一種行星式多級(jí)變速傳動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)力或運(yùn)動(dòng)變速裝置，特別是涉及一種行星式多級(jí)變速傳動(dòng) 裝置；本實(shí)用新型適用于機(jī)床、車輛、船等動(dòng)力機(jī)械傳動(dòng)內(nèi)的多級(jí)傳動(dòng)變速。 技術(shù)背景
[0002] 目前，動(dòng)力機(jī)械傳動(dòng)內(nèi)的變速器由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速機(jī)構(gòu)組成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大多用普 通齒輪或行星齒輪傳動(dòng)。按傳動(dòng)比的變化方可分為有級(jí)式、無級(jí)式兩種。有級(jí)式變速器是 指有幾個(gè)可選擇的固定傳動(dòng)比，大多采用齒輪傳動(dòng)，可分為齒輪軸線固定的普通齒輪變速 器和行星齒輪變速器兩種；無級(jí)式變速器是指傳動(dòng)比可在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，常見的有 液力式，機(jī)械式和電力式等。有級(jí)式變速器具有變速比穩(wěn)定、噪聲低、傳動(dòng)效率高，但隨著變 速級(jí)數(shù)的増加，一般存在調(diào)速機(jī)構(gòu)復(fù)雜、整體結(jié)構(gòu)尺寸過大、成本高等問題；而無級(jí)式變速 器能夠克服有級(jí)式變速器的不足，但又存在傳動(dòng)效率不高、變速傳動(dòng)零件壽命不長、變速穩(wěn) 定性受使用周期増長而降低等問題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)的不足，提供一種既有級(jí)式變速器的優(yōu) 點(diǎn)，又有無級(jí)式變速器的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡單、尺寸重量小、變速范圍較大，傳動(dòng)效率高的行星式 多級(jí)變速傳動(dòng)方法及裝置。
[0004] 本實(shí)用新型的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0005] 一種行星式多級(jí)變速傳動(dòng)裝置，包括輸入軸、主動(dòng)圓錐齒輪、圓柱齒輪、端面齒輪、 輸出軸、轉(zhuǎn)臂和從動(dòng)圓錐齒輪；主動(dòng)圓錐齒輪與輸入軸連接，主動(dòng)圓錐齒輪與從動(dòng)圓錐齒輪 嚙合；從動(dòng)圓錐齒輪與圓柱齒輪固連，繞轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)；端面齒輪由多個(gè)由套圈端面齒輪組成， 都為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)套圈端面齒輪都包括端面齒和直齒，端面齒設(shè)置在環(huán)形套圈的端面，直 齒沿套圈端面齒輪的環(huán)形套圈外圓柱面圓周設(shè)置，每個(gè)套圈端面齒輪的端面齒與圓柱齒輪 嚙合，每個(gè)套圈端面齒輪的直齒選擇性與調(diào)速機(jī)構(gòu)的內(nèi)齒圈嚙合固定；轉(zhuǎn)臂與輸出軸垂直 正交，并固連為一體。
[0006] 為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的，優(yōu)選地，所述的調(diào)速機(jī)構(gòu)包括變速驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng) 螺母、驅(qū)動(dòng)螺桿和內(nèi)齒圈；內(nèi)齒圈設(shè)置在箱體上，內(nèi)齒圈的內(nèi)孔上設(shè)有與套圈端面齒輪的直 齒尺寸同樣的內(nèi)齒，在內(nèi)齒圈的外圓柱面上的對(duì)邊位置加工有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向平鍵， 在箱體上設(shè)有與導(dǎo)向平鍵配合的導(dǎo)向槽，驅(qū)動(dòng)螺母通過從導(dǎo)向槽伸入箱體內(nèi)與內(nèi)齒圈連 接；驅(qū)動(dòng)螺母與驅(qū)動(dòng)螺桿連接，驅(qū)動(dòng)螺桿與變速驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連。
[0007] 所述的驅(qū)動(dòng)螺桿一端變速驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，另一端通過第二軸承支承于螺桿支座 上，變速驅(qū)動(dòng)電機(jī)與螺桿支座安裝在箱體上。
[0008] 所述的導(dǎo)向槽裝有可收縮防塵罩。
[0009] 所述的多個(gè)套圈端面齒輪相互疊加，在相鄰的兩個(gè)套圈端面齒輪中間裝有滾針軸 承和鋼球。
[0010] 所述的輸入軸為圓柱形階梯結(jié)構(gòu)，在中間部位套有第一軸承，左端穿過第一油封 的內(nèi)孔，右端固連有主動(dòng)圓錐齒輪；輸出軸為圓柱形階梯結(jié)構(gòu)，其左端通過第六軸承支承于 輸入軸右端孔內(nèi)，中間部位套裝第四軸承，第四軸承外圈支承于箱體上。
[0011] 所述的輸出軸的左端開有圓柱孔，轉(zhuǎn)臂為圓柱形階梯結(jié)構(gòu)并穿過該圓柱孔，轉(zhuǎn)臂 兩端均為臺(tái)階結(jié)構(gòu)，長臺(tái)階面上套有第五軸承，軸承外圈上安裝圓柱齒輪，在圓柱齒輪的臺(tái) 階面上通過鍵連接有從動(dòng)圓錐齒輪，分隔套裝在從動(dòng)圓錐齒輪和圓柱齒輪之間。
[0012] 相鄰的兩個(gè)套圈端面齒輪中間設(shè)有向心推力球軸承。
[0013] 應(yīng)用上述裝置的行星式多級(jí)變速傳動(dòng)方法：動(dòng)力經(jīng)輸入軸輸入，經(jīng)主動(dòng)圓錐齒輪 傳到從動(dòng)圓錐齒輪，從動(dòng)圓錐齒輪帶動(dòng)圓柱齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，圓柱齒輪選擇性與端面齒輪中一個(gè) 嚙合；端面齒輪靜止不動(dòng)，轉(zhuǎn)臂與輸出軸固聯(lián)，轉(zhuǎn)臂帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)；設(shè)輸入軸的轉(zhuǎn)速為 N1，輸出軸的轉(zhuǎn)速為N5,主動(dòng)圓錐齒輪的齒數(shù)為Z2,從動(dòng)圓錐齒輪的齒數(shù)為Z7,圓柱齒輪的 分圓半徑為A，端面齒輪與圓柱齒輪的接觸點(diǎn)為P，被選擇嚙合的端面齒輪接觸點(diǎn)P距輸出 軸的距離為B;控制被選擇嚙合的端面齒輪固定不動(dòng)，端面齒輪與圓柱齒輪的接觸點(diǎn)P點(diǎn)為 圓柱齒輪的速度瞬心，輸入輸出轉(zhuǎn)速比N1/N5 = 1+Z7/Z2*B/A ;主動(dòng)圓錐齒輪的齒數(shù)和從動(dòng) 圓錐齒輪的齒數(shù)取定后，Z7/Z2為常數(shù)；圓柱齒輪的分圓半徑A確定后為常數(shù)；被選擇嚙合 的端面齒輪接觸點(diǎn)P距輸出軸的距離B通過調(diào)速機(jī)構(gòu)選擇不同的端面齒輪中一個(gè)確定，實(shí) 現(xiàn)變速。
[0014] 如圖1所示為本實(shí)用新型的行星式多級(jí)傳動(dòng)變速方法原理圖；行星式多級(jí)變速傳 動(dòng)裝置包括輸入軸1、主動(dòng)圓錐齒輪2、圓柱齒輪3、端面齒輪4、輸出軸5、轉(zhuǎn)臂6和從動(dòng)圓錐 齒輪7 ;主動(dòng)圓錐齒輪2與輸入軸1連在一起，隨輸入軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并與從動(dòng)圓錐齒輪7嚙合 傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；從動(dòng)圓錐齒輪7與圓柱齒輪3連為一體，并繞轉(zhuǎn)臂6旋轉(zhuǎn)；端面齒輪4為 多個(gè)，端面齒輪4為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，多個(gè)端面齒輪4選擇性與圓柱齒輪3嚙合，而且，被選擇嚙合 (傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)）的端面齒輪4固定不動(dòng)，其它的端面齒輪4可自由轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)臂6與輸出 軸5垂直正交，并固連為一體。
[0015] 設(shè)輸入軸1的轉(zhuǎn)速為N1，輸出軸5的轉(zhuǎn)速為N5,主動(dòng)圓錐齒輪2的齒數(shù)為Z2,從動(dòng) 圓錐齒輪7的齒數(shù)為Z7,圓柱齒輪3的分圓半徑為A，端面齒輪4與圓柱齒輪3的接觸點(diǎn)為 P，被選擇嚙合的端面齒輪接觸點(diǎn)P(-般設(shè)計(jì)為齒寬中點(diǎn)）距輸出軸5的距離為B，由于該 端面齒輪4固定不動(dòng)，即圓柱齒輪3上P點(diǎn)應(yīng)為圓柱齒輪3的速度瞬心，根據(jù)相對(duì)速度原理 可以得到輸入輸出轉(zhuǎn)速比：（被選擇嚙合的端面齒輪距輸出軸5的距離B是分別不同的，通 過改變B的大小來改變速度）
[0016] N1/N5 = 1+Z7/Z2*B/A
[0017] 由上述公式可以看出，本實(shí)用新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的變速比N1/N5與齒數(shù)比Z7/Z2、距離 比B/A有關(guān)。
[0018] -般主動(dòng)圓錐齒輪2的齒數(shù)Z2,從動(dòng)圓錐齒輪7的齒數(shù)Z7取定后，就不能改變了， 其比值Z7/Z2就為一常數(shù)。
[0019] 同樣，選定圓柱齒輪3的模數(shù)、齒數(shù)后，其分圓半徑A也為一常數(shù)。從圖1可以看 出，改變接觸點(diǎn)P的位置，即改變B值的大小可以改變輸入輸出轉(zhuǎn)速比N1/N5的大小。
[0020] 本實(shí)用新型所提出的變速方法和原理就是通過選定Z7/Z2比值，來設(shè)定變速區(qū) 段，通過改變B值的大小來改變輸入輸出轉(zhuǎn)速比N1/N5的大小，實(shí)現(xiàn)變速范圍的調(diào)整。為了 更加清晰表述本實(shí)用新型的變速方法和原理，表1給出了一個(gè)計(jì)算模式。
[0021]表 1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種行星式多級(jí)變速傳動(dòng)裝置，其特征在于，包括輸入軸、主動(dòng)圓錐齒輪、圓柱齒輪、 端面齒輪、輸出軸、轉(zhuǎn)臂和從動(dòng)圓錐齒輪；主動(dòng)圓錐齒輪與輸入軸連接，主動(dòng)圓錐齒輪與從 動(dòng)圓錐齒輪嚙合；從動(dòng)圓錐齒輪與圓柱齒輪固連，繞轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)；端面齒輪由多個(gè)由套圈端 面齒輪組成，都為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)套圈端面齒輪都包括端面齒和直齒，端面齒設(shè)置在環(huán)形套 圈的端面，直齒沿套圈端面齒輪的環(huán)形套圈外圓柱面圓周設(shè)置，每個(gè)套圈端面齒輪的端面 齒與圓柱齒輪嚙合，每個(gè)套圈端面齒輪的直齒選擇性與調(diào)速機(jī)構(gòu)的內(nèi)齒圈嚙合固定；轉(zhuǎn)臂 與輸出軸垂直正交，并固連為一體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的行星式多級(jí)變速傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述的調(diào)速機(jī)構(gòu)包 括變速驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)螺母、驅(qū)動(dòng)螺桿和內(nèi)齒圈；內(nèi)齒圈設(shè)置在箱體上，內(nèi)齒圈的內(nèi)孔上設(shè) 有與套圈端面齒輪的直齒尺寸同樣的內(nèi)齒，在內(nèi)齒圈的外圓柱面上的對(duì)邊位置加工有凹 槽，凹槽內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向平鍵，在箱體上設(shè)有與導(dǎo)向平鍵配合的導(dǎo)向槽，驅(qū)動(dòng)螺母通過從導(dǎo)向槽 伸入箱體內(nèi)與內(nèi)齒圈連接；驅(qū)動(dòng)螺母與驅(qū)動(dòng)螺桿連接，驅(qū)動(dòng)螺桿與變速驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的行星式多級(jí)變速傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述的驅(qū)動(dòng)螺桿一 端變速驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，另一端通過第二軸承支承于螺桿支座上，變速驅(qū)動(dòng)電機(jī)與螺桿支座 安裝在箱體上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的行星式多級(jí)變速傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述的導(dǎo)向槽裝有 可收縮防塵罩。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的行星式多級(jí)變速傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述的多個(gè)套圈端 面齒輪相互疊加，在相鄰的兩個(gè)套圈端面齒輪中間裝有滾針軸承和鋼球。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的行星式多級(jí)變速傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述的輸入軸為圓 柱形階梯結(jié)構(gòu)，在中間部位套有第一軸承，左端穿過第一油封的內(nèi)孔，右端固連有主動(dòng)圓錐 齒輪；輸出軸為圓柱形階梯結(jié)構(gòu)，其左端通過第六軸承支承于輸入軸右端孔內(nèi)，中間部位套 裝第四軸承，第四軸承外圈支承于箱體上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的行星式多級(jí)變速傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述的輸出軸的左 端開有圓柱孔，轉(zhuǎn)臂為圓柱形階梯結(jié)構(gòu)并穿過該圓柱孔，轉(zhuǎn)臂兩端均為臺(tái)階結(jié)構(gòu)，長臺(tái)階面 上套有第五軸承，軸承外圈上安裝圓柱齒輪，在圓柱齒輪的臺(tái)階面上通過鍵連接有從動(dòng)圓 錐齒輪，分隔套裝在從動(dòng)圓錐齒輪和圓柱齒輪之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的行星式多級(jí)變速傳動(dòng)裝置，其特征在于，相鄰的兩個(gè)套圈端 面齒輪中間設(shè)有向心推力球軸承。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種行星式多級(jí)變速傳動(dòng)裝置。該裝置的主動(dòng)圓錐齒輪與輸入軸連接，主動(dòng)圓錐齒輪與從動(dòng)圓錐齒輪嚙合；從動(dòng)圓錐齒輪與圓柱齒輪固連，繞轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)；端面齒輪由多個(gè)由套圈端面齒輪組成，每個(gè)套圈端面齒輪都包括端面齒和直齒，端面齒設(shè)置在環(huán)形套圈的端面，直齒沿套圈端面齒輪的環(huán)形套圈外圓柱面圓周設(shè)置，每個(gè)套圈端面齒輪的端面齒與圓柱齒輪嚙合，每個(gè)套圈端面齒輪的直齒選擇性與調(diào)速機(jī)構(gòu)的內(nèi)齒圈嚙合固定；轉(zhuǎn)臂與輸出軸垂直正交，并固連為一體。本實(shí)用新型將無級(jí)式變速范圍改變成幾個(gè)可選擇的固定轉(zhuǎn)速比，實(shí)現(xiàn)了有級(jí)式變速器所具有的性能，整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡單，尺寸重量小，而且傳動(dòng)方式釆用齒式傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高。
【IPC分類】F16H3-44
【公開號(hào)】CN204512319
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520083092
【發(fā)明人】胡青春
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年2月5日