CN103867650B - 人字齿行星传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人字齿行星传动装置，包括太阳轮、行星轮、内齿圈，其特征在于太阳轮、行星轮、内齿圈均采用人字齿；行星架固定，行星轮只作自转不作公转；内齿圈和太阳轮均绕自身轴线转动；内齿圈为组合式分段人字内齿圈，由两份及以上单段人字齿圈通过正反布置铰制孔螺栓组合联接形成；单段人字齿圈左右旋向轮齿均为整体加工而成，分段方式采用直接平切分段，有益效果是可以实现人字齿行星传动的装配，提高传动***可靠性，保证装配精度，能够在较小的机床上通过分段加工得到很大直径的内齿圈，并且加工工艺和装配工艺成熟简单可行，搬运、包装、装配及拆卸过程十分方便，能够实现单段齿圈维修更换，节省大量材料和加工费用。

Description

人字齿行星传动装置

技术领域

本发明涉及行星传动技术领域，特别是涉及一种人字齿行星传动装置。

背景技术

行星齿轮传动与普通齿轮传动相比较，它具有许多独特的优点。它的最显著的特点是：在传递动力时它可以进行功率分流；同时，其输入轴与输出轴具有同轴性，即输出轴与输入轴均设置在同一主轴线上。所以，行星齿轮传动现已被人们用来代替普通齿轮传动，而作为各种机械传动***中的减速器、增速器和变速装置。尤其是对于那些要求体积小、质量小、结构紧凑和传动效率高的航空发动机、起重运输、石油化工和兵器等的齿轮传动装置以及需要差速器的汽车和坦克等车辆的齿轮传动装置，行星齿轮传动已得到了越来越广泛的应用。但是由于应用最广泛的2K-H行星传动中行星架不断转动，行星轮和行星轮轴承随行星架转动，承受很大的离心力，很容易造成轴承失效，行星轮随着行星架不断公转且绕自身轴线同时作自转，空间位置不固定，时刻发生变化，定点压力润滑时润滑油无法时刻对准行星轮和行星轮轴承进行润滑和冷却，只能是周期性间歇式润滑和冷却，当行星架转过一定角度时才能接受下一次的润滑，对于行星轮上的轴承高速运转时不能持续润滑冷却，很容易发生发生烧伤损坏。

人字齿轮传动不但具有斜齿轮传动的优点，而且能克服斜齿轮传动时因轴向力过大而不能采用过大螺旋角的缺点。人字齿啮合具有在大螺旋角下齿轮整个重合度大,不产生轴向力,承载能力高，使用寿命长、可靠性高、传动平稳和振动噪声小等优点,已被广泛应用于舰船、航空、冶金、矿山等高速载重的动力传动领域。

人字齿行星传动结合了行星传动和人字齿轮传动的优点，但人字齿行星传动装配困难，常规人字齿行星传动几乎无法装配，是人字齿行星传动技术发展的瓶颈。内齿圈作为内啮合传动必不可少的传动件之一，广泛用于行星传动等领域。因无法解决人字内齿圈行星传动装配问题，目前行星传动领域不得已只能采用直齿或小螺旋角斜齿内齿圈，对于大直径人字内齿圈，限于设备加工最大加工直径限制，更是很难加工，即使采用超大机床加工出整体式的人字内齿圈也很难完成整个行星传动装配，太阳轮、行星轮、内齿圈均采用整体式人字齿轮将无法装配。大直径人字内齿圈分段加工是大型人字齿轮行星传动发展的必然趋势，组合式人字内齿圈目前多采用两个斜齿整体内齿圈组合联接而成，这样整体式大直径内齿圈还是无法加工，整体式齿圈直径取决于插齿机床最大加工直径，无法利用小设备加工大工件，充分发挥机床的加工能力。整体式齿圈一旦出现一个齿或者少量几个齿失效，就得整体更换齿圈，耗费大量财力、物力。另外，两个斜齿内齿圈组合联接时很难保证左右旋向的两个齿圈齿向对中性好，整个齿圈一周的每个齿均存在左右旋向较大的齿向对中误差。

目前也出现了人字内齿圈分段设计技术，专利文献[CN101793308A]公开了一种人字齿行星减速机的发明方法，关键技术是分段人字内齿圈，此技术解决人字齿行星传动的装配问题，也解决了大直径内齿圈的制造问题，可以利用小机床加工大直径的内齿圈，技术上的确是重大突破和创新，但是此分段人字内齿圈采用径向和轴向均分段的方法，轴向上左旋和右旋轮齿被分割，再采用螺栓联接组合在一起，这样对中性肯定存在较大误差，特别是径向圆周上两齿段的联接时是靠在斜面上打孔通过螺栓联接，斜面上加工孔非常困难，特别是不好定位，斜孔定位及其不准确，孔特别容易打偏，孔的位置和形状精度都很难保证，而且还是加工阶梯孔，内孔中再加工螺纹，还安装定位套，在深孔底部如何压入定位套，定位套安装问题也非常困难，常规工艺和方法根本无法解决，即使勉强压入定位套，如何保证压入的位置准确，如何测量，如何保证压入的定位套不变形，斜孔空间位置及其狭小，没有足够的扳手空间来紧固螺栓，螺栓如何拧紧的问题成为难题，由于斜面打孔空间位置和结构的限制，两齿段斜面两侧只能各加工一个孔，仅通过两个螺栓联接联接大直径的内齿圈，从强度和刚度上均有巨大隐患，且这种斜面打孔方式破坏了齿圈两侧表面的完整性，造成应力集中，并会出现有很多金属锐角，及其锋利，容易造成操作人员划伤等而引发安全事故，此技术的两齿段的联接精度是通过斜孔来保证的，由此可知根本无法保证两齿段斜面组合联接时的装配精度，螺栓起联接作用，定位作用及其有限。齿轮作为精密传动零件，对误差非常敏感，另外分开的单段内齿圈轴向和径向组合联接时很难保证左右旋向的两个齿圈齿向对中性好，整个齿圈一周的每个齿均存在左右旋向较大的齿向对中误差，而且径向方向和圆周方向无法精确定位，这样就会产生较大的轴向力，影响传动平稳性等，从而失去人字齿的部分优势。且专利文献[CN101793308A]公布的行星传动原理为最普通的2K-H行星传动，采用的技术方案是内齿圈固定不动，行星架转动，这样行星轮和行星轮轴承不但绕自身轴线作自转，还得随行星架一起转动作公转，这样承受巨大的离心力，行星轮支撑轴承极容易失效；由于行星轮和行星轮轴承随行星架时刻转动，在空间的位置不固定，时刻发生变化，这样就无法采用定点压力润滑的方法对行星轮及行星轮轴承进行润滑和冷却，只能是周期性的间歇式的润滑，由于轴承高速运转，又没有润滑油时刻进行冷却，很容易发生轴承发热烧坏，行星轮也因润滑散热不好容易发生各种形式的齿轮失效。

为了解决人字齿行星传动设计、加工和装配的技术瓶颈，本发明提出了一种结构简单、加工方便、拆卸更换容易，且行星轮及其轴承不受离心力，能持续定点压力润滑和冷却，能够满足加工和装配工艺要求的人字齿行星传动装置，既能满足企业的实际需求，填补相关技术空白，又可产生较大的社会效益与经济效益。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种人字齿轮行星传动装置。能够让人字齿运用在行星传动中，且行星轮和行星轮轴承不作公转，只作自转，不承受巨大的离心力，行星轮及其轴承能够时刻享受定点压力润滑和冷却，大大提供可靠性，解决人字齿行星传动装配问题，提高装配精度，加工及装配工艺简单可行，发挥出人字齿轮传动优势，实现人字齿行星传动，解决组合式人字内齿圈左右旋向齿向对中性不好，最大限度的减少了组合而产生的误差，能够实利用现有最大加工直径较小的机床上通过分段加工组合得到大直径的人字内齿圈，维修拆卸方便，可以分段更换单段齿圈，无需更换整个大齿圈，节省大量材料和加工费用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：人字齿行星传动装置装配时先装太阳轮，其次在行星架上装配行星轮，再打入行星轴，最后装配组合式分段人字内齿圈。采用若干份单段人字齿圈组合形成人字内齿圈，单段人字齿圈同时包含左旋和右旋轮齿，在插床上先加工一侧轮齿，通过翻边，找正定位，再加工相反旋向的另一侧轮齿，左右旋向轮齿一次加工保证不同旋向轮齿的齿向对中性好，两齿向对中性误差容易控制，能够发挥出人字齿优势，在机床工作台上每次只是加工单段人字齿圈，而并非整个齿圈，有效利用了机床工作台的面积，这样最大限度发挥机床加工能力，也有效解决了大直径齿圈包装、搬运和装配的困难，装配时利用工装夹具等将若干份单段人字齿圈固定，在两单段人字齿圈的结合部用铰制孔螺旋联接固定，最后联接成一个组合式分段人字内齿圈。两单段人字齿圈的结合面处的铰制孔螺栓正反交叉布置，使受力均匀，同时可以加入提高摩擦系数的薄垫片，以提高螺栓的承载能力。

人字齿行星传动装置包括太阳轮、行星轮、内齿圈，其特征在于太阳轮、行星轮、内齿圈均采用人字齿；为各齿轮的几何轴线在空间位置不变的定轴轮系，行星架固定，行星轮只绕自身轴线自转，而不绕内齿圈中心作公转；内齿圈不固定，内齿圈和太阳轮均绕自身轴线转动；内齿圈为组合式分段人字内齿圈，由两份及以上单段人字齿圈通过正反布置铰制孔螺栓组合联接形成组合式分段人字内齿圈；单段人字齿圈左右旋向轮齿均为整体加工而成，分段方式采用垂直表面沿径向的直接平切分段,组合装配时保证拼接处齿面完整平滑，只沿径向作周向分段而不对左旋齿和右旋齿进行轴向分割。单段人字齿圈上面的左旋轮齿和右旋轮齿均为同一整体加工而成，并非分开加工机械联接而成，单段人字齿圈内圈表面中间留有退刀槽，两侧加工有弧形槽以用来加工铰制螺栓孔用于各单段人字齿圈的联接，并起减重作用，同时弧形槽表面加工有预留的定位销孔和螺纹孔用于齿圈跟箱体的联接。组合式分段人字内齿圈采用铰制孔螺栓、螺母分段联接各单段人字齿圈，结合部的铰制孔螺栓、螺母采用正反交叉布置使受力均匀。组合式分段人字内齿圈不固定，可以作为动力输入端，太阳轮输出，起增速降扭作用；太阳轮作为动力输入端，组合式分段人字内齿圈输出，起减速增扭作用。行星架不转动，行星轮和行星轮轴承不受离心力，行星轮和行星轮轴承空间位置不变，不作公转，能时刻接受定点压力润滑和冷却，提高***可靠性。行星轮的个数为2个及以上。行星轮和太阳轮均为整体式人字齿轮，中间均留有退刀槽，不是由两个斜齿轮机械拼接组合而成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是，可以实现人字齿行星传动的装配，让行星轮及其轴承不受离心力，时刻接受定点压力润滑和冷却，大大提供传动***的可靠性，并能保证组合式分段齿圈的制造和装配精度，保证轮齿左右旋向的齿向对中性好，能够在较小的机床上通过分段加工得到很大直径的内齿圈，最大限度发挥机床加工能力，并且加工工艺和装配工艺成熟简单可行，搬运、包装、装配及拆卸过程十分方便，能够实现单段齿圈维修更换，无需更换整个齿圈，节省大量材料和加工费用。

附图说明

图1是人字齿行星传动装置装配图；

图2是人字齿行星传动装置立体图；

图3是结合部局部放大图；

图4是单段人字齿圈；

图5是组合式分段人字内齿圈；

图6是人字齿行星传动装置原理图。

图中：

1、行星轮；2、单段人字齿圈；3、螺母；

4、铰制孔螺栓；5、太阳轮。

具体实施方式

在图1中，行星轮（1）、单段人字齿圈（2）、螺母（3）、铰制孔螺栓（4）、太阳轮（5）构成了人字齿行星传动装置的主体结构，本实施以8份（不局限于8份）组合式分段人字内齿圈构建的人字齿行星传动装置为例进行说明，先装太阳轮（5），其次在行星架相应位置装入行星轮（1），再将行星轴装配进去，两端压入轴承，完成一个行星轮（1）在行星架上的装配，3组（不局限于3组）行星轮（1）均按此法装配到行星架上，完成行星架总成装配，然后将单段人字齿圈（2）逐段联接，结合部处用螺母（3），铰制孔螺栓（4）正反交叉紧固，最后将8份单段人字齿圈（2）联接成完整的组合式分段人字内齿圈，至此也完成了人字齿行星传动装置的主体核心装配，单段人字齿圈（2）两端面预留的若干定位销孔，螺纹孔为组合式分段人字内齿圈与其他部件如箱体等联接所用。

以上所述，仅是发明的较佳实施方式，并非对本发明做任何限制，凡是根据本发明实质对以上实施方式所作的任何修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种人字齿行星传动装置，包括太阳轮、行星轮、内齿圈，其特征在于太阳轮、行星轮、内齿圈均采用人字齿；为各齿轮的几何轴线在空间位置不变的定轴轮系，行星架固定，行星轮只绕自身轴线自转，而不绕内齿圈中心作公转；内齿圈不固定，内齿圈和太阳轮均绕自身轴线转动；内齿圈为组合式分段人字内齿圈，由两份及以上单段人字齿圈通过正反布置铰制孔螺栓组合联接形成组合式分段人字内齿圈；单段人字齿圈左右旋向轮齿均为整体加工而成，分段方式采用垂直表面沿径向的直接平切分段,组合装配时保证拼接处齿面完整平滑，只沿径向作周向分段而不对左旋齿和右旋齿进行轴向分割。

2.根据权利要求1所述的人字齿行星传动装置，其特征在于单段人字齿圈上面的左旋轮齿和右旋轮齿均为同一整体加工而成，并非分开加工机械联接而成，单段人字齿圈内圈表面中间留有退刀槽，两侧加工有弧形槽以用来加工铰制螺栓孔用于各单段人字齿圈的联接，并起减重作用，同时弧形槽表面加工有预留的定位销孔和螺纹孔用于齿圈跟箱体的联接。

3.根据权利要求1所述的人字齿行星传动装置，其特征在于组合式分段人字内齿圈采用铰制孔螺栓、螺母分段联接各单段人字齿圈，结合部的铰制孔螺栓、螺母采用正反交叉布置使受力均匀。

4.根据权利要求1所述的人字齿行星传动装置，其特征在于组合式分段人字内齿圈不固定，可以作为动力输入端，太阳轮输出，起增速降扭作用；太阳轮作为动力输入端，组合式分段人字内齿圈输出，起减速增扭作用。

5.根据权利要求1所述的人字齿行星传动装置，其特征在于行星架不转动，行星轮和行星轮轴承不受离心力，行星轮和行星轮轴承空间位置不变，不作公转，能时刻接受定点压力润滑和冷却，提高***可靠性。

6.根据权利要求1所述的人字齿行星传动装置，其特征在于行星轮的个数为2个及以上。

7.根据权利要求1所述的人字齿行星传动装置，其特征在于行星轮和太阳轮均为整体式人字齿轮，中间均留有退刀槽，不是由两个斜齿轮机械拼接组合而成。