CN2438872Y

CN2438872Y - 叁曲轴摆环机

Info

Publication number: CN2438872Y
Application number: CN 00250306
Authority: CN
Inventors: 胡瑞生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2001-07-11
Anticipated expiration: 2010-09-01

Abstract

一种内啮合行星传动机构,其特征是:2～6只行星轮,安装在相互平行的环片上,用叁根曲轴带动,围绕一只中心轮流转啮合。优点:惯性力平衡,噪音60～75dB(A),每一瞬间重迭啮合的齿牙对数达到总齿数四分之一以上,能传递10～1000KW功率,效率90～97%,寿命超过4万小时,承受冲击和高峰载荷能力强,传动精度高,Kw/Kg和Kw/m3比值高,单位Kw的成本比硬齿面机低,比摆线机更低,100Kw以下机组,不需淬火磨齿,通用件比率高,适合大批量生产。

Description

叁曲轴摆环机

本专利涉及一种原动机和工作机械之间的中介机构—新型行星减速(增速)部件，能够综合改善现有减速(增速)机的经济技术指标，特别是提高承受超负荷的能力和大幅度降低噪音。一、背景技术：

1、各种行星减速机(参见〈机械工程手册〉〈传动设计卷〉

P2-232、P2-240)

2、ZL96116914.1，〈多拐曲柄内啮合行星传动机构〉

发明人：胡瑞生。

自从我国引进苏联〈单环机〉、英国〈三环机〉技术以来，近十五年中申报与此相关的专利已经很多。此类专利开辟了圆柱齿轮内啮合传动广泛应用的前提，从根本上改进了行星传动的方法，对世界齿轮传动理论的发展有重大意义。

申请人根据十余年研究、试制此类机构的经验，确认现有技术迫待解决以下问题：

1、现有常规行星传动方法(如上书所列举)，大都存在噪音严重，机构复杂、传递功率小、效率不高、惯性力不平衡、过载能力低等等弱点；

2、〈摆环传动〉采用可靠的平行四边形连杆机构，但每一单片摆环，存在“运动死点”。〈单环机〉、〈双环机〉均不能连续均匀运转；叁环以上机组，每一单片环在0度和180度相位角啮合时，支点反力无穷大，运动不确定，效率为负值，这是它们的致命弱点，故称0度和180度为“死点”位置，此时靠其他环片帮助渡过死点。

3、〈三环机〉、〈四环机〉、〈六环机〉等均发现在“运动死点”位置，存在轴承和齿牙严重磨损，整体机组效率下降，震动加剧，动平衡破坏等一系列毛病；而且环片数量增加后，加工精度要求高，装配工艺难。

4、当今在国内、国外关于圆柱齿轮内啮合传动的几何计算、啮合干涉验算和切削干涉验算，尤其是抗弯曲强度计算和接触强度计算，均未形成权威性的标准，众家学说纷纭，莫衷一是。二、本专利申请之目的：针对上述1、2、3点，提出一种叁曲轴、多环片、结构简化、噪音小、效率高、惯性力平衡、过载能力强的行星传动机构。关于几何计算，我们已解决，不在本专利中论述。三、本专利申请的技术方案和实施方式：

由三根曲轴(1)和环片(2)、内齿轮(3)和中心轮(4)组合而成，环片(2)与内齿轮(3)相互固定，曲轴(1)有三根，安装在环处(2)上，分布在内齿轮(3)的外围圆周上，环片(2)和内齿轮

(3)在一个平面上移动，其特征在于：曲轴(1)设置三根，环片上制三个孔安装曲轴的拐径轴承；曲轴(1)的拐径中心线，相对于曲轴的安装中心的座标轴mm，形成相位角Φ，此三根曲轴的Φ角相等。

环片至少需2片，最多用6片；用2只环片时，曲轴各自具有双曲拐拐径；用6只环片时，曲轴各自具有6个曲拐拐径。

所有环片在空间均处于相互平行的几何状态。

所有曲轴拐径的偏心距，和内齿轮与中心轮之间的啮合中心距，完全相等。

减速时：由曲轴1主动，输入动力，中心轮4被动，输出动力；

增速时：由中心轮4主动，输入动力，曲轴1被动，输出动力。四、本申请书的图面说明：

轴向结构原理图(图1)横向结构原理图(图2)

图中代号含义：

1、曲轴；2、环片；3、内齿轮Z₃；4‘中心轮Z₄；

代号Φ——曲轴的拐径中心线，相对于曲轴安装中心座标mm轴形成的相位角。五、对机构的工作原理展开论述：

由《理论力学》知：一个双曲柄平行四边形连杆机构，当曲柄作等速旋转时，连杆上各点之运动，与曲柄梢端点的运动，完全相同。本专利申请的环片2，就是由以上连杆演化而成，而内齿轮3，则设在环片2上。于是当双曲柄由机壳定位而旋转时，内齿轮3的中心，将绕某一定点而旋转。

由《机械原理》知：如在以上定点装一根轴，轴上安装中心轮4，它与内齿轮3的模数相同，且两者间的啮合中心距，恰好与以上曲柄的长度完全相同，则可组成“平面连杆一内啮合”复合联动机构。当曲柄旋转时，内齿轮3将围绕中心轮4作行星啮合运动。

这就是〈单环内啮合行星传动〉的理论根据。

将以上二只单环平行地串叠起来，延长中心轮4的厚度，使3、4轮啮合，再与叁根具有相同偏心距的曲轴联接，(曲轴上各制出两段曲柄)于是就组合而成为〈叁曲轴两环摆环机〉。两只环片上的内齿轮3，将有顺序地绕中心轮4流转啮合。

采用三根曲轴后，其传动原理的模式已变化，变成了“三组四连杆机构首尾相衔接”传动模式，呈三角形格式布局，于是就不再出现“运动死点”问题。

本专利申请作为减速机工作时，可由一根曲轴输入动力；也可由两根或叁根曲轴同步输入动力，此时称为同步传动“电轴”。

本专利申请的运动逆转时，即由低速轴输入动力，曲轴1输出动力时，可作为增速机使用。此时Z₄主动，Z₃不能自转，于是Z₄带动Z₃的中心线围绕Z₄转动，使环片2作平面平行移动，此运动就迫使曲轴的拐径中心，绕曲轴两端定轴中心旋转，于是曲轴增速输出动力。

〈叁曲轴摆环机〉传动比计算方法：

I₁₄=-Z₄/(Z₃-Z₄)(负号表示转速方面相反)

N₁=I₁₄×N₄

Z₃、Z₄—内齿轮和中心轮的齿数

N₁、N₄—曲轴1和Z₄的转速(转/分)六、有益效果：

本申请是借鉴苏联和英国的专利，并总结多年实施ZL9611691-4.1专利的经验而提出，有历史先例为实证，并经过小批量试制验证，对比现有相关技术，具有如下优点：

1、对比各种行星减速机(参见〈机械工程手册〉〈传动设计卷〉P2-232)

机构已经简化许多，取消了其中的外啮合齿轮副，取消了其中的W形输出机构，取消了各种悬臂梁结构，加固并简化了系杆H机构。这对提高功率和效率，降低噪音、降低成本起重要作用。

2、对比各种少齿差行星传动机构(参见上书P2-240)

比K-H-V简化了输出机构；比2K-H解决了惯性力平衡问题；比2K-V机构简单，并且无外啮合副。

3、对比〈三环机〉、〈四环机〉，解决了0°和180°发生“运动死点”问题：又将三段或四段曲轴拐径简化为二段，提高了加工和装配工艺性，成本大幅下降。

总而言之，对比ZL96116914.1发明专利的优点，本专利基本上具备，但结构和工艺性有提高；串联多组双环机构，也可实现四环、六环传动，以适应500千瓦以上大中型原动机的工作要求。

Claims

1、一种叁曲轴摆环机，它由曲轴(1)、环片(2)、内齿轮(3)和中心轮(4)组合而成，环片(2)与内齿轮(3)相互固定，曲轴(1)有三根，安装在环片(2)上，分布在内齿轮(3)的外围圆周上，环片(2)和内齿轮(3)在一个平面上移动，其特征在于：

A、曲轴(1)设置三根，环片上制三个孔安装曲轴的拐径轴承；

B、曲轴(1)的拐径中心线，相对于曲轴的安装中心的座标轴mm，形成相位角Φ，此三根曲轴的Φ角相等。

2、根据权利要求1所述的叁曲轴摆环机，其特征在于：

环片(2)至少需2片，最多用6片；用2只环片时，曲轴(1)各自具有双曲拐拐径；

用6只环片时，曲轴(1)各自具有6个曲拐拐径。

3、根据权利要求1所述的叁曲轴摆环机，其特征在于：

所有环片(2)在空间均处于相互平行的几何位置。

4、根据权利要求1所述的叁曲轴多环机，其特征在于：

所有曲轴(1)的拐径的偏心距和内齿轮(3)与中心轮(4)之间的啮合中心距，完全相等。