CN218670581U - 一种结构优化的行星架及行星齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结构优化的行星架及行星齿轮箱，结构优化的行星架包括前腹板、后腹板和立柱，若干个立柱设于前腹板和后腹板之间；立柱与前腹板、后腹板的过渡处设有用于降低其应力的过渡结构，过渡结构为平滑的流线形；立柱侧面并靠近过渡处设有卸载结构，卸载结构用于降低过渡处的应力；立柱包括立柱前段和立柱后段，立柱前段与立柱后段沿行星架圆周方向错位设置。因而，过渡结构可使立柱与腹板的过渡处接近平滑的流线形，降低过渡处的应力；另外，卸载结构可改变应力传递路径，以使立柱与腹板的过渡处部分应力转移到卸载结构处，以降低过渡处的应力，降低立柱与腹板的过渡处的应力，以使过渡处不易损伤破坏，提高疲劳强度，降低成本。

Description

一种结构优化的行星架及行星齿轮箱

技术领域

本实用新型涉及传动装置技术领域，更具体地说，涉及一种结构优化的行星架。此外，本实用新型还涉及一种包括上述结构优化的行星架的行星齿轮箱。

背景技术

行星架是行星齿轮传动装置的主要构件之一，以行星齿轮为基本构件，能承受最大的外力矩，其结构的合理性直接影响行星齿轮装置的工作效果和使用寿命。随着齿轮强化工艺技术水平的提高，行星级齿轮的尺寸也逐渐的减小，导致行星架的设计空间十分有限，同时又要满足良好的传扭能力，为达到这样的要求，通常行星架选用性能更好的材料来实现扭矩的传递，但制造成本较高。

综上所述，如何提供一种行星架能够基于有限空间，在相同材料下具有良好的传扭能力，降低成本，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种结构优化的行星架，该结构优化的行星架能够基于有限空间，在相同材料下具有较好的传扭能力，降低成本。

本实用新型的另一目的是提供一种包括上述结构优化的行星架的行星齿轮箱。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种结构优化的行星架，包括前腹板、后腹板和立柱，若干个所述立柱设于所述前腹板和所述后腹板之间，并沿圆周方向分布；所述立柱与所述前腹板、所述后腹板的过渡处设有用于降低其应力的过渡结构，所述过渡结构为平滑的流线形；所述立柱侧面并靠近所述过渡处设有卸载结构，所述卸载结构用于降低所述过渡处的应力；

所述立柱包括立柱前段和立柱后段，所述立柱前段与所述立柱后段沿所述行星架圆周方向错位设置。

优选的，所述过渡结构包括第一过渡结构，所述第一过渡结构为倒角两侧连接两段圆弧过渡。

优选的，所述立柱与所述前腹板、所述后腹板的过渡处包括用于承受拉伸应力的受拉过渡处和用于承受压缩应力的受压过渡处；所述受拉过渡处为所述立柱右侧与所述前腹板、所述立柱左侧与所述后腹板的过渡处，所述受压过渡处为所述立柱左侧与所述前腹板、所述立柱右侧与所述后腹板的过渡处；所述第一过渡结构设于所述受拉过渡处。

优选的，所述过渡结构还包括第二过渡结构，所述第二过渡结构为单个圆弧过渡，并设于所述受压过渡处。

优选的，还包括用于安装行星轴的行星轴安装孔，所述行星轴安装孔设于所述前腹板与所述后腹板上；

所述立柱前段的左侧靠近行星轴安装孔的中心线、右侧远离所述行星轴安装孔的中心线，所述立柱后段的左侧远离所述行星轴安装孔的中心线、右侧靠近所述行星轴安装孔的中心线。

优选的，所述卸载结构为卸载槽，所述卸载槽设于所述立柱右侧与所述前腹板的受拉过渡处右侧。

优选的，所述前腹板左侧并对应所述立柱的受拉过渡处设有减薄结构，并沿所述前腹板圆周方向分布，所述减薄结构用于改变局部刚度，改善立柱和前腹板过渡处应力分布。

一种行星齿轮箱，包括结构优化的行星架，所述结构优化的行星架为上述任一项所述的结构优化的行星架。

相较于上述背景技术，本实用新型提供的结构优化的行星架，包括前腹板、后腹板和立柱，若干个立柱设于前腹板和后腹板之间，并沿圆周方向分布，立柱的前段和后段形成错位设置；立柱与前腹板、后腹板的过渡处设有用于降低其应力的过渡结构，过渡结构为平滑的流线形；立柱侧面并靠近过渡处设有卸载结构，卸载结构用于降低过渡处的应力。

上述结构，立柱前段与后段沿所述行星架圆周方向错位设置，为过渡结构提供更大的优化空间，立柱与前腹板、后腹板的过渡处设有过渡结构，以保证立柱与腹板的过渡处接近平滑的流线形，从而避免立柱与腹板的过渡处的应力集中，降低立柱与腹板的过渡处的应力，提高立柱与腹板的疲劳强度，以保证立柱与腹板的过渡处不易产生疲劳损伤和断裂，进而保证行星架具有良好的传扭能力。另外，立柱侧面并靠近立柱与腹板的过渡处设置卸载结构，可改变应力传递路径，以使立柱与腹板的过渡处部分应力转移到卸载结构处，从而降低立柱与腹板的过渡处的应力，保证立柱与腹板的过渡处不易断裂损坏，进而保证行星架具有良好的传扭能力。

因此，基于有限空间，优化行星架中立柱与腹板的过渡处结构，行星架能够在相同材料下满足良好的传扭能力，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的结构优化的行星架的结构示意图；

图2为图1中A-A方向的结构示意图；

图3为图1中B-B方向的结构示意图；

图4为图1中P方向的结构示意图；

图5为本实用新型所提供的结构优化的行星架的立柱的结构示意图；

图6为本实用新型所提供的结构优化的行星架的第一过渡结构的结构示意图；

图7为本实用新型所提供的结构优化的行星架的第二过渡结构的结构示意图。

图1-图7中，附图标记包括：

1为轴颈段、2为前腹板、3为后腹板、4为立柱、5为第一受压过渡处、6为第一受拉过渡处、7为第二受压过渡处、8为卸载槽、9为第二受拉过渡处、10为减薄结构、11为行星轴安装孔、12为定向凸台、41为立柱前段、42为立柱后段。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种结构优化的行星架，该结构优化的行星架能够基于有限空间，在相同材料下具有较好的传扭能力，降低成本。

本实用新型的另一核心是提供一种包括上述结构优化的行星架的行星齿轮箱。

请参考图1至图7，行星架包括轴颈段1、前腹板2、后腹板3及立柱4，轴颈段1连接前腹板2，前腹板2与后腹板3通过若干个立柱4连接，若干个立柱4绕行星架轴线并呈圆周方向设置，前腹板2和后腹板3上均设有用于安装行星轴的行星轴安装孔11及用于行星轮轴向定位的定位凸台12，行星架输入端I输入扭矩通过立柱4传递于行星架输出端O，并输出扭矩。

需要说明的是，对行星架进行结构优化之前，通过建立行星架结构有限元模型，由疲劳强度校核分析确定行星架疲劳损伤集中区域，静强度校核分析确定行星架最大应力区域，通过计算得到行星架易产生疲劳损伤和断裂的位置，以便于对行星架进行结构优化。另外，行星架采用球墨铸铁材料，其为脆性材料，该类材料的破坏主要由最大主应力决定，且拉伸应力比压缩应力具有更大的疲劳损伤贡献。所以，基于疲劳强度校核分析和静强度校核分析发现最大主应力区位于用于承受拉伸应力的立柱4与前腹板2、后腹板3的过渡处，且最大主应力区在工作中位置相对固定。

另外，需要说明的是，下文所述“左侧”和“右侧”均是基于图1所示的立柱4截面，并从输入端I往输出端O看。

本申请提供一种结构优化的行星架，包括前腹板2、后腹板3和立柱4，若干个立柱4设于前腹板2和后腹板3之间，并沿圆周方向分布；立柱4与前腹板2、后腹板3的过渡处设有用于降低其应力的过渡结构，过渡结构为平滑的流线形；立柱4侧面并靠近过渡处设有卸载结构，卸载结构用于降低过渡处的应力。立柱4包括立柱前段41和立柱后段42，立柱前段41与立柱后段42沿行星架圆周方向错位设置。

具体的，立柱前段与后段沿所述行星架圆周方向错位设置，为过渡结构提供更大的优化空间，立柱4与前腹板2、后腹板3的过渡处设有过渡结构，以保证立柱4与腹板的过渡处接近平滑的流线形，从而避免立柱4与腹板的过渡处的应力集中，降低立柱4与腹板的过渡处的应力，提高立柱4与腹板的疲劳强度，以保证立柱4与腹板的过渡处不易产生疲劳损伤和断裂，进而保证行星架具有良好的传扭能力。另外，立柱4侧面并靠近立柱4与腹板的过渡处设置卸载结构，可改变应力传递路径，以使立柱4与腹板的过渡处部分应力转移到卸载结构处，从而降低立柱4与腹板的过渡处的应力，保证立柱4与腹板的过渡处不易断裂损坏，进而保证行星架具有良好的传扭能力。因此，基于有限空间，优化行星架中立柱4与腹板的过渡处结构，行星架能够在相同材料下满足良好的传扭能力，降低成本。

可选的，由于前腹板2和后腹板3的外径非常靠近内齿圈的齿顶，在两个立柱4之间的位置，切除材料，其尺寸L1小于腹板半径20～30mm，便于行星轮轴承的巡检。

在上述实施例的基础上，过渡结构包括第一过渡结构，第一过渡结构为倒角两侧连接两段圆弧过渡。

具体的，如图6所示，第一过渡结构为平滑的流线形，其由倒角S2和两段圆弧过渡S1组成，倒角S2两侧连接两段圆弧过渡S1，以加大过渡处的圆角而增加其平滑度，以使过渡处接近于更加平滑的流线形，从而避免应力集中，提高立柱4的疲劳强度，进而保证立柱4具有较好的传扭能力。

可选的，本申请的第一过渡结构的类型并不唯一，可根据实际需求进行设计，以满足增加受拉过渡处的平滑度而降低其应力为目标。

在上述实施例的基础上，立柱4与前腹板、后腹板的过渡处包括用于承受拉伸应力的受拉过渡处和用于承受压缩应力的受压过渡处；受拉过渡处为立柱4右侧与前腹板2、立柱4左侧与后腹板3的过渡处，受压过渡处为立柱4左侧与前腹板2、立柱4右侧与后腹板3的过渡处；第一过渡结构设于受拉过渡处。

需要说明的是，由于行星架为顺时针传递扭矩，在立柱4两侧分别形成拉伸应力和压缩应力，立柱4承受拉伸应力的受拉过渡处，在静强度校核分析和疲劳强度校核分析中都属于危险区域，通过有限元模型静强度校核分析行星架不同部位的应力，可得到行星架最大主应力区，其位于立柱4的受拉过渡处。

具体的，立柱4与前腹板、后腹板的过渡处包括受拉过渡处和受压过渡处，且受拉过渡处包括第一受拉过渡处6和第二受拉过渡处9，第一受拉过渡处6为立柱4左侧与后腹板3的过渡处，第二受拉过渡处9为立柱4右侧与前腹板2的过渡处，受压过渡处包括第一受压过渡处5和第二受压过渡处7，第一受压过渡处为立柱4左侧与前腹板2的过渡处，第二受压过渡处为立柱4右侧与后腹板3的过渡处；由于行星架最大主应力区位于受拉过渡处，第一过渡结构设于受拉过渡处，即第一受拉过渡处6和第二受拉过渡处9设有流线形的第一过渡结构，以使立柱4与腹板的受拉过渡处接近平滑的流线型，从而降低立柱4与腹板的受拉过渡处的最大主应力，避免应力集中，提高立柱4的疲劳强度，不易疲劳损伤和断裂，以保证立柱4扭矩的传递，提高使用寿命，降低成本。

在上述实施例的基础上，过渡结构还包括第二过渡结构，第二过渡结构为单个圆弧过渡，并设于受压过渡处。

具体的，由于立柱4承受压缩应力的受压过渡处具有较好的强度特性，其主应力值较小，故在受压过渡处设置采用单个圆弧过渡的第二过渡结构，即第一受压过渡处5和第二受压过渡处7设置第二过渡结构，使得立柱4面可以更靠近行星轮齿顶，即增大立柱4的截面积，减小行星架变形。

在上述任意一个实施例的基础上，立柱4包括立柱前段41和立柱后段42，立柱前段41与立柱后段42沿行星架圆周方向错位设置；立柱前段41的左侧靠近行星轴安装孔11的中心线、右侧远离行星轴安装孔11的中心线，立柱后段42的左侧远离行星轴安装孔11的中心线、右侧靠近行星轴安装孔11的中心线。

具体的，立柱4包括立柱前段41和立柱后段42，立柱前段41和立柱后段42采用非对称设计，且沿行星架圆周方向错位设置；从输入端I往输出端O看，立柱前段41的左侧靠近行星轴安装孔11中心线、右侧远离行星轴安装孔11中心线，即图2中尺寸a小于尺寸b，从而为立柱4右侧与前腹板2的第二受拉过渡处9提供更大的空间，以进行更平滑的过渡设计；从输入端I往输出端O看，立柱后段42的左侧远离行星轴安装孔11中心线、截面靠近行星轴安装孔11中心线，即图3中尺寸d小于尺寸c，从而为立柱4的左侧与后腹板3的第一受拉过渡处6提供更大的空间，以进行更平滑的过渡设计，从而实现增大行星架的最大主应力区优化空间。

在上述实施例的基础上，卸载结构为卸载槽8，卸载槽8设于立柱4右侧与前腹板2的受拉过渡处右侧。

具体的，由于卸载槽8设置在最大主应力区，且位于力的传递路径上，可改变应力的传递路径，故立柱4右侧与前腹板2的第二受拉过渡处9并位于其右侧处设置卸载槽8，卸载槽8的左侧边缘靠近第二受拉过渡处9的圆弧过渡S1，卸载槽8的两端由倒角E1和圆弧E2组成、中间为深度h的凹槽E3，可以改变应力传递路径，以使第二受拉过渡处9的部分应力转移到卸载槽8，明显的降低第二受拉过渡处9的应力，起到卸载的作用。

可选的，本申请中的卸载结构类型并不唯一，可选择卸载孔或其他结构类型，以满足降低最大主应力区的应力为目标。

在上述实施例的基础上，前腹板2左侧并对应立柱4的受拉过渡处设有减薄结构10，并沿前腹板2圆周方向分布，减薄结构10用于对前腹板2进行减薄处理。

具体的，位于前腹板2附近的受拉过渡处为第二受拉过渡处9，在与其对应的前腹板2左侧设置减薄结构10，并沿前腹板2圆周方向分布，如图1和图4所示，减薄结构10对前腹板2减薄H尺寸，且其与卸载槽8的深度尺寸h相等，半径R1大于行星轴安装孔11的半径，半径R2大于行星轴安装孔11的圆周分布半径，可以改变第二受拉过渡处9的应力，同时起到减重的作用。

可选的，本申请中的减薄结构形状并不唯一，可以根据实际需要进行设置。

除了上述，本申请还提供一种包括上述实施例公开的结构优化的行星架的行星齿轮箱，该行星齿轮箱的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的结构优化的行星架及行星齿轮箱进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种结构优化的行星架，其特征在于，包括前腹板(2)、后腹板(3)和立柱(4)，若干个所述立柱(4)设于所述前腹板(2)和所述后腹板(3)之间，并沿圆周方向分布；所述立柱(4)与所述前腹板(2)、所述后腹板(3)的过渡处设有用于降低其应力的过渡结构，所述过渡结构为平滑的流线形；所述立柱(4)侧面并靠近所述过渡处设有卸载结构，所述卸载结构用于降低所述过渡处的应力；

所述立柱(4)包括立柱前段(41)和立柱后段(42)，所述立柱前段(41)与所述立柱后段(42)沿所述行星架圆周方向错位设置。

2.根据权利要求1所述的结构优化的行星架，其特征在于，所述过渡结构包括第一过渡结构，所述第一过渡结构为倒角两侧连接两段圆弧过渡。

3.根据权利要求2所述的结构优化的行星架，其特征在于，所述立柱(4)与所述前腹板(2)、所述后腹板(3)的过渡处包括用于承受拉伸应力的受拉过渡处和用于承受压缩应力的受压过渡处；所述受拉过渡处为所述立柱(4)右侧与所述前腹板(2)、所述立柱(4)左侧与所述后腹板(3)的过渡处，所述受压过渡处为所述立柱(4)左侧与所述前腹板(2)、所述立柱(4)右侧与所述后腹板(3)的过渡处；所述第一过渡结构设于所述受拉过渡处。

4.根据权利要求3所述的结构优化的行星架，其特征在于，所述过渡结构还包括第二过渡结构，所述第二过渡结构为单个圆弧过渡，并设于所述受压过渡处。

5.根据权利要求1所述的结构优化的行星架，其特征在于，还包括用于安装行星轴的行星轴安装孔(11)，所述行星轴安装孔(11)设于所述前腹板(2)与所述后腹板(3)上；

所述立柱前段(41)的左侧靠近行星轴安装孔(11)的中心线、右侧远离所述行星轴安装孔(11)的中心线，所述立柱后段(42)的左侧远离所述行星轴安装孔(11)的中心线、右侧靠近所述行星轴安装孔(11)的中心线。

6.根据权利要求5所述的结构优化的行星架，其特征在于，所述卸载结构为卸载槽(8)，所述卸载槽(8)设于所述立柱(4)右侧与所述前腹板(2)的受拉过渡处右侧。

7.根据权利要求1至6任一项所述的结构优化的行星架，其特征在于，所述前腹板(2)左侧并对应所述立柱(4)的受拉过渡处设有减薄结构(10)，并沿所述前腹板(2)圆周方向分布，所述减薄结构(10)用于对所述前腹板(2)进行减薄处理，改善过渡结构(9)的应力分布。

8.一种行星齿轮箱，包括结构优化的行星架，其特征在于，所述结构优化的行星架为权利要求1至7任一项所述的结构优化的行星架。

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