CN104141745A - 一种星型人字齿轮减速器 - Google Patents

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张冲
王艺杰
黄涛
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Abstract

本发明公开了一种星型人字齿轮减速器。包括行星架、固定圈、太阳轮、以及行星轮与内齿圈组成的星型齿轮副，星型齿轮副中的太阳轮、行星轮和内齿圈中的齿均为人字齿；太阳轮为整体式内有渐开线花键，太阳轮通过花键与输入轴连接；内齿圈通过上齿圈与下齿圈组合安装；固定圈与内齿圈组装实现扭矩输出。采用人字齿传动重合度高，传动平稳性和均载性能以及输出扭矩的能力较高；行星轮采用组合式，实现行星轮弹性支撑，提高了星型齿轮***的传动平稳性，降低了噪声；减速器内齿圈为组合安装并配有固定圈，实现内齿圈扭矩输出功能。具有结构简单、安装便捷。星型人字齿轮减速器适用于发动机减速器，特别适用于大功率发动机减速器。

Description

一种星型人字齿轮减速器
技术领域
本发明涉及一种齿轮传动装置，具体地说,涉及一种星型人字齿轮减速器。属于齿轮结构传动领域。
背景技术
星型齿轮传动是航空发动机上常用的一种功率分流齿轮传动。它的传动路线是从太阳轮输入经行星轮到内齿圈输出，是依靠多个行星轮实现轮系的动力分流传动。星型齿轮传动在结构上利用多个行星轮来分担载荷，形成功率分流，具有体积小、重量轻、承载能力强、可靠性高的特点。与行星齿轮传动相比，由于其全部采用定轴轮系，***的强度、刚度以及工作可靠性都较高，这种传动形式广泛地应用于航空发动机体内的减速器。国外已经将该***应用在涡轮风扇发动机上。目前，绝大多数设计主要针对行星减速器，星型减速器设计较少。行星减速器与星型减速器具有相同构件，但因固定构件不同，输出构件也不同，两者结构也有较大差异。采用人字齿又存在太阳轮、行星轮和内齿圈安装困难的问题。而行星轮采用刚性支撑易使行星架发生弯曲变形，影响***均载性能。
发明专利201310649094.0中公开了一种“人字齿行星齿轮箱”，其采用调整垫实现行星轮的轴向调整，在一定程度上能够有利齿轮均载，但是该齿轮箱中行星轮只能做轴向调整，不能实现弹性支撑，对齿轮***均载的促进作用有限。另外，该齿轮箱是将内齿圈固定在箱体上，未能实现两内齿圈周向的同步定位，也未能实现内齿轮输出扭矩的功能。因此，如何在解决内齿轮安装和输出的同时，又能提高减速器的均载性能、传动平稳性能和输出扭矩的能力，并能减小振动，降低噪音成为当前关注的问题。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足,克服其结构复杂、安装困难的问题，本发明提出一种星型人字齿轮减速器。减速器既能提高传动平稳性和均载性能以及内齿圈输出扭矩能力强,又具有结构简单、安装便捷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括行星架、固定圈，以及太阳轮、行星轮、内齿圈组成的星型齿轮副，其特点是，所述星型齿轮副中的太阳轮、行星轮、内齿圈的轮齿均为人字齿，太阳轮内有渐开线花键，太阳轮与输入轴通过花键固连,固定圈与内齿圈组装并实现扭矩输出；
所述行星轮由人字齿轮、腹板、第一垫片和固定板组成，腹板位于人字齿轮内腔,人字齿轮内侧周向有花键，腹板外侧周向均布花键，人字齿轮和腹板通过花键连接，花键与花键之间留有缝隙填充弹性材料，第一垫片和固定板位于腹板两端，且与腹板通过第一双头螺柱固连，腹板与行星轮轴通过平键连接；行星轮轴两端与固定在行星架上的圆柱滚子轴承过盈配合；
所述行星架由行星架底座和行星架顶板组成，行星架底座和行星架顶板依轴心沿周向均布多个圆孔,行星架底座和行星架顶板的圆孔有凸台,行星轮轴与圆柱滚子轴承配合位于圆孔内,行星架底座和行星架顶板通过螺栓固连；
所述内齿圈包括上齿圈、下齿圈,上齿圈与下齿圈退刀槽一端分别有梯形凸台和梯形凹槽，上齿圈与下齿圈通过梯形凸台和梯形凹槽配合，实现周向和横向定位,上齿圈与下齿圈另一端沿周向均布多个第一弧形凹槽、第二弧形凹槽；
所述固定圈包括上固定圈、下固定圈,上固定圈与下固定圈内分别沿周向均布多个第一弧形凸台、第二弧形凸台,且与上齿圈与下齿圈的第一弧形凹槽、第二弧形凹固定配合，下固定圈内底部输出端设有第三内花键与输出轴连接，上固定圈与下固定圈一端连接法兰分别有安装孔通过螺栓固连。
所述行星轮为两个或多个结构的任意一种。
所述弹性材料为Ni40Cr20Co20Mo。
有益效果
本发明提出的一种星型人字齿轮减速器。包括行星架、固定圈、太阳轮、以及行星轮与内齿圈组成的星型齿轮副，星型齿轮副中的太阳轮、行星轮和内齿圈中的齿均为人字齿；所述太阳轮为整体式，太阳轮内有渐开线花键，太阳轮通过花键与输入轴连接；内齿圈通过上齿圈与下齿圈组合安装；固定圈与内齿圈组装实现扭矩输出；减速器既能提高传动平稳性和均载性能以及内齿圈输出扭矩能力强,又具有结构简单、安装便捷。
本发明星型人字齿轮减速器,采用人字齿传动重合度高，传动平稳性和均载性能以及输出扭矩的能力较高；行星轮采用组合式实现行星轮弹性支撑，行星轮弹性支撑星型轮***均载系数较行星轮刚性支撑提高了50％以上，动载系数也有一定程度降低,星型人字齿轮减速器提高了星型齿轮***的传动平稳性，降低了噪声；减速器内齿圈为组合安装并配有固定圈，具有结构简单、安装便捷，并实现内齿圈扭矩输出功能。本发明适用于发动机减速器，特别适用于大功率发动机减速器。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种星型人字齿轮减速器作进一步详细说明。
图1为本发明星型人字齿轮减速器示意图。
图2为本发明星型人字齿轮减速器的行星架示意图。
图3为本发明的行星轮结构示意图。
图4为本发明的行星架结构示意图。
图5为本发明的内齿轮和固定圈装配分解示意图。
图6为本发明的上齿圈结构示意图。
图7为本发明的下齿圈结构示意图。
图8为本发明的下固定圈结构示意图。
图中:
1.太阳轮  2.行星轮轴  3.圆柱滚子轴承  4.行星架  5.内齿圈  6.上固定圈7.下固定圈  8.第一内花键  9.第一外花键  10.一号凸台  11.行星轮12.第一双头螺柱  13.第二内花键  14.弹性材料  15.平键槽  16.第一垫片  17.腹板18.第二外花键  19.固定板  20.行星架顶板  21.行星架底座  22.二号凸台23.螺栓  24.第一弧形凸台  25.第一弧形凹槽  26.梯形凸台  27.第二垫片28.下齿圈  29.上齿圈  30.梯形凹槽  31.挡圈  32.第二弧形凹槽  33.底板34.第二弧形凸台  35.挡板  36.槽孔  37.第三内花键
具体实施方式
本实施例是一种星型人字齿轮减速器。
参阅图1～图8,本实施例星型人字齿轮减速器由太阳轮1、行星轮轴2、圆柱滚子轴承3、行星架4、内齿圈5、上固定圈6、下固定圈7、第一内花键8、第一外花键9、一号凸台10、行星轮11、第一双头螺柱12、第二内花键13、弹性材料14、平键槽15、第一垫片16、腹板17、第二外花键18、固定板19、行星架顶板20、行星架底座21、二号凸台22、螺栓23、第一弧形凸台24、第一弧形凹槽25、梯形凸台26、第二垫片27、下齿圈28、上齿圈29、梯形凹槽30、挡圈31、第二弧形凹槽32、底板33、第二弧形凸台34、挡板35、槽孔36、第三内花键37组成。太阳轮1、行星轮11、内齿圈5组成星型齿轮副，太阳轮1、行星轮11、内齿圈5的轮齿均为人字齿，太阳轮1内有渐开线花键，太阳轮1与输入轴通过花键固定连接,固定圈与内齿圈组装实现扭矩输出；依靠多个行星轮实现轮系的动力分流传动。
太阳轮1为输入端，内侧有第一内花键8与输入轴连接。行星轮11至少为两个或多个结构的任一种。本实施例中行星轮11为五个。行星轮11由齿轮、腹板17、第一垫片16和固定板19组成。齿轮内侧沿周向均布第二内花键13，腹板17外壁沿周向均布有第二外花键18，第二内花键13与二外花键18相互配合连接，花键与花键之间留有缝隙，缝隙内填充有弹性材料14，弹性材料14选用为耐高温高弹性合金Ni40Cr20Co20Mo。固定板19为一圆环结构，固定板19外径与轮齿内径相同，固定板19内径与腹板17内径相同，固定板19沿周向开有多个螺纹孔。第一垫片16为圆环结构，第一垫片16与固定板19内外径尺寸相同，对应沿周向开有相同数目的相同大小孔。腹板17宽度小于行星轮齿宽，腹板17两端面分别沿周向开有相应的螺纹孔。第一垫片16、固定板19与腹板17两端通过第一双头螺柱12固定连接，实现齿轮和腹板17的轴向固定，在与内齿圈5和太阳轮1啮合过程中，行星轮11可自动调整接触位置并实现均载。行星轮腹板17内侧开有平键槽15，与行星轮轴2通过平键连接。行星轮轴2两端与固定在行星架4上的圆柱滚子轴承3过盈配合。
行星架4由行星架底座21和行星架顶板20组成，行星架底座21和行星架顶板20轴心开有圆孔，行星架底座21和行星架顶板20依轴心沿周向均布多个圆孔和梯形槽,圆孔与梯形槽位置交错，行星架底座21和行星架顶板20的圆孔上有一号凸台10和二号凸台22,行星轮轴2与圆柱滚子轴承3配合位于圆孔内,行星架底座21和行星架顶板20通过螺栓23固定连接；行星架顶板20设有第一外花键9，用于固定行星架4。
内齿圈由上齿圈29和下齿圈28组合而成，上齿圈29退刀槽一端沿周向均匀开有梯形凹槽30，最外侧留有挡圈31，下齿圈28退刀槽一端沿周向设有梯形凸台26，最外侧留有环形空隙。下齿圈梯形凸台26和上齿圈梯形凹槽30配合实现两齿圈轴向定位，上齿圈挡圈31与下齿圈留出的环形空隙配合，用于横向定位。上齿圈29另一端开有沿圆周方向均布多个第一弧形凹槽25，下齿圈28的另一端设有沿圆周方向均布多个第二弧形凹槽32。
固定圈包括上固定圈6、下固定圈7,上固定圈6与下固定圈7内分别沿周向均布多个第一弧形凸台24、第二弧形凸台34,且与上齿圈29与下齿圈28的第一弧形凹槽25、第二弧形凹槽32固定配合，下固定圈7内部设有环形挡板35，下固定圈7内底部输出端设有第三内花键37与输出轴连接，上固定圈6与下固定圈7一端连接法兰分别有安装孔，上固定圈6与下固定圈7的连接法兰之间有第二垫片27通过螺栓固定连接。下固定圈底板33沿周向开有多个椭圆形槽孔36用于减重。

Claims (3)

1.一种星型人字齿轮减速器，包括行星架、固定圈，以及太阳轮、行星轮、内齿圈组成的星型齿轮副，其特征在于:所述星型齿轮副中的太阳轮、行星轮、内齿圈的轮齿均为人字齿，太阳轮内有渐开线花键，太阳轮与输入轴通过花键固连,固定圈与内齿圈组装并实现扭矩输出；
所述行星轮由人字齿轮、腹板、第一垫片和固定板组成，腹板位于人字齿轮内腔,人字齿轮内侧周向有花键，腹板外侧周向均布花键，人字齿轮和腹板通过花键连接，花键与花键之间留有缝隙填充弹性材料，第一垫片和固定板位于腹板两端，且与腹板通过第一双头螺柱固连，腹板与行星轮轴通过平键连接；行星轮轴两端与固定在行星架上的圆柱滚子轴承过盈配合；
所述行星架由行星架底座和行星架顶板组成，行星架底座和行星架顶板依轴心沿周向均布多个圆孔,行星架底座和行星架顶板的圆孔有凸台,行星轮轴与圆柱滚子轴承配合位于圆孔内,行星架底座和行星架顶板通过螺栓固连；
所述内齿圈包括上齿圈、下齿圈,上齿圈与下齿圈退刀槽一端分别有梯形凸台和梯形凹槽，上齿圈与下齿圈通过梯形凸台和梯形凹槽配合，实现周向和横向定位,上齿圈与下齿圈另一端沿周向均布多个第一弧形凹槽、第二弧形凹槽；
所述固定圈包括上固定圈、下固定圈,上固定圈与下固定圈内分别沿周向均布多个第一弧形凸台、第二弧形凸台,且与上齿圈与下齿圈的第一弧形凹槽、第二弧形凹固定配合，下固定圈内底部输出端设有第三内花键与输出轴连接，上固定圈与下固定圈一端连接法兰分别有安装孔通过螺栓固连。
2.根据权利要求1所述的星型人字齿轮减速器，其特征在于:所述行星轮为两个或多个结构的任意一种。
3.根据权利要求1所述的星型人字齿轮减速器，其特征在于:所述弹性材料为Ni40Cr20Co20Mo。
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