CN112032271A - 动力输出装置 - Google Patents

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CN112032271A CN202010923569.0A CN202010923569A CN112032271A CN 112032271 A CN112032271 A CN 112032271A CN 202010923569 A CN202010923569 A CN 202010923569A CN 112032271 A CN112032271 A CN 112032271A
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Abstract

本发明公开了一种动力输出装置，包括：电动机、安装底座、主动轴、两个输出齿轮、两个输出轴，所述电动机固定连接在所述安装底座的上方，所述主动轴的一端与所述电动机固定连接，所述主动轴的另一端设在两个对称设置的所述输出齿轮之间，两个所述输出齿轮分别与两个所述输出轴固定连接，所述输出轴设在所述安装底座上。通过电动机将动力输出至输出轴上最终输出给皮带传动带，结构简单，提高了装置的适用性和输出效率，并对装置起到防震作用，并由两个输出齿轮同时作用，可将动力同时输出给两个皮带传送带，并能防止脱链现象。

Description

动力输出装置
技术领域
本发明涉及皮带传送带领域，更具体地说，本发明涉及动力输出装置。
背景技术
动力输出装置是将发动机动力传递给工作机械的机构，目前市场上的动力输出装置存在结构单一，通用性差，大多只能适用一种工程机械后的输出设备联接。而皮带传送带的动力输出装置大多是链传动或带传动，在传送过程中由于滑动摩擦会导致传动效率损失，而且由于齿轮的制造误差或安装误差导致传动时会产生震动，进而导致脱链或脱带现象，因此有必要提出动力输出装置，以至少部分的解决现有技术中存在的问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为至少部分地解决上述问题，本发明提供了动力输出装置，包括：电动机、安装底座、主动轴、两个输出齿轮、两个输出轴，所述电动机固定连接在所述安装底座的上方，所述主动轴的一端与所述电动机固定连接，所述主动轴的另一端设在两个对称设置的所述输出齿轮之间，两个所述输出齿轮分别与两个所述输出轴固定连接，所述输出轴设在所述安装底座上。
优选的是，所述安装底座设有安装支架、防震垫层，所述安装支架固定连接在所述安装底盘上远离所述电动机的一侧，且所述安装支架沿所述主动轴的轴线方向设置，所述防震垫层固定连接在所述安装底座远离所述电动机的一面。
优选的是，所述防震垫层的厚度满足预设算法的计算结果，所述防震垫层的厚度δ满足预设算法的计算结果，所述预设算法为：
δ＝P0h/EA
其中，P0为样品防震垫层上加载的预设静态载荷，h为所述样品防震垫层上加载预设静态载荷的加载点位移，E为所述样品防震垫层材料的弹性模量，A为所述样品防震垫层与加载的所述静态载荷接触的有效面积。
优选的是，所述安装支架远离所述安装底座的一端设有两个同轴线设置的轴承安装孔，两个所述轴承安装孔的轴线离所述安装底座的高度与所述主动轴的轴线离所述安装底座的高度一致。
优选的是，所述轴承安装孔的内部设有转动轴承，所述转动轴承的外圈和所述轴承安装孔的内壁固定连接，所述转动轴承套设在所述输出轴上，且所述转动轴承的内壁与所述输出轴固定连接。
优选的是，所述主动轴远离所述电动机的一端固定连接有圆轮齿，所述圆轮齿包括：内圆轮、多个外圆轮，所述内圆轮为与所述主动轴的直径相一致的弧形柱，多个所述外圆轮均匀固定连接在所述内圆轮的外周壁上，且多个所述外圆轮两两之间的最小间隙为一个所述外圆轮的径向弧度，且所述外圆轮的圆心至所述内圆轮的外周壁的垂直距离小于所述外圆轮的半径。
优选的是，两个所述输出齿轮的中心均设有与所述输出轴相对应的连接孔，所述输出轴的一端固定连接在所述连接孔内。
优选的是，两个所述输出齿轮的一侧均设有与多个所述圆轮齿相对应的多个齿条，多个所述齿条与所述输出齿轮固定连接为一体，且多个所述齿条的轴线方向均相交于对应的所述输出齿轮的圆心。
优选的是，所述输出轴固定连接在所述转动轴承内，且两个所述输出齿轮对称设于两个所述轴承安装孔之间，两个所述输出齿轮均与所述圆轮齿相对应。
优选的是，所述电动机工作时传动到输出轴的传动效率η满足预设算法的计算结果，所述预设算法为：
步骤A1：计算所述电动机空载启动时的转速n0：
Figure BDA0002667535950000021
其中，f1为所述电动机内定子绕组中电流交变的频率，p为所述电动机的极对数；
步骤A2：计算所述电动机负载启动时折算到所述主动轴上的转速N：
N＝(1-|Sf|)(1-Sj)n0
其中，Sf为附加转差率，Sj为降速转差率；
步骤A3:计算所述主动轴和所述输出齿轮间的摩擦损失效率ηf：
Figure BDA0002667535950000031
其中，N为所述主动轴的转速，f0为所述主动轴上的所述圆轮齿的润滑系数，dm为所述圆轮齿上外圆轮的直径，f1为所述主动轴的承重系数，P1为所述主动轴上的所述外圆轮承受所述输出齿轮上的齿条的摩擦力矩的载荷；
步骤A4：计算所述电动机工作时传动到输出轴的传动效率η：
Figure BDA0002667535950000032
其中，D为所述圆轮齿半径，N为所述主动轴的转速，d为所述圆轮齿到输出齿轮中心的距离，n为所述输出齿轮转速。
相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：
本发明所述的动力输出装置通过电动机将动力输出至输出轴上最终输出给皮带传动带，结构简单，提高了装置的适用性和输出效率，并对装置起到防震作用，并由两个输出齿轮同时作用，可将动力同时输出给两个皮带传送带，并能防止脱链现象。
本发明所述的动力输出装置，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明所述的动力输出装置的结构示意图。
图2为本发明所述的动力输出装置的安装底盘的结构示意图。
图3为本发明所述的动力输出装置的主动轴的结构示意图。
图4为本发明所述的动力输出装置的转动轴承的结构示意图。
图5为本发明所述的动力输出装置的输出齿轮的结构示意图。
图6为本发明所述的动力输出装置的右侧图的结构示意图。
图7为本发明所述的动力输出装置的圆轮齿的结构示意图。
图8为本发明所述的动力输出装置的主视图的结构示意图。
1为电动机、2为安装底盘、2-1为安装支架、2-2为防震垫层、2-3为轴承安装孔、2-4为转动轴承、3为主动轴、3-1为圆轮齿、3-1-1为内圆轮、3-1-2为外圆轮、4为输出齿轮、4-1为连接孔、4-2为齿条、5为输出轴、6为皮带传动带。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1-图8所示，本发明提供了动力输出装置，包括：电动机1、安装底座2、主动轴3、两个输出齿轮4、两个输出轴5，所述电动机1固定连接在所述安装底座2的上方，所述主动轴3的一端与所述电动机1固定连接，所述主动轴3的另一端设在两个对称设置的所述输出齿轮4之间，两个所述输出齿轮4分别与两个所述输出轴5固定连接，所述输出轴5设在所述安装底座2上。
上述技术方案的工作原理：将电动机安装在安装底座2上，启动电动机1，主动轴3转动时带动两个输出齿轮4转动，从而分别带动两个输出轴5转动，两个输出轴5分别与两个皮带传动带6连接，驱动两个皮带传动带6转动。
上述技术方案的有益效果：通过电动机1将动力输出至输出轴5上最终输出给皮带传动带6，结构简单，提高了装置的适用性和输出效率，并对装置起到防震作用，并由两个输出齿轮4同时作用，可将动力同时输出给两个皮带传送带6，并能防止脱链现象。
在一个实施例中，所述安装底座2设有安装支架2-1、防震垫层2-2，所述安装支架2-1固定连接在所述安装底盘2上远离所述电动机1的一侧，且所述安装支架2-1沿所述主动轴3的轴线方向设置，所述防震垫层2-2固定连接在所述安装底座2远离所述电动机1的一面。
上述技术方案的工作原理：将主动轴3穿过安装支架2-1，可转动连接在安装支架上，防震垫层2-2紧贴在安装底座2的底部。
上述技术方案的有益效果：因制造误差或安装误差会导致主动轴3和输出轴5在转动时出现抖动，从而使装置发生抖动，因此安装防震垫层2-3可防止因装置抖动导致的噪音和减少动力输出的丢失。
在一个实施例中，所述防震垫层3-3的厚度δ满足预设算法的计算结果，所述预设算法为：
δ＝P0h/EA
其中，P0为样品防震垫层上加载的预设静态载荷，h为所述样品防震垫层上加载预设静态载荷的加载点位移，E为所述样品防震垫层材料的弹性模量，A为A为所述样品防震垫层与加载的所述静态载荷接触的有效面积。
上述技术方案的工作原理：根据算法，当装置因制造误差或安装误差发生抖动时，根据纵向和横向的冲击力和装置自身的重力给样品防震垫层加载预设静态载荷，再根据其选用的材料，计算防震垫层3-3的厚度，进而可预测其减震能力。
上述技术方案的有益效果：通过上述结构的设计，在启动所述电动机时，由于安装底座2放在地面上，而地面存在不平整度，且电动机1启动后，由于电动机1内部转子和主动轴3之间、主动轴3和输出齿轮4间存在安装误差和制造误差，各部件之间会存在细微的位移，因此可根据不同的适用场所和装置的重力选取不同的防震垫层3-3的材料，从而计算出防震垫层3-3的厚度，来确定其减震能力，可防止因装置抖动导致的噪音和减少动力输出的丢失。
在一个实施例中，所述安装支架2-1远离所述安装底座2的一端设有两个同轴线设置的轴承安装孔2-3，两个所述轴承安装孔2-3的轴线离所述安装底座2的高度与所述主动轴3的轴线离所述安装底座2的高度一致。
上述技术方案的工作原理：将两个输出轴5分别穿过安装支架2-1上的两个轴承安装孔2-3，此时两个输出抽5位于安装底座2上的同一高度。
上述技术方案的有益效果：可使两个输出齿轮4的圆心位于同一高度，使动力输出时不会因为高度不一致带来的重力影响导致动力输出丢失。
在一个实施例中，所述轴承安装孔2-3的内部设有转动轴承2-3，所述转动轴承2-3的外圈和所述轴承安装孔2-3的内壁固定连接，所述转动轴承2-3套设在所述输出轴5上，且所述转动轴承2-4的内壁与所述输出轴5固定连接。
上述技术方案的工作原理：分别将两个输出轴5与两个转动轴承2-4固定连接，当两个输出轴5转动时，带动位于轴承安装孔2-3内的转动轴承2-4转动。
上述技术方案的有益效果：当输出轴5转动时，可减少与轴承安装孔2-3内壁的摩擦，从而减少动力损失。
在一个实施例中，所述主动轴3远离所述电动机1的一端固定连接有圆轮齿3-1，所述圆轮齿3-1包括：内圆轮3-1-1、多个外圆轮3-1-2，所述内圆轮3-1-1为与所述主动轴3的直径相一致的弧形柱，多个所述外圆轮3-1-2均匀固定连接在所述内圆轮3-1-1的外周壁上，且多个所述外圆轮3-1-2两两之间的最小间隙为一个所述外圆轮3-1-2的径向弧度，且所述外圆轮3-1-2的圆心至所述内圆轮3-1-1的外周壁的垂直距离小于所述外圆轮3-1-2的半径。
上述技术方案的工作原理：圆轮齿3-1分别与两个输出齿轮4相对应，当圆轮齿3-1转动时，带动内圆轮3-1-1转动，使外圆轮3-1-2带动两个输出齿轮4转动，其中一个输出齿轮4顺时针转动，另一个输出齿轮4逆时针转动。
上述技术方案的有益效果：可同时驱动两个皮带传动带6转动，提高了装置的适用性，以一个动力输出装置带动两个皮带传动带工作，节约了成本。
在一个实施例中，两个所述输出齿轮4的中心均设有与所述输出轴5相对应的连接孔4-1，所述输出轴5的一端固定连接在所述连接孔4-1内。
上述技术方案的工作原理：当两个输出齿轮4转动时，分别带动相对应的输出轴5转动，两个输出轴5分别与两个连接孔4-1固定连接。
上述技术方案的有益效果：结构简单，输出齿轮4转动并将动力输出到输出轴5时减少了能量损失，同时输出轴5和输出齿轮4设为可拆卸结构，方便更换，节约成本。
在一个实施例中，两个所述输出齿轮4的一侧均设有与多个所述圆轮齿3-1相对应的多个齿条4-2，多个所述齿条4-2与所述输出齿轮4固定连接为一体，且多个所述齿条4-2的轴线方向均相交于对应的所述输出齿轮4的圆心。
上述技术方案的工作原理：当主动轴3转动时，圆轮齿3-1分别与齿条4-2相对应，从而带动输出齿轮4转动，同时可根据实际情况将圆轮齿3-1嵌入输出齿轮4中离输出齿轮4的中心不同深度，使传动效率不同。
上述技术方案的有益效果：结构简单，并避免了动力输出过程中传动效率的损失，提高了传动效率。
在一个实施例中，所述输出轴5固定连接在所述转动轴承2-4内，且两个所述输出齿轮4对称设于两个所述轴承安装孔2-3之间，两个所述输出齿轮4均与所述圆轮齿3-1相对应。
上述技术方案的工作原理：主动轴3转动时，带动套设在主动轴3上的圆轮齿3-1转动，而圆轮齿3-1分别与两个输出齿轮4的内侧相对应，且由于两个轴承安装孔2-2的高度一致，使两个输出齿轮4的转动效率一致。
上述技术方案的有益效果：输出轴5的一端与输出齿轮4固定连接，输出轴5的另一端与皮带传动带6的带轮固定连接，当主动轴3转动时，带动输出齿轮4转动，而输出齿轮4又带动输出轴5转动，则输出轴5带动带轮转动驱动皮带传动带6进行运动，通过上述结构的设计，使动力输出装置的结构简单，传动效率高，可同时运作于两个皮带传动带6，节约成本。
在一个实施例中，所述电动机1工作时传动到输出轴5的传动效率η满足预设算法的计算结果，所述预设算法为：
步骤A1：计算所述电动机1空载启动时的转速n0：
Figure BDA0002667535950000071
其中，f1为所述电动机1内定子绕组中电流交变的频率，p为所述电动机1的极对数；
步骤A2：计算所述电动机1负载启动时折算到所述主动轴3上的转速N：
N＝(1-|Sf|)(1-Sj)n0
其中，Sf为附加转差率，Sj为降速转差率；
步骤A3:计算所述主动轴3和所述输出齿轮4间的摩擦损失效率ηf：
Figure BDA0002667535950000073
其中，N为所述主动轴3的转速，f0为所述主动轴3上的所述圆轮齿3-1的润滑系数，dm为所述圆轮齿3-1上外圆轮3-1-2的直径，f1为所述主动轴3的承重系数，P1为所述主动轴3上的所述外圆轮3-1-2承受所述输出齿轮4上的齿条4-2的摩擦力矩的载荷；
步骤A4：计算所述电动机1工作时传动到输出轴5的传动效率η：
Figure BDA0002667535950000072
其中，D为所述圆轮齿3-1半径，N为所述主动轴3的转速，d为所述圆轮齿3-1到输出齿轮4中心的距离，n为输出齿轮4转速。
上述技术方案的工作原理：在计算动力输出装置由电动机1输出功率传动到输出轴5的传动效率η时，首先根据步骤A1计算出皮带传动带6未负载时电动机1带动主动轴3的转速n0，其中f1和P为电动机1的参数，可根据实际情况选取不同参数的电动机1；再根据步骤A2算出皮带传动带6负载时电动机1带动主动轴3的转速N，应说明的是，在计算主动轴3的转速N时，所列公式中，降速转差率Sj只能是正值，而附加转差率Sf取决于附加功率的馈入和输出，当馈入大于输出时，附加转差率Sf为正值，当馈入小于输出时，附加转差率Sf为负值；再根据步骤A3计算主动轴3与输出齿轮4间的摩擦损失效率，最后根据步骤A4算出电动机1最终输出至皮带传动带6的传动效率，应说明的是，步骤A4中公式的参数需满足步骤A1、步骤A2、步骤A3的计算要求，此时算出的传动效率η为实际工作中的最佳值。
上述技术方案的有益效果：通过上述结构的设计，由于市场上具备的电动机1的种类和参数不同，则不同的电动机1空载时的转速n0也不同，则根据实际工作需要的转速n0选取不同参数的电动机1，可满足实际工作中的具体需求；在电动机1负载转动时，选取电动机1内的降速转差率Sj和附加转差率Sf的合适值，在步骤A3中，由于齿轮传动中存在摩擦，会造成效率损失，该公式考虑了主动轴3转动时承受输出齿轮4、皮带传送带6及其上方的重物的重力影响，选取主动轴3对应的承重系数f1和润滑系数f0，同时选取摩擦力矩的载荷P1来确定主动轴3和输出齿轮4间的摩擦损失效率ηf，最终通过步骤A4计算出整个动力输出装置的传动效率η，通过以上的计算，大大提高了传动效率的准确性，避免了动力输出装置的效率损失而导致皮带传动带6的传动速度不合实际，增强了动力输出装置的适用范围。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种动力输出装置，其特征在于，包括：电动机(1)、安装底座(2)、主动轴(3)、两个输出齿轮(4)、两个输出轴(5)，所述电动机(1)固定连接在所述安装底座(2)的上方，所述主动轴(3)的一端与所述电动机(1)固定连接，所述主动轴(3)的另一端设在两个对称设置的所述输出齿轮(4)之间，两个所述输出齿轮(4)分别与两个所述输出轴(5)固定连接，所述输出轴(5)设在所述安装底座(2)上。
2.根据权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，所述安装底座(2)设有安装支架(2-1)、防震垫层(2-2)，所述安装支架(2-1)固定连接在所述安装底盘(2)上远离所述电动机(1)的一侧，且所述安装支架(2-1)沿所述主动轴(3)的轴线方向设置，所述防震垫层(2-2)固定连接在所述安装底座(2)远离所述电动机(1)的一面。
3.根据权利要求2所述的动力输出装置，其特征在于，所述防震垫层(2-2)的厚度δ满足预设算法的计算结果，所述预设算法为：
δ＝P0h/EA
其中，P0为样品防震垫层上加载的预设静态载荷，h为所述样品防震垫层上加载预设静态载荷的加载点位移，E为所述样品防震垫层材料的弹性模量，A为所述样品防震垫层与加载的所述静态载荷接触的有效面积。
4.根据权利要求2所述的动力输出装置，其特征在于，所述安装支架(2-1)远离所述安装底座(2)的一端设有两个同轴线设置的轴承安装孔(2-3)，两个所述轴承安装孔(2-3)的轴线离所述安装底座(2)的高度与所述主动轴(3)的轴线离所述安装底座(2)的高度一致。
5.根据权利要求4所述的动力输出装置，其特征在于，所述轴承安装孔(2-3)的内部设有转动轴承(2-4)，所述转动轴承(2-4)的外圈和所述轴承安装孔(2-3)的内壁固定连接，所述转动轴承(2-4)套设在所述输出轴(5)上，且所述转动轴承(2-4)的内壁与所述输出轴(5)固定连接。
6.根据权利要求5所述的动力输出装置，其特征在于，所述主动轴(3)远离所述电动机(1)的一端固定连接有圆轮齿(3-1)，所述圆轮齿(3-1)包括：内圆轮(3-1-1)、多个外圆轮(3-1-2)，所述内圆轮(3-1-1)为与所述主动轴(3)的直径相一致的圆柱形，所述外圆轮(3-1-2)为与所述内圆轮(3-1-1)高度一致的弧形柱，多个所述外圆轮(3-1-2)均匀固定连接在所述内圆轮(3-1-1)的外周壁上，且多个所述外圆轮(3-1-2)两两之间的最小间隙为一个所述外圆轮(3-1-2)的径向弧度，且所述外圆轮(3-1-2)的圆心至所述内圆轮(3-1-1)的外周壁的垂直距离小于所述外圆轮(3-1-2)的半径。
7.根据权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，两个所述输出齿轮(4)的中心均设有与所述输出轴(5)相对应的连接孔(4-1)，所述输出轴(5)的一端固定连接在所述连接孔(4-1)内。
8.根据权利要求6所述的动力输出装置，其特征在于，两个所述输出齿轮(4)的一侧均设有与多个所述圆轮齿(3-1)相对应的多个齿条(4-2)，多个所述齿条(4-2)与所述输出齿轮(4)固定连接为一体，且多个所述齿条(4-2)的轴线方向均相交于对应的所述输出齿轮(4)的圆心。
9.根据权利要求6所述的动力输出装置，其特征在于，所述输出轴(5)固定连接在所述转动轴承(2-4)内，且两个所述输出齿轮(4)对称设于两个所述轴承安装孔(2-3)之间，两个所述输出齿轮(4)均与所述圆轮齿(3-1)相对应。
10.根据权利要求8所述的动力输出装置，其特征在于，所述电动机(1)工作时传动到所述输出轴(5)的传动效率η满足预设算法的计算结果，所述预设算法为：
步骤A1：计算所述电动机(1)空载启动时的转速n0：
Figure FDA0002667535940000031
其中，f1为所述电动机(1)内定子绕组中电流交变的频率，p为所述电动机(1)的极对数；
步骤A2：计算所述电动机(1)负载启动时折算到所述主动轴(3)上的转速N：
N＝(1-|Sf|)(1-Sj)n0
其中，Sf为附加转差率，Sj为降速转差率；
步骤A3:计算所述主动轴(3)和所述输出齿轮(4)间的摩擦损失效率ηf：
Figure FDA0002667535940000032
其中，N为所述主动轴(3)的转速，f0为所述主动轴(3)上的所述圆轮齿(3-1)的润滑系数，dm为所述圆轮齿(3-1)上外圆轮(3-1-2)的直径，f1为所述主动轴(3)的承重系数，P1为所述主动轴(3)上的所述外圆轮(3-1-2)承受所述输出齿轮(4)上的齿条(4-2)的摩擦力矩的载荷；
步骤A4：计算所述电动机(1)工作时传动到所述输出轴(5)的传动效率η：
Figure FDA0002667535940000033
其中，D为所述圆轮齿(3-1)半径，N为所述主动轴(3)的转速，d为所述圆轮齿(3-1)到输出齿轮(4)中心的距离，n为所述输出齿轮(4)转速。
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