人字齒行星傳動(dòng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種人字齒行星傳動(dòng)裝置，包括太陽(yáng)輪、行星輪、內(nèi)齒圈，其特征在于太陽(yáng)輪、行星輪、內(nèi)齒圈均采用人字齒；行星架固定，行星輪只作自轉(zhuǎn)不作公轉(zhuǎn)；內(nèi)齒圈和太陽(yáng)輪均繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；內(nèi)齒圈為組合式分段人字內(nèi)齒圈，由兩份及以上單段人字齒圈通過(guò)正反布置鉸制孔螺栓組合聯(lián)接形成；單段人字齒圈左右旋向輪齒均為整體加工而成，分段方式采用直接平切分段，有益效果是可以實(shí)現(xiàn)人字齒行星傳動(dòng)的裝配，提高傳動(dòng)系統(tǒng)可靠性，保證裝配精度，能夠在較小的機(jī)床上通過(guò)分段加工得到很大直徑的內(nèi)齒圈，并且加工工藝和裝配工藝成熟簡(jiǎn)單可行，搬運(yùn)、包裝、裝配及拆卸過(guò)程十分方便，能夠?qū)崿F(xiàn)單段齒圈維修更換，節(jié)省大量材料和加工費(fèi)用。
【專利說(shuō)明】人字齒行星傳動(dòng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及行星傳動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種人字齒行星傳動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]行星齒輪傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)相比較，它具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它的最顯著的特點(diǎn)是:在傳遞動(dòng)力時(shí)它可以進(jìn)行功率分流；同時(shí)，其輸入軸與輸出軸具有同軸性，即輸出軸與輸入軸均設(shè)置在同一主軸線上。所以，行星齒輪傳動(dòng)現(xiàn)已被人們用來(lái)代替普通齒輪傳動(dòng)，而作為各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速器、增速器和變速裝置。尤其是對(duì)于那些要求體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊和傳動(dòng)效率高的航空發(fā)動(dòng)機(jī)、起重運(yùn)輸、石油化工和兵器等的齒輪傳動(dòng)裝置以及需要差速器的汽車和坦克等車輛的齒輪傳動(dòng)裝置，行星齒輪傳動(dòng)已得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但是由于應(yīng)用最廣泛的2K-H行星傳動(dòng)中行星架不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，行星輪和行星輪軸承隨行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，承受很大的離心力，很容易造成軸承失效，行星輪隨著行星架不斷公轉(zhuǎn)且繞自身軸線同時(shí)作自轉(zhuǎn)，空間位置不固定，時(shí)刻發(fā)生變化，定點(diǎn)壓力潤(rùn)滑時(shí)潤(rùn)滑油無(wú)法時(shí)刻對(duì)準(zhǔn)行星輪和行星輪軸承進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻，只能是周期性間歇式潤(rùn)滑和冷卻，當(dāng)行星架轉(zhuǎn)過(guò)一定角度時(shí)才能接受下一次的潤(rùn)滑，對(duì)于行星輪上的軸承高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能持續(xù)潤(rùn)滑冷卻，很容易發(fā)生發(fā)生燒傷損壞。
[0003]人字齒輪傳動(dòng)不但具有斜齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，而且能克服斜齒輪傳動(dòng)時(shí)因軸向力過(guò)大而不能采用過(guò)大螺旋角的缺點(diǎn)。人字齒嚙合具有在大螺旋角下齒輪整個(gè)重合度大，不產(chǎn)生軸向力，承載能力高，使用壽命長(zhǎng)、可靠性高、傳動(dòng)平穩(wěn)和振動(dòng)噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于艦船、航空、冶金、礦山等高速載重的動(dòng)力傳動(dòng)領(lǐng)域。
[0004]人字齒行星傳動(dòng)結(jié)合了行星傳動(dòng)和人字齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，但人字齒行星傳動(dòng)裝配困難，常規(guī)人字齒行星傳動(dòng)幾乎無(wú)法裝配，是人字齒行星傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展的瓶頸。內(nèi)齒圈作為內(nèi)嚙合傳動(dòng)必不可少的傳動(dòng)件之一，廣泛用于行星傳動(dòng)等領(lǐng)域。因無(wú)法解決人字內(nèi)齒圈行星傳動(dòng)裝配問(wèn)題，目前行星傳動(dòng)領(lǐng)域不得已只能采用直齒或小螺旋角斜齒內(nèi)齒圈，對(duì)于大直徑人字內(nèi)齒圈，限于設(shè)備加工最大加工直徑限制，更是很難加工，即使采用超大機(jī)床加工出整體式的人字內(nèi)齒圈也很難完成整個(gè)行星傳動(dòng)裝配，太陽(yáng)輪、行星輪、內(nèi)齒圈均采用整體式人字齒輪將無(wú)法裝配。大直徑人字內(nèi)齒圈分段加工是大型人字齒輪行星傳動(dòng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，組合式人字內(nèi)齒圈目前多采用兩個(gè)斜齒整體內(nèi)齒圈組合聯(lián)接而成，這樣整體式大直徑內(nèi)齒圈還是無(wú)法加工，整體式齒圈直徑取決于插齒機(jī)床最大加工直徑，無(wú)法利用小設(shè)備加工大工件，充分發(fā)揮機(jī)床的加工能力。整體式齒圈一旦出現(xiàn)一個(gè)齒或者少量幾個(gè)齒失效，就得整體更換齒圈，耗費(fèi)大量財(cái)力、物力。另外，兩個(gè)斜齒內(nèi)齒圈組合聯(lián)接時(shí)很難保證左右旋向的兩個(gè)齒圈齒向?qū)χ行院?，整個(gè)齒圈一周的每個(gè)齒均存在左右旋向較大的齒向?qū)χ姓`差。
[0005]目前也出現(xiàn)了人字內(nèi)齒圈分段設(shè)計(jì)技術(shù)，專利文獻(xiàn)[CN101793308A]公開了一種人字齒行星減速機(jī)的發(fā)明方法，關(guān)鍵技術(shù)是分段人字內(nèi)齒圈，此技術(shù)解決人字齒行星傳動(dòng)的裝配問(wèn)題，也解決了大直徑內(nèi)齒圈的制造問(wèn)題，可以利用小機(jī)床加工大直徑的內(nèi)齒圈，技術(shù)上的確是重大突破和創(chuàng)新，但是此分段人字內(nèi)齒圈采用徑向和軸向均分段的方法，軸向上左旋和右旋輪齒被分割，再采用螺栓聯(lián)接組合在一起，這樣對(duì)中性肯定存在較大誤差，特別是徑向圓周上兩齒段的聯(lián)接時(shí)是靠在斜面上打孔通過(guò)螺栓聯(lián)接，斜面上加工孔非常困難，特別是不好定位，斜孔定位及其不準(zhǔn)確，孔特別容易打偏，孔的位置和形狀精度都很難保證，而且還是加工階梯孔，內(nèi)孔中再加工螺紋，還安裝定位套，在深孔底部如何壓入定位套，定位套安裝問(wèn)題也非常困難，常規(guī)工藝和方法根本無(wú)法解決，即使勉強(qiáng)壓入定位套，如何保證壓入的位置準(zhǔn)確，如何測(cè)量，如何保證壓入的定位套不變形，斜孔空間位置及其狹小，沒(méi)有足夠的扳手空間來(lái)緊固螺栓，螺栓如何擰緊的問(wèn)題成為難題，由于斜面打孔空間位置和結(jié)構(gòu)的限制，兩齒段斜面兩側(cè)只能各加工一個(gè)孔，僅通過(guò)兩個(gè)螺栓聯(lián)接聯(lián)接大直徑的內(nèi)齒圈，從強(qiáng)度和剛度上均有巨大隱患，且這種斜面打孔方式破壞了齒圈兩側(cè)表面的完整性，造成應(yīng)力集中，并會(huì)出現(xiàn)有很多金屬銳角，及其鋒利，容易造成操作人員劃傷等而引發(fā)安全事故，此技術(shù)的兩齒段的聯(lián)接精度是通過(guò)斜孔來(lái)保證的，由此可知根本無(wú)法保證兩齒段斜面組合聯(lián)接時(shí)的裝配精度，螺栓起聯(lián)接作用，定位作用及其有限。齒輪作為精密傳動(dòng)零件，對(duì)誤差非常敏感，另外分開的單段內(nèi)齒圈軸向和徑向組合聯(lián)接時(shí)很難保證左右旋向的兩個(gè)齒圈齒向?qū)χ行院?，整個(gè)齒圈一周的每個(gè)齒均存在左右旋向較大的齒向?qū)χ姓`差，而且徑向方向和圓周方向無(wú)法精確定位，這樣就會(huì)產(chǎn)生較大的軸向力，影響傳動(dòng)平穩(wěn)性等，從而失去人字齒的部分優(yōu)勢(shì)。且專利文獻(xiàn)[CN101793308A]公布的行星傳動(dòng)原理為最普通的2K-H行星傳動(dòng)，采用的技術(shù)方案是內(nèi)齒圈固定不動(dòng)，行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣行星輪和行星輪軸承不但繞自身軸線作自轉(zhuǎn)，還得隨行星架一起轉(zhuǎn)動(dòng)作公轉(zhuǎn)，這樣承受巨大的離心力，行星輪支撐軸承極容易失效；由于行星輪和行星輪軸承隨行星架時(shí)刻轉(zhuǎn)動(dòng)，在空間的位置不固定，時(shí)刻發(fā)生變化，這樣就無(wú)法采用定點(diǎn)壓力潤(rùn)滑的方法對(duì)行星輪及行星輪軸承進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻，只能是周期性的間歇式的潤(rùn)滑，由于軸承高速運(yùn)轉(zhuǎn)，又沒(méi)有潤(rùn)滑油時(shí)刻進(jìn)行冷卻，很容易發(fā)生軸承發(fā)熱燒壞，行星輪也因潤(rùn)滑散熱不好容易發(fā)生各種形式的齒輪失效。
[0006]為了解決人字齒行星傳動(dòng)設(shè)計(jì)、加工和裝配的技術(shù)瓶頸，本發(fā)明提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、拆卸更換容易，且行星輪及其軸承不受離心力，能持續(xù)定點(diǎn)壓力潤(rùn)滑和冷卻，能夠滿足加工和裝配工藝要求的人字齒行星傳動(dòng)裝置，既能滿足企業(yè)的實(shí)際需求，填補(bǔ)相關(guān)技術(shù)空白，又可產(chǎn)生較大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種人字齒輪行星傳動(dòng)裝置。能夠讓人字齒運(yùn)用在行星傳動(dòng)中，且行星輪和行星輪軸承不作公轉(zhuǎn)，只作自轉(zhuǎn)，不承受巨大的離心力，行星輪及其軸承能夠時(shí)刻享受定點(diǎn)壓力潤(rùn)滑和冷卻，大大提供可靠性，解決人字齒行星傳動(dòng)裝配問(wèn)題，提高裝配精度，加工及裝配工藝簡(jiǎn)單可行，發(fā)揮出人字齒輪傳動(dòng)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)人字齒行星傳動(dòng)，解決組合式人字內(nèi)齒圈左右旋向齒向?qū)χ行圆缓茫畲笙薅鹊臏p少了組合而產(chǎn)生的誤差，能夠?qū)嵗矛F(xiàn)有最大加工直徑較小的機(jī)床上通過(guò)分段加工組合得到大直徑的人字內(nèi)齒圈，維修拆卸方便，可以分段更換單段齒圈，無(wú)需更換整個(gè)大齒圈，節(jié)省大量材料和加工費(fèi)用。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:人字齒行星傳動(dòng)裝置裝配時(shí)先裝太陽(yáng)輪，其次在行星架上裝配行星輪，再打入行星軸，最后裝配組合式分段人字內(nèi)齒圈。采用若干份單段人字齒圈組合形成人字內(nèi)齒圈，單段人字齒圈同時(shí)包含左旋和右旋輪齒，在插床上先加工一側(cè)輪齒，通過(guò)翻邊，找正定位，再加工相反旋向的另一側(cè)輪齒，左右旋向輪齒一次加工保證不同旋向輪齒的齒向?qū)χ行院茫瑑升X向?qū)χ行哉`差容易控制，能夠發(fā)揮出人字齒優(yōu)勢(shì)，在機(jī)床工作臺(tái)上每次只是加工單段人字齒圈，而并非整個(gè)齒圈，有效利用了機(jī)床工作臺(tái)的面積，這樣最大限度發(fā)揮機(jī)床加工能力，也有效解決了大直徑齒圈包裝、搬運(yùn)和裝配的困難，裝配時(shí)利用工裝夾具等將若干份單段人字齒圈固定，在兩單段人字齒圈的結(jié)合部用鉸制孔螺旋聯(lián)接固定，最后聯(lián)接成一個(gè)組合式分段人字內(nèi)齒圈。兩單段人字齒圈的結(jié)合面處的鉸制孔螺栓正反交叉布置，使受力均勻，同時(shí)可以加入提高摩擦系數(shù)的薄墊片，以提聞螺檢的承載能力。
[0009]人字齒行星傳動(dòng)裝置包括太陽(yáng)輪、行星輪、內(nèi)齒圈，其特征在于太陽(yáng)輪、行星輪、內(nèi)齒圈均采用人字齒；為各齒輪的幾何軸線在空間位置不變的定軸輪系，行星架固定，行星輪只繞自身軸線自轉(zhuǎn)，而不繞內(nèi)齒圈中心作公轉(zhuǎn)；內(nèi)齒圈不固定，內(nèi)齒圈和太陽(yáng)輪均繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；內(nèi)齒圈為組合式分段人字內(nèi)齒圈，由兩份及以上單段人字齒圈通過(guò)正反布置鉸制孔螺栓組合聯(lián)接形成組合式分段人字內(nèi)齒圈；單段人字齒圈左右旋向輪齒均為整體加工而成，分段方式采用垂直表面沿徑向的直接平切分段，組合裝配時(shí)保證拼接處齒面完整平滑，只沿徑向作周向分段而不對(duì)左旋齒和右旋齒進(jìn)行軸向分割。單段人字齒圈上面的左旋輪齒和右旋輪齒均為同一整體加工而成，并非分開加工機(jī)械聯(lián)接而成，單段人字齒圈內(nèi)圈表面中間留有退刀槽，兩側(cè)加工有弧形槽以用來(lái)加工鉸制螺栓孔用于各單段人字齒圈的聯(lián)接，并起減重作用，同時(shí)弧形槽表面加工有預(yù)留的定位銷孔和螺紋孔用于齒圈跟箱體的聯(lián)接。組合式分段人字內(nèi)齒圈采用鉸制孔螺栓、螺母分段聯(lián)接各單段人字齒圈，結(jié)合部的鉸制孔螺栓、螺母采用正反交叉布置使受力均勻。組合式分段人字內(nèi)齒圈不固定，可以作為動(dòng)力輸入端，太陽(yáng)輪輸出，起增速降扭作用；太陽(yáng)輪作為動(dòng)力輸入端，組合式分段人字內(nèi)齒圈輸出，起減速增扭作用。行星架不轉(zhuǎn)動(dòng)，行星輪和行星輪軸承不受離心力，行星輪和行星輪軸承空間位置不變，不作公轉(zhuǎn)，能時(shí)刻接受定點(diǎn)壓力潤(rùn)滑和冷卻，提高系統(tǒng)可靠性。行星輪的個(gè)數(shù)為2個(gè)及以上。行星輪和太陽(yáng)輪均為整體式人字齒輪，中間均留有退刀槽，不是由兩個(gè)斜齒輪機(jī)械拼接組合而成。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是，可以實(shí)現(xiàn)人字齒行星傳動(dòng)的裝配，讓行星輪及其軸承不受離心力，時(shí)刻接受定點(diǎn)壓力潤(rùn)滑和冷卻，大大提供傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，并能保證組合式分段齒圈的制造和裝配精度，保證輪齒左右旋向的齒向?qū)χ行院茫軌蛟谳^小的機(jī)床上通過(guò)分段加工得到很大直徑的內(nèi)齒圈，最大限度發(fā)揮機(jī)床加工能力，并且加工工藝和裝配工藝成熟簡(jiǎn)單可行，搬運(yùn)、包裝、裝配及拆卸過(guò)程十分方便，能夠?qū)崿F(xiàn)單段齒圈維修更換，無(wú)需更換整個(gè)齒圈，節(jié)省大量材料和加工費(fèi)用。
圖1是人字齒行星傳動(dòng)裝置裝配圖；
圖2是人字齒行星傳動(dòng)裝置立體圖；
圖3是結(jié)合部局部放大圖；
圖4是單段人字齒圈；
圖5是組合式分段人字內(nèi)齒圈；
圖6是人字齒行星傳動(dòng)裝置原理圖。
圖中:1、行星輪；2、單段人字齒圈；3、螺母；
4、鉸制孔螺栓；5、太陽(yáng)輪。
在圖1中，行星輪(I)、單段人字齒圈(2)、螺母(3)、鉸制孔螺栓(4)、太陽(yáng)輪(5)構(gòu)成了人字齒行星傳動(dòng)裝置的主體結(jié)構(gòu)，本實(shí)施以8份(不局限于8份)組合式分段人字內(nèi)齒圈構(gòu)建的人字齒行星傳動(dòng)裝置為例進(jìn)行說(shuō)明，先裝太陽(yáng)輪(5)，其次在行星架相應(yīng)位置裝入行星輪(I )，再將行星軸裝配進(jìn)去，兩端壓入軸承，完成一個(gè)行星輪(I)在行星架上的裝配，3組(不局限于3組)行星輪(I)均按此法裝配到行星架上，完成行星架總成裝配，然后將單段人字齒圈(2)逐段聯(lián)接，結(jié)合部處用螺母(3)，鉸制孔螺栓(4)正反交叉緊固，最后將8份單段人字齒圈(2)聯(lián)接成完整的組合式分段人字內(nèi)齒圈，至此也完成了人字齒行星傳動(dòng)裝置的主體核心裝配，單段人字齒圈(2)兩端面預(yù)留的若干定位銷孔，螺紋孔為組合式分段人字內(nèi)齒圈與其他部件如箱體等聯(lián)接所用。
以上所述，僅是發(fā)明的較佳實(shí)施方式，并非對(duì)本發(fā)明做任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施方式所作的任 何修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種人字齒行星傳動(dòng)裝置，包括太陽(yáng)輪、行星輪、內(nèi)齒圈，其特征在于太陽(yáng)輪、行星輪、內(nèi)齒圈均采用人字齒；為各齒輪的幾何軸線在空間位置不變的定軸輪系，行星架固定，行星輪只繞自身軸線自轉(zhuǎn)，而不繞內(nèi)齒圈中心作公轉(zhuǎn)；內(nèi)齒圈不固定，內(nèi)齒圈和太陽(yáng)輪均繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；內(nèi)齒圈為組合式分段人字內(nèi)齒圈，由兩份及以上單段人字齒圈通過(guò)正反布置鉸制孔螺栓組合聯(lián)接形成組合式分段人字內(nèi)齒圈；單段人字齒圈左右旋向輪齒均為整體加工而成，分段方式采用垂直表面沿徑向的直接平切分段，組合裝配時(shí)保證拼接處齒面完整平滑，只沿徑向作周向分段而不對(duì)左旋齒和右旋齒進(jìn)行軸向分割。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人字齒行星傳動(dòng)裝置，其特征在于單段人字齒圈上面的左旋輪齒和右旋輪齒均為同一整體加工而成，并非分開加工機(jī)械聯(lián)接而成，單段人字齒圈內(nèi)圈表面中間留有退刀槽，兩側(cè)加工有弧形槽以用來(lái)加工鉸制螺栓孔用于各單段人字齒圈的聯(lián)接，并起減重作用，同時(shí)弧形槽表面加工有預(yù)留的定位銷孔和螺紋孔用于齒圈跟箱體的聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人字齒行星傳動(dòng)裝置，其特征在于組合式分段人字內(nèi)齒圈采用鉸制孔螺栓、螺母分段聯(lián)接各單段人字齒圈，結(jié)合部的鉸制孔螺栓、螺母采用正反交叉布置使受力均勻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人字齒行星傳動(dòng)裝置，其特征在于組合式分段人字內(nèi)齒圈不固定，可以作為動(dòng)力輸入端，太陽(yáng)輪輸出，起增速降扭作用；太陽(yáng)輪作為動(dòng)力輸入端，組合式分段人字內(nèi)齒圈輸出，起減速增扭作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人字齒行星傳動(dòng)裝置，其特征在于行星架不轉(zhuǎn)動(dòng)，行星輪和行星輪軸承不受離心力，行星輪和行星輪軸承空間位置不變，不作公轉(zhuǎn)，能時(shí)刻接受定點(diǎn)壓力潤(rùn)滑和冷卻，提高系統(tǒng)可靠性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人字齒行星傳動(dòng)裝置，其特征在于行星輪的個(gè)數(shù)為2個(gè)及以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人字齒行星傳動(dòng)裝置，其特征在于行星輪和太陽(yáng)輪均為整體式人字齒輪，中間均留有退刀槽，不是由兩個(gè)斜齒輪機(jī)械拼接組合而成。
【文檔編號(hào)】F16H55/17GK103867650SQ201410085781
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】莫帥, 張以都, 吳瓊 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)