CN1438436A - 周转并列行星轮无级变速器 - Google Patents

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    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/46—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears
    • F16H3/48—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears
    • F16H3/52—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears
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Abstract

本发明公开了一种周转并列行星轮无级变速器，包括输入中心轮、输出中心轮和行星架，其结构要点为：所说的输入中心轮和输出中心轮为相同类型的齿轮，所说的行星架上安装并列行星轮，把一组以上并列行星轮按照平衡要求，在行星架上以行星架的中心为中心均匀布置安装，就构成了周转并列行星轮无级变速器的行星架，所说的并列行星轮包括固定联结的大行星轮和小行星轮，与所说的输入中心轮啮合的为大行星轮，与所说的输出中心轮啮合的为小行星轮，本发明结构简单，性能稳定，机械效率高，传输功力大，应用范围广，价格低廉，易于推广。

Description

周转并列行星轮无级变速器
技术领域  本发明涉及一种变速器，具体说涉及一种并列行星轮无级变速器。
背景技术  据《机械无级变速器》(周有强主编)载，无级变速器已经成为一种基本通用的传动形式，广泛用于纺织、轻工、食品、包装、化工、机床、电工、起重运输、矿山冶金、工程、农业、国防及试验等机械。目前发展较为成熟的有机械传动方式、液体传动方式和电力传动方式。液体传动方式制造精度要求高，价格较贵。电力传动方式中，电磁滑差式滑动量大，发热严重，效率低；直流电动机式设备复杂，成本高，维护困难；交流电动机式低速时效率低，运转不平稳，价格较贵。机械无级变速器都是以摩擦(牵引)为传动基础的，多数不适合进行大功力传输。
发明内容  本发明的目的在于提供一种结构简单，性能稳定，机械效率高，传输功力大，应用范围广，价格低廉，易于推广的无级变速器。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种周转并列行星轮无级变速器，包括输入中心轮、输出中心轮和行星架，其结构要点为：所说的输入中心轮和输出中心轮为相同类型的齿轮，所说的行星架上安装并列行星轮，把一组以上并列行星轮按照平衡要求，在行星架上以行星架的中心为中心均匀布置安装，就构成了周转并列行星轮无级变速器的行星架，所说的并列行星轮包括固定联结的大行星轮和小行星轮，与所说的输入中心轮啮合的为大行星轮，与所说的输出中心轮啮合的为小行星轮。
所说的输入中心轮和输出中心轮都为外齿轮，这种无级变速器称为外啮合周转并列行星轮无级变速器。
所说的输入中心轮和输出中心轮都是内齿轮，这种无级变速器称为内啮合周转并列行星轮无级变速器。
所说的行星架为杆系行星架。
所说的行星架为转臂行星架。
本发明的优点为：把输入中心轮、输出中心轮和行星架进行同心组装，使输入中心轮和输出中心轮分别与大行星轮和小行星轮啮合，组成一个中心轮中心线和行星架中心线重合的周转轮系，就构成了周转并列行星轮无级变速器，本发明的主要构件只包括输入中心轮、输出中心轮、并列行星轮和支持行星轮的行星架，所以结构简单，由于使用普通齿轮即可实现发明目的，因此制造精度要求低，价格低廉，易于推广应用，本发明由于并列行星轮具有自转功能，因而可以有效地调节输入与输出之间扭矩和转速的矛盾，实现输出轮随工况变化自动变速，由于传动方式为机械传动，机械效率比液体传动高，可进行大功力传输。综上所述，本发明结构简单，性能稳定，机械效率高，传输功力大，应用范围广，价格低廉，易于推广。
附图说明
图1为本发明外啮合周转并列行星轮无级变速器平面示意图。
图2为本发明内啮合周转并列行星轮无级变速器平面示意图。
图3为本发明外啮合周转并列行星轮无级变速器受力情况图。
具体实施方式 如图1所示，一种周转并列行星轮无级变速器，包括输入中心轮1、输出中心轮2和行星架5，所说的输入中心轮和输出中心轮为相同类型的齿轮，所说的行星架5上安装并列行星轮，所说的行星架为杆系行星架或为转臂行星架，把一组以上并列行星轮按照平衡要求，在行星架上以行星架的中心为中心均匀布置安装，就构成了周转并列行星轮无级变速器的行星架，所说的并列行星轮包括固定联结的大行星轮3和小行星轮4，所说的并列行星轮是指由两个半径不相同的外齿轮通过轴或其它机构连结而成的同心的相互间不能发生转动的齿轮组，半径大的为大行星轮，半径小的为小行星轮，所说的输入中心轮和输出中心轮都是外齿轮，这种无级变速器称为外啮合周转并列行星轮无级变速器。
如图2所示，所说的输入中心轮1和输出中心轮2均为内齿轮，这种无级变速器称为内啮合周转并列行星轮无级变速器。
以外啮合周转并列行星轮无级变速器为例，如图3所示，输入中心轮1以角速度ω输入动力，设ω的方向为正方向。大行星轮3的齿d在与输入轮齿e的啮合点B处，受到一个与ω方向相同的驱动力Fd；小行星轮4的齿a在其与输出中心轮2的齿b的啮合点A处，受到一个由输出中心轮施加的和驱动力向相反的阻力Fr。当输出轮的角速度ω′小于ω时，行星轮变成了一个以A点为支点的转动构件。从齿a的齿根啮合点a1与齿b的齿顶啮合点b1啮合起，到齿a的齿顶啮合点a2与的齿b的齿根啮合点b2完全啮合止，啮合点发挥支点的作用。驱动力Fd在B点对质心S进行撬动，使S向ω的反方向移动，假定输出中心轮不动，那么S逆向转动的角速度的大小与(ω-ω′)成正比，与支点A和撬动点B的距离成反比。在啮合点从b1向b2的移动过程中，A和B的距离随啮合点的移动而减小，质心S的角速度值随之增大。因此，S在Fd和Fr作用下，作变角速运动，其角加速度的方向为负。随着质心的移动，齿a的另外一个齿面开始与输出轮的齿c啮合，从齿a的另侧齿顶啮合点a2′与齿c的齿根啮合点c2啮合起，到齿a的齿根啮合点a1′与齿c的齿顶啮合点c1啮合止，行星轮既受到输入轮施加的驱动力，又受到输出轮齿c施加的正向作用力，产生正向加速度，使行星轮的逆向角速度变小，为下一对啮合齿面进行逆向加速提供合适的初速度。
可见，行星轮的运动规律从a1和b1开始啮合起，到a1′和c1完全啮合止，可以划分为一个啮合周期。这个周期分两个阶段，第一阶段为逆向加速阶段。从齿a的齿根啮合点a1与齿b的齿顶啮合点b1啮合起，到齿a的齿顶啮合点a2与齿b的齿根啮合点b2完全啮合止，驱动力Fd通过B点对质心S进行撬动，使质心S产生一个与ω方向相反的逆向加速度。第二阶段为逆向减速阶段。从齿a的另侧齿顶啮合点a2′与齿c的齿根啮合点c2啮合起，到齿a的齿根啮合点a1′与齿c的齿顶啮合点c1啮合止，行星轮既受到齿e施加的驱动力又受到齿c施加的正向作用力，产生正向加速度。根据作用力与反作用力的关系，处于逆向加速阶段的行星轮啮合齿面对输出中心轮产生正向反作用力，输出正向扭矩，使输出中心轮产生正向转动，逆向加速度越大，输出扭矩越大。处于逆向减速阶段的行星轮啮合齿面对输出中心轮产生逆向反作用力，使输出中心轮产生逆向转动。就运行中的行星轮而言，逆向加速阶段和逆向减速阶段往往是同时发生的，其角速度是由逆向加速阶段和逆向减速阶段所产生的瞬时速度合成的。啮合齿轮间合理的重合度可以使处于逆向加速阶段的啮合齿面总比处于逆向减速阶段的啮合齿面多，保证行星轮在输出中心轮上产生持续的正向作用力，使输出中心轮产生正向转动。
处在逆向加速阶段的行星轮，质心S的逆向加速度是由输入中心轮齿e在B点对大行星轮齿d撬动产生的，在A和B距离的变化范围确定的情况下，逆向加速的大小是(ω-ω′)2的增函数。因此，输出扭矩M也是(ω-ω′)2的增函数。当输出轮受到较大阻力，转速为0时，(ω-ω′)最大，输出的扭矩也最大，使输出轮克服阻力，产生转动。随着输出轮的转动，(ω-ω′)减小，输出扭矩也随之减小，当输出扭矩与阻力产生的扭矩相等时，变速器输出一个稳定的ω′。当输出轮受到的阻力增大时，输出的ω′减小，(ω-ω′)增大，输出扭矩也随之增大，保证输出轮在变化了的工况下继续转动，实现无级变速。

Claims (5)

1、一种周转并列行星轮无级变速器，包括输入中心轮(1)、输出中心轮(2)和行星架(5)，其特征在于：所说的输入中心轮和输出中心轮为相同类型的齿轮，所说的行星架(5)上安装并列行星轮，把一组以上并列行星轮按照平衡要求，在行星架上以行星架的中心为中心均匀布置安装，就构成了周转并列行星轮无级变速器的行星架，所说的并列行星轮包括固定联结的大行星轮(3)和小行星轮(4)，与所说的输入中心轮啮合的为大行星轮，与所说的输出中心轮啮合的为小行星轮。
2、根据权利要求1所述的周转并列行星轮无级变速器，其特征在于：所说的输入中心轮和输出中心轮都是内齿轮，这种无级变速器称为内啮合周转并列行星轮无级变速器。
3、根据权利要求1所述的周转并列行星轮无级变速器，其特征在于：所说的输入中心轮和输出中心轮都为外齿轮，这种无级变速器称为外啮合周转并列行星轮无级变速器。
4、根据权利要求1所述的周转并列行星轮无级变速器，其特征在于：所说的行星架为杆系行星架。
5、根据权利要求1所述的周转并列行星轮无级变速器，其特征在于：所说的行星架为转臂行星架。
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