CN1982746A - 二级行星齿轮减速机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二级行星齿轮减速机构，其由一第一级齿轮组及一第二级齿轮组构成，该第一级齿轮组具有一马力输入轴，该马力输入轴轴接一太阳齿轮并且该太阳齿轮啮合多个行星齿轮，而该多个行星齿轮啮合于一内环齿轮内，该内环齿轮具有一设有外齿的齿轮轴，该第二级齿轮组具有一马力输出轴及多个行星齿轮，该多个行星齿轮啮合于第一级齿轮组所具有外齿的齿轮轴，该第一级齿轮组及第二级齿轮组均具有隐藏式油道，可简化油路系统并能提供旋转件及行星齿轮轴承的运动润滑，而该行星齿轮采用的静压轴承主要是以86－90％锡、2.7－3.5％铜、6－7.5％锑制成的锡基合金，可承受高速、高负载运转。

Description

二级行星齿轮减速机构

技术领域

本发明涉及一种二级行星齿轮减速机构，尤其涉及一种可将引擎动力源端输入的高速低扭力轴功马力转换为低速高扭力的输出轴功马力的减速机构，其第二级太阳齿直接与第一级内环齿联接成一体的两级减速齿轮组搭配方式与传统技术相比具有更低制造成本的经济价值并可缩减体积，其隐藏式油道设计可同时提供液静压轴承及齿间运转润滑所需，而且，其行星式齿轮箱结构因输出轴、输入轴为同轴线，与传统平行轴配置方式的齿轮箱相比节省了使用空间，而其高速、高负载静压轴承所具有的特殊锡基轴承合金配方，可提供轴承高耐磨、耐压、抗腐蚀及耐疲劳强度的性能。

背景技术

目前被机械业界广泛使用的行星齿轮，其作用主要用于减速机构，其基本架构可参考专利号为4,656,891的美国专利“Planetary gear box with twodouble eccentrics”或专利号为4,986,802的美国专利“Planetary gear boxfor a jack”的内容，一般而言，运用行星齿轮的减速机构，其基本架构必须具有一太阳齿轮，在太阳齿轮外环绕啮合多个行星齿轮，通过该多级齿轮设置，可以达到减速的目的，然而一般行星齿轮减速机构所普遍存在的缺点在于，各级行星齿轮串联使用，其结构复杂、体积庞大且占空间；而且，各构件必须承受高转速、高负载，因此对于润滑性能要求特别高，尤其是承载齿轮的轴承，必须设定油路系统以提供润滑，因此造成润滑油路系统的复杂化。

发明内容

考虑上述现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种可将引擎动力源端输入的高速低扭力轴功马力转换为低速高扭力的输出轴功马力的二级行星齿轮减速机构，其采用两级减速齿轮组搭配方式与传统技术相比具有更低制造成本的经济价值。

本发明的另一目的在于提供一种二级行星齿轮减速机构，其第二级的太阳齿直接与第一级内环齿联接成一体的两级减速齿轮组搭配方式与传统技术相比具有更低制造成本的经济价值并可缩减体积。

本发明的再一目的在于提供一种二级行星齿轮减速机构，其隐藏式油道设计可同时提供液静压轴承及齿间运转润滑所需。

本发明的又一目的在于提供一种二级行星齿轮减速机构，其行星式齿轮箱结构因输出轴、输入轴为同轴线，与传统平行轴配置方式的齿轮箱相比节省了使用空间

本发明的再一目的在于提供一种二级行星齿轮减速机构，其高速、高负载静压轴承具具特殊的锡基轴承合金配方，可提供轴承高耐磨、耐压、抗腐蚀及耐疲劳强度的性能。

为达到上述目的，本发明提供一种二级行星齿轮减速机构，该二级行星齿轮减速机构包括：

一第一级齿轮组，其具有一马力输入轴，用以输入高速低扭力轴功马力，该马力输入轴轴接一太阳齿轮并且该太阳齿轮啮合多个行星齿轮，而该多个行星齿轮啮合于一内环齿轮内，该内环齿轮设有一齿轮轴，该齿轮轴上的一端设有外齿；

一第二级齿轮组，其具有一马力输出轴，用以输出低速高扭力轴功马力，该马力输出轴设有多个行星齿轮，该多个行星齿轮系与所述第一级齿轮组的齿轮轴上的外齿相啮合。

较佳地，该第一级齿轮组的多个行星齿轮设置于一固定式托板上，该第二级齿轮组的多个行星齿轮设置于一连接马力输出轴的法兰(Flange)上，该固定托板及马力输出轴法兰均具有多个油道，该油道的一端通往外部油管，另一端则连通该多个行星齿轮。

较佳地，该行星齿轮包括：

一外环齿轮；

一静压轴承，其轴设于外环齿轮内，具有径向贯通轴承中心的油道，且在静压轴承外侧壁设有凹槽连通该油道；

一固定销，其轴设于静压轴承内及托板上，该固定销与静压轴承之间具有油道，并且该油道与所述静压轴承的径向油道连通；

所述托板的油道与该固定销与静压轴承间的油道，以及静压轴承的径向油道连通形成通路。

较佳地，该静压轴承为锡基合金。

较佳地，该锡基合金主要以86-90％锡、2.7-3.5％铜、6-7.5％锑与其它金属的比例构成。

较佳地，该固定销与静压轴承之间具有一间隙，该间隙为连通托板的油道；

该静压轴承外侧壁的凹槽使静压轴承外侧壁与外环齿轮内侧壁形成一间隙；

该静压轴承具有至少一径向贯通静压轴承本体的油道，该油道的一端与所述静压轴承外侧壁所设的凹槽连通。

较佳地，该第一级齿轮组及该第二级齿轮组托板都具有多个油道，该多个油道具有多个通孔，部分通孔朝向静压轴承，部分通孔则朝向行星齿轮中间。

较佳地，该第二级齿轮组的马力输出轴内设有一轴向封闭式凹槽构成储油室，该储油室连通多个径向贯通马力输出轴的油道，以及多个斜向贯通马力输出轴法兰的通往行星齿轮的通孔，该马力输出轴内储油室与外部油管之间设置有一连接件，该连接件包括：

一衬环，其固设于齿轮箱壳内孔上，该齿轮箱壳供外部油管穿设，该衬环具有一内环形油道用以承接外部油管提供的润滑油通过，在固定的衬环与马力输出轴之间设有一轴承；

一轴套，其套设于马力输出轴外，其与所述衬环之间设有一轴承，该轴套具有一贯通的油孔，该油孔的一端可连通衬环的内环形油道，另一端则固接于连通径向贯通马力输出轴的油道；

所述轴套、马力输出轴、轴承内环呈干涉配合，可一体同步转动，而该固定衬环与轴套之间具有一间隙，使得轴套随马力输出轴同步转动时不对固定衬环形成干涉。

附图说明

所包括的附图用于进一步说明本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的第一级齿轮组的剖面示意图；

图2示出了根据本发明的第二级齿轮组的剖面示意图；

图3示出了根据本发明的第一级齿轮组与第二级齿轮组组合的剖面示意图；

图4示出了根据本发明的第一级齿轮组的隐藏式润滑油道的示意图；并且

图5示出了根据本发明的行星齿轮结构的分解立体图。

其中，附图标记：

10-第一级齿轮组   11-马力输入轴            12-内环齿轮

13-行星齿轮       131-外齿轮               132-静压轴承

1321-凹槽         133-固定销               14-内齿环

15-固定托板       151-油道                 152、153-通孔

16-前齿轮箱壳     17-太阳齿轮              18-齿轮轴

181-外齿          20-第二级齿轮组          21-马力输出轴

211-轴向凹槽      23-行星齿轮              231-外齿轮

232-静压轴承      233-固定销               25-法兰(Flange)

252、253-通孔     26-后齿轮箱外壳          261-固定结构

3、4-外部油管     31、32、41、42、43-油道  5-连接件

51-固定衬环       52、54-轴承              53-轴套

d1、d2、d3-间隙   θ-喷射角度

具体实施方式

以下将参照附图描述本发明为达到其发明目的所使用的技术手段与功效，而以下附图所示的实施例仅为辅助说明，本发明并不局限于所述附图。

参照图1到图3，本发明所提供的二级行星齿轮减速机构，由图1所示的第一级齿轮组10，以及图2所示的第二级齿轮组20构成；该第一级齿轮组10具有一用以输入高速低扭力轴功马力的马力输入轴11，轴设于该马力输入轴11并由马力输入轴11驱动的太阳齿轮17，该太阳齿轮17啮合并驱动多个行星齿轮13，该多个行星齿轮13则啮合于一内环齿轮12内，该内环齿轮12设有一齿轮轴18，该齿轮轴18上的一端设有外齿181，必须说明的是，为简化附图，图1到图3仅示出了一组行星齿轮13，该多个行星齿轮13设置于一固定托板15上，该固定托板15则设置于一前齿轮箱壳16内，同时参照图4和图5，该行星齿轮13由一外环齿轮131、一轴设于外环齿轮内的静压轴承132、一轴设于静压轴承132内及托板15上的固定销133所构成，该固定销133与静压轴承132之间具有一间隙d1以形成油道31，该静压轴承132具有径向贯通静压轴承132本体的油道32，该轴承132外侧壁具有凹槽1321连通油道32，使静压轴承132外侧壁与外环齿轮131内侧壁形成一间隙d2，该凹槽1321可具有储油作用，其次，该托板15为一夹层架构，其内具成多个油道151，该油道151的一端连接外部油管3，另一端则与该行星齿轮13的油道31形成通路，如图4所示，该多个油道151具有朝向静压轴承132的通孔152，以及朝向行星齿轮13中间的通孔153；通过上述的隐藏式油道设计，可将润滑油从外部油管3导入托板15的油道151，部分润滑油经过通孔152进入油道31，可在固定销133与静压轴承132的间隙d1形成油膜提供润滑作用，润滑油再流经油道32到静压轴承132与外环齿轮131中间的凹槽1321，通过凹槽1321所具有的储油功能，提供静压轴承132与外环齿轮131转动时的润滑作用，而部分润滑油经过通孔153喷出在行星齿轮13中间，其较佳的喷射角度θ约为28°，可提供行星齿轮13与太阳齿17以及内环齿轮12啮合的齿间润滑。

该第二级齿轮组20具有一后齿轮箱外壳26，其与上述第一级齿轮组10的前齿轮箱壳16以螺栓相螺合，该第二级齿轮组20具有一用以输出低速高扭力轴功马力的马力输出轴21，该马力输出轴21朝向第一级齿轮组10的一端设有一可随马力输出轴21转动的法兰25，在该法兰25朝向第一级齿轮组10的面上设有多个行星齿轮23，该多个行星齿轮23同时与上述第一级齿轮组10的齿轮轴18上的外齿181相啮合，以及固设在前齿轮箱壳16的一内环齿14，该行星齿轮23由一外齿轮231、一轴设于外齿轮内的静压轴承232、一轴设于静压轴承232内及法兰25上的固定销233所构成，其构造及功能与前述第一级齿轮组10所采用的行星齿轮13相同，故在此不再予以赘述；必须说明的是有关该第二级齿轮组20的隐藏式油道设计，该马力输出轴21内设有一轴向凹槽211，轴向凹槽211连通一径向贯通马力输出轴21的油道43，以及多个斜向贯通马力输出轴21及法兰25的通往行星齿轮23的通孔252，该通孔252贯穿法兰25后朝向静压轴承232，其作用与图4所示的通孔152相同，该通孔252另外旁通有通孔253朝向行星齿轮23中间，该通孔252、253所能达到的功能与图4所示的通孔152、153相同，在此同样不予以赘述；由于该马力输出轴21呈转动状态，故与外部油管4之间必须设置一连接件5，该连接件5包括一固定衬环51，该固定衬环51固设于后齿轮箱外壳26所具有的一固定结构261下，该固定结构261供外部油管4穿设，该固定衬环51具有一内环形油道41用以承接外部油管4提供的润滑油通过，在固定衬环51与马力输出轴21之间设有一轴套53，该轴套53套设于马力输出轴21外，其与固定衬环51之间设有一轴承54，该轴套53具有一对应油孔42，该油孔42的一端连通固定衬环51的油道41，另一端则连通径向贯通马力输出轴21的油道43，该轴套53、马力输出轴21、轴承54呈干涉配合，故可一体同步转动，而该固定衬环51与轴套53之间具有一间隙d3，使得轴套53随马力输出轴21同步转动时不致对固定衬环51形成干涉；通过上述的隐藏式油道设计，可将润滑油从外部油管4经由油道41、42、43导入轴向凹槽211并储存于其内，储存于轴向凹槽211内的润滑油再经由通孔252、253通往该多个行星齿轮23及喷出于行星齿轮23中间，其所能达到的功效与前述第一级齿轮组10的行星齿轮13的隐藏式油道设计相同，不再予以赘述。

根据上述可知，本发明所采用的高速、高负载静压轴承131、232运转时的连续润滑油膜可提供齿轮重量支撑，且与传统辊针轴承相比可提高转速，节省空间，故对于该静压轴承131、232必须满足下列要求：

1.有良好的耐压及耐疲劳强度以承受极高的负荷，同时必须具有软质与低熔点及低弹性模数；

2.必须能抵抗磨损或外来杂质进入；

3.抵抗磨损及摩擦系数的大小，是由于所有的轴承均须在薄膜润滑的条件下运转一段时间；

4.抗腐蚀性；

5.制造成本。

根据静压轴承设计规范，轴承间隙与负荷、表面粗度、轴颈直径、材质、使用线速度有关，而润滑油黏滞度、清净度、温度、压力变化的影响也很大，为满足上述特性要求，本发明的静压轴承可采用AISI 1045的中碳合金钢为基材并对其进行调质处理，其硬度高、成本低且易于制造，再使用喷敷方式使厚度约0.5mm的锡基轴承合金层附着于该中碳合金钢基材上，再经精车、抛光表面涂层到最终使用尺寸，该锡基合金以86-90％锡、2.7-3.5％铜、6-7.5％锑与其它金属的比例构成为最佳。

经实验，本发明应用于500kW涡轮发电机组减速齿轮箱时，可由30000rpm减速至1800rpm，扭矩可由318N·m增至5,304N·m，证明本发明确可达到实际功效，综上所述，本发明具有以下特点：

1.第一级齿轮组10的具有外齿181的齿轮轴18可作为第二级齿轮组20的太阳齿，无需通过扣件、联轴器等传输动力，其与传统方式相比具有较少零件、较易组装的优点，可降低制造成本，具有市场竞争力。

2.其马力输出轴、输入轴为同轴线，与传统的平行轴配置方式相比节省了使用空间。

3.其第一级齿轮组10的托架15固定，而内环齿轮12为可动，与传统设置方式相反，故可提高第二级齿轮组20分摊部分磨耗及负载，使齿轮使用寿命较为平均。

4.其行星齿轮13、23与平行轴设置方式的小齿轮相比较，具有较低节线速度，可提升轴承、齿轮等机件的寿命及可靠度。

5.隐藏式油道设计，由于同时可提供旋转件及静压轴承在运动中可靠有效的润滑，因此可简化油路系统，并可减少外部油管的使用，解决空间不足的问题。

6.隐藏式油道设计同时可提供旋转件及静压轴承润滑，故可与涡轮引擎采用相同的润滑油，例如VG-32，可降低成本。

7.静压轴承132、232表面被覆油膜的设计可满足高速运转的高耐磨性及高负载所需，避免齿面金属啮合时产生高温熔着破坏，且与传统的辊针轴承相比可运转于更高的速度。

8.采用特殊配方制作的锡基合金静压轴承，具有良好特性，可承受高速、高负载运转。

以上所述仅为本发明的最佳实施例，并不限制本发明所实施的范围。即，在不脱离本发明精神和实质范围内对本发明权利要求所做的各种变化和修改均应属于本发明权利要求所覆盖的范围。

Claims (20)

1、一种二级行星齿轮减速机构，其包括：

一第一级齿轮组，其具有一马力输入轴，用以输入高速低扭力轴功马力，该马力输入轴轴接一太阳齿轮并且该太阳齿轮啮合多个行星齿轮，该多个行星齿轮还啮合于一内环齿轮内，该内环齿轮设有一齿轮轴，该齿轮轴上的一端设有外齿；

一第二级齿轮组，其具有一马力输出轴，用以输出低速高扭力轴功马力，该马力输出轴设有多个行星齿轮，该多个行星齿轮与所述第一级齿轮组的齿轮轴上的外齿相啮合。

2、根据权利要求1所述的二级行星齿轮减速机构，其特征在于，所述第一级齿轮组的多个行星齿轮设置于一固定式托板上，所述第二级齿轮组的多个行星齿轮设置于马力输出轴的法兰上，所述托板和法兰均具有多个油道，该油道的一端通往外部油管，另一端则连通所述多个行星齿轮。

3、根据权利要求2所述的二级行星齿轮减速机构，其特征在于，所述行星齿轮包括：

一外环齿轮；

一静压轴承，其轴设于外齿轮内，具有径向贯通轴承中心的油道，且在静压轴承的外侧壁设有凹槽连通该油道；

一固定销，其轴设于静压轴承内及托板或法兰上，该固定销与静压轴承之间具有油道，该油道与所述静压轴承的径向油道连通；

所述托板的油道与所述固定销与静压轴承间的油道，以及静压轴承的径向油道连通形成通路。

4、根据权利要求3所述的二级行星齿轮减速机构，其特征在于，所述静压轴承为锡基合金。

5、根据权利要求4所述的二级行星齿轮减速机构，其特征在于，所述锡基合金主要以86-90％锡、2.7-3.5％铜、6-7.5％锑与其它金属的比例构成。

6、根据权利要求3所述的二级行星齿轮减速机构，其特征在于：所述固定销与静压轴承之间具有一间隙，该间隙连通托板的油道；所述静压轴承外侧壁的凹槽使静压轴承外侧壁与外环齿轮内侧壁形成一间隙；

所述静压轴承具有至少一径向贯通静压轴承本体的油道，该油道的一端与所述静压轴承外侧壁所设的凹槽连通。

7、根据权利要求3所述的二级行星齿轮减速机构，其特征在于，所述第一级齿轮组及所述第二级齿轮组托板均具有多个油道，该多个油道具有多个通孔，部分通孔朝向静压轴承，部分通孔则朝向行星齿轮中间。

8、根据权利要求3所述的二级行星齿轮减速机构，其特征在于，所述第二级齿轮组的马力输出轴内设有一轴向凹槽，该轴向凹槽连通一径向贯通马力输出轴的油道，以及多个斜向贯通马力输出轴和法兰的通往行星齿轮的通孔。

9、根据权利要求8所述的二级行星齿轮减速机构，其特征在于，所述马力输出轴与外部油管之间设置有一连接件，该连接件包括：

一固定件，其固设于一后齿轮箱外壳上，该后齿轮箱外壳供外部油管穿设，该固定件具有一油道用以承接外部油管以供润滑油通过，在固定件与马力输出轴之间设有一轴套；

一轴套，其套设于马力输出轴外，其与后齿轮箱外壳之间设有一轴承，该轴套具有一油孔，该油孔的一端连通固定衬环的环形内油道，另一端则连通径向贯通马力输出轴的油道；

该轴套、马力输出轴、轴承呈干涉配合，可一体同步转动，而该固定衬环与轴套之间具有一间隙，使得轴套随马力输出轴同步转动时不对固定衬环形成干涉。

10、一种二级行星齿轮减速机构，其包括：

一第一级齿轮组，其具有一马力输入轴，用以输入高速低扭力轴功马力，

该马力输入轴轴接并驱动一内环齿轮，该内环齿轮设有一齿轮轴，该齿轮轴上的一端设有外齿；

一第二级齿轮组，其具有一马力输出轴，用以输出低速高扭力轴功马力，该马力输出轴设有多个行星齿轮，该多个行星齿轮与所述第一级齿轮组的齿轮轴上的外齿相啮合；

所述第一级齿轮组的多个行星齿轮设置于一固定式托板上，该第二级齿轮组的多个行星齿轮设置于马力输出轴的法兰上，该托板和法兰均具有多个油道，该油道的一端通往外部油管，另一端则连通所述多个行星齿轮，所述行星齿轮包括：

一外齿轮；

一静压轴承，其轴设于外齿轮内，具有径向贯通轴承中心的油道，且在静压轴承外侧壁设有凹槽连通该油道；

一固定销，其轴设于静压轴承内及托板上，该固定销与静压轴承之间具有油道，该油道与所述静压轴承具有的径向油道连通；

所述托板的油道与所述固定销与静压轴承间的油道，以及静压轴承的径向油道连通形成通路。

11、根据权利要求10所述的二级行星齿轮减速机构，其特征在于，所述静压轴承为锡基合金。

12、根据权利要求11所述的二级行星齿轮减速机构，其特征在于，所述锡基合金主要以86-90％锡、2.7-3.5％铜、6-7.5％锑与其它金属的比例构成。

13、根据权利要求10所述的二级行星齿轮减速机构，其特征在于：

所述固定销与静压轴承之间具有一间隙，该间隙连通托板的油道；

所述静压轴承外侧壁的凹槽使静压轴承外侧壁与外环齿轮内侧壁形成一间隙；

所述静压轴承具有至少一径向贯通静压轴承本体的油道，该油道的一端与所述静压轴承外侧壁所设的凹槽连通。

14、根据权利要求10所述的二级行星齿轮减速机构，其特征在于，所述第一级齿轮组及所述第二级齿轮组托板都具有多个油道，该多个油道具有多个通孔，部分通孔朝向静压轴承，部分通孔则朝向行星齿轮中间。

15、根据权利要求10所述的二级行星齿轮减速机构，其特征在于，所述第二级齿轮组的马力输出轴内设有一轴向凹槽，该轴向凹槽连通一径向贯通马力输出轴的油道，以及多个斜向贯通马力输出轴及托板的通往行星齿轮的通孔。

16、根据权利要求15所述的二级行星齿轮减速机构，其特征在于，所述马力输出轴与外部油管之间设置有一连接件，该连接件包括：

一固定衬环，其固设于一后齿轮箱外壳上，该后齿轮箱外壳供外部油管穿设，该固定衬环具有一环形内油道用以承接外部油管所供的润滑油通过，在后齿轮箱外壳与马力输出轴之间设有一轴承；

一轴套，其套设于马力输出轴外，其与后齿轮箱外壳之间设有一轴承，该轴套具有一油孔，该油孔的一端连通固定轴套的环形内油道，另一端则连通径向贯通马力输出轴的油道；

所述轴套、马力输出轴、轴承呈干涉配合，可一体同步转动，而该固定衬环与轴套之间具有一间隙，使得轴套随马力输出轴同步转动时不对固定衬环形成干涉。

17、一种二级行星齿轮减速机构的行星齿轮，其包括：

一外齿轮；

一静压轴承，其轴设于外齿轮内，具有径向贯通轴承中心的油道，且在静压轴承外侧壁设有凹槽连通该油道；

一固定销，其轴设于静压轴承内，该固定销与静压轴承之间具有油道，并且该油道与所述静压轴承具有的径向油道连通。

18、根据权利要求17所述的二级行星齿轮减速机构的行星齿轮，其特征在于：

所述固定销与静压轴承之间具有一间隙；

所述静压轴承外侧壁的凹槽使静压轴承外侧壁与外齿轮内侧壁形成一间隙；

所述静压轴承具有至少一径向贯通静压轴承本体的油道，该油道的一端与所述静压轴承外侧壁所设的凹槽连通。

19、根据权利要求17所述的二级行星齿轮减速机构的行星齿轮，其特征在于，所述静压轴承为锡基合金。

20、根据权利要求19所述的二级行星齿轮减速机构的行星齿轮，其特征在于，所述锡基合金主要以86-90％锡、2.7-3.5％铜、6-7.5％锑与其它金属的比例构成。

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