直接连接，也可以选择通过间接连接，在本实施例，为了便于安装方便，选择在第一太阳轮4和电动机1的电机轴之间通过输入轴9连接，输入轴9的一端通过法兰盘与电动机1的电机轴连接，另一端与第一太阳轮4连接。
行星轮组的数量不做具体限制，可以为两个、三个、四个或者更多个，在本实施例中，行星轮组的数量为三个，三个行星轮组环绕第一太阳轮4的周向设置，优选均匀分布。具体地，每一行星轮组均包括行星轮轴6以及套设在行星轮轴6上的第一行星轮7和第二行星轮8，第一行星轮7和第二行星轮8可以和行星轮轴6一体成型，也可以分体制造后组装。在本实施例中，为了兼顾组装效率和设计成本，选择将第一行星轮7与行星轮轴6一体成型，第二行星轮8与行星轮轴6分体制造。三个第一行星轮7环绕第一太阳轮4的周向均匀设置，且每一个第一行星轮7均与第一太阳轮4啮合。三个第二行星轮8环绕第二太阳轮5的周向均匀设置，且每一个第二行星轮8均与第二太阳轮5啮合。为了实现第一行星轮7和第一太阳轮4的啮合，在第一行星轮7和第一太阳轮4上均设置能够相互啮合的人字形轮齿。同理，在第二行星轮8和第二太阳轮5上均设置能够相互啮合的人字形轮齿。相较于采用普通的直齿轮齿和斜轮齿，人字形轮齿具有同等尺寸传递功率大的特点，故在本实施例中采用人字形轮齿。
在本实施例中，第一太阳轮4和三个第一行星轮7的啮合实现了增速器的第一级传动，第二太阳轮5和第二行星轮8的啮合实现了增速器的第二级传动，两级传动不仅提高了动力传递的稳定性，且通过功率分流和功率合流，提高了传动比，实现了输出轴3的高转速输出。此外，在增速器的两级传动中，通过在太阳轮和行星轮之间利用人字形轮齿啮合，提高了行星轮机构的传递功率，从而提高了输出轴3的输出功率。行星轮机构和人字形轮齿两者结合从整体上满足了高速试验器高转速大功率输出的要求。
为了最大限度增大输出轴3的转速，在本实施例中，将第一行星轮7的分度圆直径设置为小于第一太阳轮4的分度圆直径，将第二行星轮8的分度圆直径设置为大于第一行星轮7的分度圆直径，并将第二太阳轮5的分度圆直径设置为小于第二行星轮8的分度圆直径设置，上述齿轮的分度圆直径的具体比值不做具体限定，根据实际情况具体设定。
进一步地，该增速器还包括浮动输入齿套10，如图1和图2所示，浮动输入齿套10套设在输入轴9和第一太阳轮4的连接处，并同时与输入轴9和第一太阳轮4啮合。浮动输入齿套10内壁上设置有内齿，第一太阳轮4进入浮动输入齿套10的端部上以及输入轴9进入浮动输入齿套10的端部上均设置有外齿，内齿与外齿啮合从而实现连接。具体地，浮动输入齿套10为环形薄壁零件，浮动输入齿套10的内壁上设置有挡圈1003，挡圈1003为采用钢丝制成的环形结构，挡圈1003所在平面与浮动输入齿套10的轴线方向垂直。在本实施例中，挡圈1003的数量为两个，其中一个挡圈1003位于浮动输入齿套10的中部，另外一个挡圈1003位于浮动输入齿套10的端部，两个挡圈1003之间形成容纳输入轴9的第二腔体1002，第二腔体1002的直径大于输入轴9的直径，位于中部的挡圈1003的左侧形成容纳第一太阳轮4的第一腔体1001，第一腔体1001的直径大于第一太阳轮4伸入第一腔体1001内的部分的直径。
可选地，该增速器还包括浮动输出齿套12，浮动输出齿套12套设在第二太阳轮5与输出轴3的连接处，并同时与第二太阳轮5与输出轴3啮合，浮动输出齿套12的内壁上设置有内齿，第二太阳轮5进入浮动输出齿套12的端部与输出轴3进入浮动输出齿套12的端部上设置有外齿，内齿和外齿啮合实现连接。浮动输出齿套12和浮动输入齿套10的结构相同，在此不再赘述。由于增速器的行星轮机构内有多组齿轮同时参与啮合，且各齿轮的加工误差不同，因此各组齿轮相互啮合存在载荷不均的情况，在增速器高速传动的过程中很容易产生很大的冲击载荷和噪音。浮动输出齿套12和浮动输入齿套10的设置不仅能够实现行星轮机构与输入轴9、输出轴3的柔性连接，从而补偿行星轮机构内各齿轮的位置误差，且由于浮动输出齿套12和浮动输入齿套10均为薄壁类零件，通过薄壁的变形能够补偿各齿轮加工误差造成的载荷不均，降低冲击载荷和噪声，从而使增速器能够高速、平稳地传动。
在本实施例中，为了实现使行星轮机构中的三个行星轮轴6各自定心，选择将其中一个行星轮轴6轴向固定，该行星轮轴6称为固定行星轮轴，其余两组行星轮轴6轴向浮动，这两个行星轮轴6称为浮动行星轮轴。由于在本实施例中，浮动行星轮轴上设置有两个行星轮，为了实现两个行星轮的各自定心，从而提高传动精度，在浮动行星轮轴和第二行星轮8之间套设花键套11。如图1和图3所示，花键套11套设在浮动行星轮轴上，并通过与浮动行星轮轴过盈配合实现连接。第二行星轮8套设在花键套11上，并与花键套11键连接。花键套11上设置有滑移花键，第二行星轮8上设置有内花键，相邻两个内花键之间形成花键槽，滑移花键能够在花键槽内滑动，从而实现第二行星轮8和行星轮轴6的轴向浮动连接。为了限制滑移花键的滑动，在第二行星轮8上设置有第一径向定位段801，在花键套11上设置有第二径向定位段1101，第一径向定位段801和第二径向定位段1101位于滑移花键的两端。在本实施例中，通过采用滑移花键能够将第一行星轮7和浮动行星轮轴向分离，使得第一行星轮7和第二行星轮8均能达到自定心传动，实现高精度传动，承载能力高。
上述分流式高速试验器的工作过程如下：
首先，电动机1带动输入轴9转动，输入轴9通过浮动输入齿套10带动第一太阳轮4旋转，第一太阳轮4带动三个第一行星轮7各自转动，实现功率分流。然后，由于第一行星轮7与行星轮轴6一体成型，因此三个行星轮轴6随第一行星轮7发生同步旋转，并带动套设在行星轮轴6上的第二行星轮8旋转，三个第二行星轮8带动第二太阳轮5旋转实现功率合流。最后，第二太阳轮5带动输出轴3旋转，实现输出轴3高速度、大功率的输出。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分流式高速试验器，包括电动机(1)和增速器，其特征在于，所述增速器包括：
输入轴(9)，用于与所述电动机(1)连接；
输出轴(3)，用于与待加速的试验件连接；
行星轮机构，位于所述输入轴(9)和所述输出轴(3)之间，所述行星轮机构包括第一太阳轮(4)、第二太阳轮(5)和多个行星轮组，所述第一太阳轮(4)和所述第二太阳轮(5)间隔共轴设置，所述第一太阳轮(4)与所述输入轴(9)传动连接，所述第二太阳轮(5)与所述输出轴(3)传动连接；
每一所述行星轮组均包括行星轮轴(6)以及套设在所述行星轮轴(6)上的第一行星轮(7)和第二行星轮(8)，多个所述第一行星轮(7)环绕所述第一太阳轮(4)设置，并同时与所述第一太阳轮(4)啮合，多个所述第二行星轮(8)环绕所述第二太阳轮(5)设置，并同时与所述第二太阳轮(5)啮合；
所述第一太阳轮(4)、所述第二太阳轮(5)、所述第一行星轮(7)和所述第二行星轮(8)上均设置有人字形轮齿。
2.根据权利要求1所述的分流式高速试验器，其特征在于，所述增速器还包括：
浮动输入齿套(10)，所述浮动输入齿套(10)套设在所述输入轴(9)和所述第一太阳轮(4)的连接处，并同时与所述输入轴(9)和所述第一太阳轮(4)啮合。
3.根据权利要求1所述的分流式高速试验器，其特征在于，所述增速器还包括：
浮动输出齿套(12)，所述浮动输出齿套(12)套设在所述第二太阳轮(5)与所述输出轴(3)的连接处，并同时与所述第二太阳轮(5)与所述输出轴(3)啮合。
4.根据权利要求1所述的分流式高速试验器，其特征在于，
多个所述行星轮轴(6)包括固定行星轮轴和浮动行星轮轴，所述固定行星轮轴的轴向固定，所述浮动行星轮轴的轴向浮动。
5.根据权利要求4所述的分流式高速试验器，其特征在于，所述行星轮组还包括：
花键套(11)，所述花键套(11)套设在所述浮动行星轮轴上，所述第二行星轮(8)套设在所述花键套(11)上，并与所述花键套(11)键连接。
6.根据权利要求5所述的分流式高速试验器，其特征在于，
所述花键套(11)与所述行星轮轴(6)过盈配合。
7.根据权利要求5所述的分流式高速试验器，其特征在于，
所述第二行星轮(8)和所述花键套(11)两者中一个设置花键槽，另一个设置有滑移花键，所述滑移花键能够在所述花键槽内滑动。
8.根据权利要求1所述的分流式高速试验器，其特征在于，所述增速器还包括：
箱体(2)，所述行星轮机构位于所述箱体(2)内，所述输入轴(9)、所述输出轴(3)和所述行星轮轴(6)均转动连接在所述箱体(2)上。
9.根据权利要求8所述的分流式高速试验器，其特征在于，
所述行星轮轴(6)和所述箱体(2)之间设置有轴承(13)。
10.根据权利要求1所述的分流式高速试验器，其特征在于，
所述行星轮组的数量为三个，三个所述行星轮组环绕所述第一太阳轮(4)的周向均匀排布。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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