CN110319161B - 一种结构紧凑的宽传动比的传动机构 - Google Patents

一种结构紧凑的宽传动比的传动机构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种结构紧凑的宽传动比的传动机构，包括由太阳轮、行星架、行星轮和齿圈组成的行星排和定轴齿轮组件；太阳轮套设于输入轴上，齿圈与输出轴连接；定轴齿轮组件包括套设于所述输入轴上的第一直齿轮、与所述行星架固定连接的第二直齿轮以及分别套设于传动轴上的第三直齿轮和第四直齿轮；第一直齿轮与第三直齿轮啮合；第二直齿轮与第四直齿轮啮合；第一直齿轮与所述太阳轮之间设有套设于所述输入轴上的拨叉；拨叉包括活动件和分别设于所述活动件两侧的固定件；两个固定件分别与第一直齿轮和第二直齿轮固定连接。该传动机构可以实现宽范围的传动比，同时实现了高速行驶和低速作业，设计巧妙、部件紧凑、体积较小、安装方便。

Description

一种结构紧凑的宽传动比的传动机构
技术领域
本发明涉及一种传动机构，具体涉及一种结构紧凑的宽传动比的传动机构。
背景技术
现代车辆机动性和负载承受能力均不断提高，传动装置对车辆机动性和负载承受能力起到至关重要的作用。为满足车辆高机动、高负载使用需求，传动装置需具备宽传动比范围：小传动比满足高输出转速、高速行进需求；大传动比实现低输出转速、大输出扭矩功能，适应爬坡、大载重等工况。
以工程装备为例，既需具备高速行驶能力，又要具备超低速工程作业(推土、扫雷、挖掘等)能力。传动比范围甚至高达150倍，而现有装备的传动比范围一般不超过15倍，两者相差高达10倍。宽传动比技术是实现工程机械高速行驶和低速作业的核心技术。
此外，车辆向着轻量化方向发展，传动装置在车内布置空间有限，因此在拓宽传动比范围的同时，结构体积不能太大。当前急需一种结构紧凑的宽传动比传动机构。
发明内容
针对现有技术的不足，本申请设计了一种结构紧凑的宽传动比的传动机构；该传动机构可以实现宽范围的传动比，则可以同时实现高速行驶和低速作业，且本申请的传动装置设计巧妙、部件紧凑、体积较小、安装方便。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：
本发明提供了一种结构紧凑的宽传动比的传动机构，所述传动机构包括由太阳轮、行星架、行星轮和齿圈组成的行星排和与所述行星排连接的定轴齿轮组件；
所述太阳轮套设于输入轴上，所述齿圈与输出轴连接；
所述定轴齿轮组件包括套设于所述输入轴上的第一直齿轮、与所述行星架固定连接的第二直齿轮以及分别套设于传动轴上的第三直齿轮和第四直齿轮；所述第一直齿轮与所述第三直齿轮啮合；所述第二直齿轮与所述第四直齿轮啮合；
所述第一直齿轮与所述太阳轮之间设有套设于所述输入轴上的拨叉；所述拨叉包括活动件和分别设于所述活动件两侧的固定件；两个所述固定件分别与所述第一直齿轮和所述第二直齿轮固定连接。
优选的，所述太阳轮、齿圈和所述行星架同轴；所述行星架与所述行星轮的轴连接。
优选的，所述输入轴、输出轴和所述传动轴分别平行。
优选的，所述太阳轮与所述输入轴通过花键连接；所述第一直齿轮与输入轴通过轴承连接；所述第三直齿轮和所述第四直齿轮分别通过花键与所述传动轴连接。
优选的，所述传动轴两端分别通过轴承连接有箱体。
优选的，所述齿轮组件的传动比i1通过下式计算得到：
Figure BDA0001613451090000021
式中：z1为第一直齿轮的齿数、z2为第二直齿轮的齿数、z3为第三直齿轮的齿数、z4为第四直齿轮的齿数。
优选的，所述固定件包括与所述第二直齿轮连接的高速固定件和与所述第一直齿轮连接的低速固定件。
优选的，所述活动件的宽度小于所述高速固定件和所述低速固定件之间的距离；所述活动件与所述输入轴通过花键滑动连接，所述活动件可沿所述输入轴的轴向滑动。
优选的，所述活动件与所述高速固定件连接时，所述传动机构的传动比为1；所述活动件与所述低速固定件连接时，所述传动机构的传动比i按下式计算：
Figure BDA0001613451090000022
式中：k为行星排的特征参数。
优选的，所述第一直齿轮与所述第二直齿轮同轴。
与最接近现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的技术方案，拨叉的活动件可以与两个固定件中的任一个连接，即间接实现了输入轴与第一直齿轮或第二直齿轮的连接，从而可以实现宽范围的传动比，则可以同时实现高速行驶和低速作业，且本申请的传动装置设计巧妙、部件紧凑、体积较小、安装方便。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1：本发明提供的紧凑型宽传动比机构剖视图；
图2：本发明提供的紧凑型宽传动比机构传动简图；
图3：本发明提供的传动比机构传动比随定轴齿轮组件的传动比变化曲线图；
附图标记：1-太阳轮，2-行星轮，3-行星架，4-齿圈，5-输入轴，6-第一直齿轮，7-第三直齿轮，8-第四直齿轮，9-第二直齿轮，10-传动轴，11-第一轴承，12-第二轴承，13-活动件，A-高速固定件，B-低速固定件。
具体实施方式
下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地具体描述。
实施例1
如图1至图2所示，本发明提供了一种结构紧凑的宽传动比的传动机构，所述传动机构包括由太阳轮1、行星轮2、行星架3和齿圈4组成的行星排和与所述行星排连接的定轴齿轮组件；
所述太阳轮1套设于输入轴5上，所述齿圈4与所述输出轴连接；
所述定轴齿轮组件包括套设于所述输入轴5上的第一直齿轮6、与所述行星架固定连接的第二直齿轮9以及分别套设于传动轴10上的第三直齿轮7和第四直齿轮8；所述第一直齿轮6与所述第三直齿轮7啮合；所述第二直齿轮9与所述第四直齿轮8啮合；
所述第一直齿轮6与所述太阳轮1之间设有套设于所述输入轴5上的拨叉；所述拨叉包括活动件13和分别设于所述活动件两侧的高速固定件A和低速固定件B；所述高速固定件A与所述第二直齿轮9连接，所述低速固定件B与所述第一直齿轮6连接。
所述太阳轮1、齿圈4和所述行星架3同轴；所述行星架3与所述行星轮2的轴连接。
所述输入轴5、输出轴和所述传动轴10分别平行。
所述太阳轮1与所述输入轴5通过花键连接；所述第一直齿轮6与所述输入轴5通过轴承连接；所述第三直齿轮7和所述第四直齿轮8分别通过花键与所述传动轴10连接。
所述第二直齿轮与所述输入轴间通过轴承连接；所述第二直齿轮的转速与所述行星架的转速相等。
所述传动轴10两端分别通过第一轴承11和第二轴承12与箱体连接。
所述活动件13的宽度小于所述高速固定件A和所述低速固定件B之间的距离；所述活动件13与所述输入轴5通过花键滑动连接，所述活动件13可沿所述输入轴5的轴向滑动。
所述第一直齿轮6与所述第二直齿轮9同轴。
所述定轴齿轮组件的传动比i1通过下式计算得到：
Figure BDA0001613451090000041
式中：z1为第一直齿轮6的齿数、z2为第二直齿轮9的齿数、z3为第三直齿轮7的齿数、z4为第四直齿轮8的齿数。
太阳轮1的齿数zt＝40，齿圈4的齿数zq＝84，
则行星排的特征参数
Figure BDA0001613451090000042
当所述活动件13与所述高速固定件A连接时，行星架3转速与太阳轮1转速相同。根据行星排转速关系式可以得到变速机构输出转速(齿圈4转速nq)和输入转速(太阳轮1转速nt)相等，即传动比为1，形成高速档区。
所述行星排转速关系式为：nt+knq-(1+k)nj＝0；
式中，nt、nq、nj分别为太阳轮1、齿圈4和行星架3的转速。
当所述活动件13与所述低速固定件B连接时，所述第一直齿轮6转速等于输入轴的转速，经第三直齿轮7、第四直齿轮8减速后传递至与所述行星架3固定连接的所述第二直齿轮9，所述行星架3的转速nj与所述太阳轮1转速nt的关系如下式：
Figure BDA0001613451090000051
式中，z1、z2、z3和z4分别为定轴齿轮组件第一直齿轮6、第二直齿轮9、第三直齿轮7和第四直齿轮8的齿数；
将上式代入所述行星排转速关系式可获得齿圈4(即宽传动比机构输出)转速nq与太阳轮1(即宽传动比机构输入)转速nt之间的关系下式：
Figure BDA0001613451090000052
所述传动机构的传动比i按下式计算：
Figure BDA0001613451090000053
根据上式可得到传动比机构的传动比i随定轴齿轮组件的传动比i1的变化曲线，如图3所示。由图3可得：当定轴齿轮组件的传动比i1在0～2.8范围内，传动比机构的传动比i随i1上升的趋势很小，当i1在2.8～3.1范围内，i1发生极小的改变，传动比机构即可获得非常大的传动比：
(1)当z1＝28，z2＝45，z3＝39，z4＝22，则
Figure BDA0001613451090000054
宽传动比机构传动比为
Figure BDA0001613451090000055
(2)取z1＝27，z2＝45，z3＝40，z4＝22，则
Figure BDA0001613451090000056
宽传动比机构传动比可达
Figure BDA0001613451090000057
最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (6)

1.一种结构紧凑的宽传动比的传动机构，所述传动机构包括由太阳轮、行星架、行星轮和齿圈组成的行星排和与所述行星排连接的定轴齿轮组件；其特征在于，
所述太阳轮套设于输入轴上，所述齿圈与输出轴连接；
所述定轴齿轮组件包括套设于所述输入轴上的第一直齿轮、与所述行星架固定连接的第二直齿轮以及分别套设于传动轴上的第三直齿轮和第四直齿轮；所述第一直齿轮与所述第三直齿轮啮合；所述第二直齿轮与所述第四直齿轮啮合；
所述第一直齿轮与所述太阳轮之间设有套设于所述输入轴上的拨叉；所述拨叉包括活动件和分别设于所述活动件两侧的固定件；两个所述固定件分别与所述第一直齿轮和所述第二直齿轮固定连接；
所述定轴齿轮组件的传动比i1通过下式计算得到：
Figure FDA0003383671570000011
式中：z1为第一直齿轮的齿数、z2为第二直齿轮的齿数、z3为第三直齿轮的齿数、z4为第四直齿轮的齿数；
所述固定件包括与所述第二直齿轮连接的高速固定件和与所述第一直齿轮连接的低速固定件；
所述活动件的宽度小于所述高速固定件和所述低速固定件之间的距离；所述活动件与所述输入轴通过花键滑动连接，所述活动件可沿所述输入轴的轴向滑动；
所述活动件与所述高速固定件连接时，所述传动机构的传动比为1；所述活动件与所述低速固定件连接时，所述传动机构的传动比i按下式计算：
Figure FDA0003383671570000012
式中：k为行星排的特征参数。
2.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的宽传动比的传动机构，其特征在于，所述太阳轮、齿圈和所述行星架同轴；所述行星架与所述行星轮的轴连接。
3.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的宽传动比的传动机构，其特征在于，所述输入轴、输出轴和所述传动轴分别平行。
4.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的宽传动比的传动机构，其特征在于，所述太阳轮与所述输入轴通过花键连接；所述第一直齿轮与输入轴通过轴承连接；所述第三直齿轮和所述第四直齿轮分别通过花键与所述传动轴连接。
5.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的宽传动比的传动机构，其特征在于，所述传动轴两端分别通过轴承连接有箱体。
6.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的宽传动比的传动机构，其特征在于，所述第一直齿轮与所述第二直齿轮同轴。
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