減輕行星傳動高速軸承受力的方法

2023-06-16 05:05:51

專利名稱：減輕行星傳動高速軸承受力的方法
這是關於減輕行星傳動的高速軸承所受載荷的方法的發明，屬於機械行星傳動技術領域。
行星傳動中，支承偏心軸的輸入軸承和支承行星齒輪的行星軸承，都是工作在高轉速的軸承，這裡統稱為高速軸承，以區別於象支承輸出軸那樣的工作在低轉速的軸承。高速軸承在現行的行星傳動中，特別是在少齒差傳動中，都承受很大的負荷，成為影響傳動機構的承載能力，壽命和效率諸性能的癥結所在。
現行技術中，基本上是用加大軸承負荷能力的辦法去解決。例如加大軸承的尺寸，去掉軸承的內圈或外圈，使用多排滾子軸承，使用滿滾子軸承，等等。這些都屬於加強「盾」的思路。本發明則提出減弱「矛」的思路-使施加於軸承的負荷在輸出轉矩不變的情況下大大減輕。
當行星機構的輸出為雙端輸出時，即輸出軸有兩個，二者同軸線，但軸端指向相反，分別帶動大小相等的負載時，如使偏心軸具有兩個偏心，可使兩個偏心上行星軸承負荷對於支承偏心軸的輸入軸承來說是相互抵銷的。這種方法的一個基本結構可參看傳動簡1。
錐齒輪1固裝於偏心軸2上。偏心軸2具有兩段偏心指向相同的偏心，其上分別經行星軸承7(通常是兩個)和行星軸承7a(通常是兩個)支承著雙聯行星齒輪3和3a。雙聯齒輪3的一聯齒輪與固裝於機架6b的固定齒輪6保持嚙合，另一聯與輸出齒輪4保持嚙合。輸出齒輪4固裝於輸出軸5上，經輸出軸承8支承於機架8b上。這樣構成了公知的雙內嚙合NN式行星傳動機構。同樣地，雙聯齒輪3a的一聯與固裝於6b的固定齒輪6a保持嚙合，另一聯與固裝於輸出軸5a並經輸出軸承8a支承於機架8c上的輸出齒輪4a保持嚙合，構成另一邊的NN傳動機構。經軸承10支承於機架6b的輸入軸11之上固裝的錐齒輪與錐齒輪1嚙合。動力自輸入軸11輸入，由11帶動1.2旋轉，再帶動3、3a做行星運動，由之帶動4.5及4a、5a做慢速轉動，以驅動大轉矩的負荷。
為了減輕支承偏心軸的輸入軸承9及9a(分別裝於輸出齒輪4及4a內)的負荷，輸出軸5及5a所受負荷轉矩的方向應相同，即如從對著輸出軸5或5a其中任一個的軸端的方向看進去，兩輸出軸的轉向應是相同的，或說如分別從對著兩輸出軸端的方向看，兩輸出軸轉向應是相反的，一為順時針，一為反時針，對於這樣的輸出軸轉向，這裡稱輸出軸轉向相同，或說承受同方向的負荷轉矩，反之則為承受反方向負荷轉矩。
例如，設

圖1A機構所受同方向負荷轉矩的方向為對著輸出軸5a的軸端看進去是順時針旋轉(5a反時針旋轉)，那麼作用於行星軸承7及7a軸心的負荷力的方向如圖1B所示。在偏心指向e的方向為向上時，
表示該行星軸承所受負荷力的方向為垂直地指向紙面，⊙表示該行星軸承所受負荷力的方向為垂直自紙面穿出，由圖1B可見，對於輸入軸承9及9a來說，通過行星軸承施加於偏心軸2的負荷力在方向上相互抵銷，使輸入軸承受力大為減輕。當兩輸出軸(圖1A中的5及5a)承受同方向負荷轉矩，且大小相等，兩邊的NN式機構的主要參數(3.4.6與3a、4a、6a以及各自的偏心距)是對應相同的，兩邊的偏心指向保持一致，那麼輸入軸承(9及9a)所受負荷可以減到最小。因為輸入動力的元件(圖1A中的錐齒輪1)是置於偏心軸左、右兩個偏心的中間的，所以圖1A所代表的機構本發明稱之為「中間輸入、兩端輸出、同向的雙NN機構」。若輸入動力的元件並非錐齒輪，而是園柱齒輪(如圖5A)、皮帶輪或鏈輪，從而將輸入動力的傳動相應改為園柱齒輪傳動(如圖5A)、皮帶傳動或鏈傳動，都同樣可達到「中間輸入」的目的，下同。
若兩輸出端承受反方向負荷轉矩，則兩偏心指向應相反，構成如傳動簡2所示的「中間輸入、兩端輸出、反向的雙NN機構」。輸入軸及齒輪(圖2中略去)將動力傳至輸入動力的元件(錐齒輪17)，帶動偏心軸12旋轉，並經偏心指向相反的兩段偏心分別帶動雙聯行星齒輪13及13a做行星運動，13及13a各自的兩聯齒輪分別與固裝於機架15b的固定齒輪15、固裝於輸出軸16的輸出齒輪(支承於機架16b)14及同樣分別固裝於15b和輸出軸16a(支承於機架16c)的固定齒輪15a、輸出齒輪14a保持嚙合，帶動輸出軸16、16a慢速旋轉，構成中間輸入、兩端輸出、反向的雙NN機構。同上述的道理，該機構承受反方向負荷轉矩時，對於支承偏心軸12的輸入軸承(未示出)來說，通過行星軸承(未示出)施加於偏心軸的負荷力在方向上相互抵銷，使之受力大為減輕。同上述，當兩輸出端所受反方向負荷轉矩大小相等，兩邊的NN機構的主要參數對應相同時，支承偏心軸的輸入軸承所受負荷可以減到最小。
上述偏心同向的或反向的雙NN機構，無論承受同方向負荷轉矩還是反方向負荷轉矩，都具有減速比大、結構緊湊、體積小、重量輕的優點。對於圖2所示偏心反向的雙NN機構，還可省去用於平衡偏心部分的質量產生的離心力的平衡重塊(本發明附圖中一律未示出)。
用負荷力相互抵銷的辦法，還可減輕行星軸承所受負荷，即所有高速軸承的受力都減輕。運用本發明的方法，可以有雙端輸出、單端輸出及中間輸出三類結構。
雙端輸出的一個基本結構可參看傳動簡3A。它的特點是齒輪18a、18b、18c固聯成三聯的行星齒輪，經行星軸承23(通常是兩個)支承於偏心軸24的偏心上，其兩邊的兩聯齒輪18b和18c分別與固裝於輸出軸21、21a並支承於機架19a、25的輸出齒輪20和20a保持嚙合，中間的一聯18a則保持與固裝於機架的固定齒輪19嚙合，這樣構成了偏心同向的雙NN機構。當兩輸出軸21、21a承受同方向負荷轉矩時，負荷施加於三聯行星齒輪的兩邊的兩聯(18b、18c)之嚙合力應大小相等並在同一平面且其分力園周力方向如圖3B所示，與18a之園周力方向相反，對於行星軸承23來說是相互抵銷的。偏心軸經輸入軸承22和22a支承於輸出齒輪20、20a內。圖3B中，機構所受同方向的負荷轉矩的方向從對著輸出軸端21a看進去是順時針的，行星齒輪受力方向標記標在齒輪上邊，是因為嚙合力及其分力園周力作用於偏心指向上的齒輪節園處，即在偏心指向上(內嚙合齒輪付的內、外齒輪的軸心連線上並指向行星輪之軸心，下同)內嚙合齒輪付的內、外齒輪的節園交於一點，嚙合力的分力園周力在理論上在該點與二節園相切，而圖3B中偏心指向為e1所示垂直向上。三聯行星齒輪兩邊的兩聯18b、18c的受力方向與中間的一聯18a的受力方向相反，這將使行星齒輪施加於行星軸承23的負荷大為減輕。同上述，當兩輸出軸所受同向負荷轉矩大小相等，兩邊的NN機構的主要參數(齒輪18b、20與18c、20a)對應相同時，18b與18c所受嚙合力大小及方向相同，行星軸承23所受負荷可減至最小，可以做到不承受行星齒輪上嚙合力的園周分力產生之負荷，而只承受嚙合力的徑向分力產生的負荷及輸入力矩產生的負荷。做到這一點，當齒輪付是嚙合角為20°的漸開線園柱齒輪付時，行星軸承的損耗可降低三分之二，壽命可增加20～40倍。當然，經行星軸承23、偏心軸24施加於輸入軸承22、22a的負荷也相應大為降低。圖3A中，為了說明集中，將動力輸入的部分略去了。
上述機構的動力輸入的方式，按本發明的方法，也可以有單端輸入、雙端輸入及中間輸入三類結構。
單端輸入的一個基本結構可參看簡4A及反映部分零件裝配關係的剖面4B。輸出軸21a做成中空的，使偏心軸24的軸端24a伸出輸出軸端之外，由以對外連接輸入動力。這樣，輸出軸端21a就不能聯接聯軸器從軸向輸出動力，而是靠齒輪嚙合、皮帶傳動或鏈傳動從徑向輸出動力。如圖4B中，輸出軸端21a固裝有軸端齒輪21b，與負載機上的齒輪嚙合時，即可從徑向輸出動力。26是連接21a與21b的鍵。如果以同樣的方式在輸出軸21軸端也製成可輸入動力的，那麼就形成可從兩端同時輸入動力的雙端輸入方式。如欲從中間輸入動力，可使用圖5A所示的方法。
可以全面減輕高速軸承所受負荷，同時動力是單端輸出的雙NN機構的一個基本結構可參看剖視5A及圖5B。
分別與固裝於機殼37的固定內齒輪31，32相嚙合的行星齒輪33、35′相當於圖3A機構中的18a，不過這裡考慮到動力由中間輸入，而分成左右兩個相同的齒輪。行星齒輪34、36分別與經鍵47、46固裝於輸出軸42的輸出齒輪39、40嚙合，35、36與33、34固裝成一個四聯行星齒輪，它做行星運動時，驅動39、40慢速旋轉，構成典型的雙NN式機構，動力由輸出軸42單端輸出。圖5A中是使用中間輸入的方式輸入動力的。經輸入軸承29、30支承於機殼的輸入齒輪27，其內偏心地裝有行星軸承28(請同時參看表示局部裝配關係的剖視5B)，偏心距為四聯行星齒輪(33及34、35、36)軸線O2與輸入齒輪27之軸線O1(按照公知的NN機構的原理，它同時也是輸出齒輪、輸出軸的軸線)間的距離，行星軸承28內套裝著四聯行星齒輪。輸入齒輪27與固裝於輸入軸49之上的輸入軸齒輪48嚙合，動力經輸入軸49、輸入軸齒輪48、輸入齒輪27、行星軸承28從中部傳給四聯行星齒輪(33、34、35、36)，構成中間輸入方式。
對於本發明的依靠負荷力的相互抵銷來減輕高速軸承負荷的方法，特別是對於本發明提出的雙NN機構，對高速軸承傳遞方向相反的負荷的兩套機構的對稱是很重要的，對於雙NN機構來說，就是要使兩套NN機構的結構參數和元件參數對應相等，這樣可以使施於高速軸承的正、反向負荷準確地相互抵銷，軸承的受力可以減到最小。對於圖5A、圖5B所示的中間輸入、單端輸出的雙NN機構，應使兩個NN機構的結構和零件完全對應一致，首先是具有相等的偏心距，並使相應齒輪-33與35、34與36、31與32、39與40-的參數對稱相等。並且，33與34的齒寬的中線的距離，應等於35與36齒寬中線的距離，輸入齒輪27齒寬的中線應通過行星軸承28的中心，並與33、35的齒寬中線等距(當然也就與34、36的齒寬中線等距)，這樣，行星齒輪將不受到其軸線平面內的翻轉力矩，因而行星軸承可如圖5A那樣只用一個，放在中間，且可用球面調心軸承，如滾珠球面調心軸承或滾柱球面調心軸承，起到彌補製造誤差，自動調整兩邊的NN機構齒輪的負荷使之均載的作用。例如，若圖5A中的右邊NN機構的負荷大，左邊的小，那麼右邊齒輪徑向力大於左邊，使整個行星齒輪在圖示軸向平面內右邊向下、左邊向上的順時針翻轉的趨勢，使右邊齒輪隙增大而左邊的減小，使右邊齒輪的負荷減小而左邊的增大，這樣實現兩邊負荷平衡，起到均載作用。
圖5A中，輸出軸42及輸出齒輪39、40經輸出軸承45、43支承於固連於機殼37兩端的端蓋38、41內，輸入軸49經輸入軸軸承50、55支承於輸入箱殼體53(固裝於37上)之內，52及54是輸入箱端蓋，與53一起，構成封閉的輸入箱。51和44是油封。圖5A中，用於平衡偏心系統的離心力的平衡重塊未予示出。通常，可以加大圖5B中的輸入齒輪27與偏心指向相反方向上的質量，即圖示位置27下部的質量，例如使27該部加厚，或減小27在偏心指向上的質量。
同前述道理，輸出軸42將負荷同時經輸出齒輪39、40傳給34、36，而機殼37經固定齒輪31、32將反作用力負荷傳給33、35，位於中間的33、35所受負荷方向相同大小相等，而與位於兩邊的34、36受到的負荷方向相反，如前述，當兩邊的NN機構完全對稱時，行星軸承28將不受行星齒輪嚙合力的園周分力產生之負荷，這將使其受力減至最小。因此，輸入軸承29、30的受力也減至最小。
可以全面減輕高速軸承負荷，而動力由單端輸入，由中間輸出的雙NN機構的一個基本結構可參看傳動簡6A。
偏心軸56從單邊的一端輸入動力，構成單端輸入，經行星軸承59帶動60、61、62固聯成的三聯行星齒輪做行星運動，兩邊的行星齒輪60、61分別與固裝於機架69、70的固定齒輪63、64保持嚙合，中間的行星齒輪62與輸出齒輪65保持嚙合並帶動其慢速轉動，構成雙NN機構。參看圖6B，當輸出齒輪65施於中間的行星齒輪62的嚙合力的園周分力的方向在偏心指向為e2時為圖示的自紙面指出，固定齒輪63、64施於兩邊的行星齒輪60、61的園周力方向為指向紙面，二者方向相反，如前述道理，行星軸承負荷大為減輕，且兩邊的NN機構完全對稱時，行星軸承可不受行星齒輪的園周力引起的負荷。輸入軸承57、58的受力也因此減至最小。與圖5A機構的道理相同，當兩邊的NN機構完全對稱，行星軸承可只用1個(59)，且可用球面調心軸承，具有均載作用。
偏心軸56經輸入軸承57、58支承於機架69、70。由於輸出齒輪65位於中間，這種中間輸出的雙NN機構較適用於電動滾筒、卷揚機之類需要緩慢轉動的園筒的機械，而令輸出齒輪直接固裝於園筒的內壁。如圖6A示出用於電動滾筒的情形，輸出齒輪65直接固裝於滾筒筒體66的內壁，66經輸出軸承67、68支承於機架69、70的外園上。
可以全面減輕高速軸承負荷，而動力由單端輸入、由單端輸出的雙NN機構的一個基本結構可參看傳動簡圖之圖7A及其零件剖視7B。
動力由經輸入軸承72、73支承於機架84、輸出齒輪80內的偏心軸71輸入，71經行星軸承74軸承凸臺83支承著內齒輪75、76、77一體構成的三聯行星齒輪，其中75、76分別與固裝於機架84、85的固定齒輪(外齒輪)78、79保持嚙合，77則與固裝於輸出軸82之上並經輸出軸承81支承於機架85的輸出齒輪(外齒輪)80保持嚙合，三聯行星齒輪在偏心軸帶動下做行星運動並推動輸出齒輪80、輸出軸82慢速轉動，按NN機構的運動原理，構成本發明的雙NN機構。同前述原理，行星齒輪77所受嚙合力的園周分力的方向與75、76園周力方向相反，使行星軸承負荷大為減輕。本結構的行星軸承可用並列的兩隻;如象圖7A那樣只用1個球面調心軸承，則行星齒輪的有關尺寸應按本發明下述方法確定(見圖7B)。
三聯行星齒輪左邊的一聯75的齒寬的中線與安裝行星軸承74的軸承凸臺83的中線(應通過行星軸承74的中心)的距離為d，軸承凸臺83的中線與中間一聯行星齒輪77的齒寬中線的距離為p，後者與右邊一聯行星齒輪76的齒寬中線的距離為g，齒輪75、76理論上所受嚙合力的園周分力的作用線與其軸線間的距離(齒輪嚙合時的節園半徑)為r，齒輪77的該距離(嚙合節園半徑)則為R，為使三聯行星齒輪不承受齒輪園周力引起的軸向平面內的翻轉力矩，上述諸尺寸應符合下列公式(1)(g-d)/(p) ＝2 (r)/(R) -1……(1)此公式滿足時，行星軸承可如圖7A、圖7B那樣只用1隻球面調心軸承，對正安裝於凸臺83，有自動調整兩邊的行星齒輪75、76受力相等的作用。齒輪75、76的參數應相同，除非有特定的要求。同樣，齒輪78、79的參數也應相同。即如前所述，兩個NN機構應對應地參數相同，並滿足上面公式(1)時，行星軸承可不承受行星齒輪園周力引起的負荷。
圖7A及圖7B的結構，行星齒輪嚙合力的徑向分力與離心力同向，在只用一個球面調心軸承做行星軸承時，徑向力與離心力一般不能平衡。在負荷變動小，齒隙很小時，對這個不平衡可不考慮。當齒隙較大時，用加減平衡重塊的辦法，可在額定負荷點做到平衡。徹底的解決辦法是使用斜齒輪，斜齒輪嚙合將產生軸向力。在三聯行星齒輪構成的三對斜齒輪付的旋向相同時，80產生的軸向力與78、79產生的軸向力的方向相反，因此對行星軸承中心產生的翻轉力矩的方向也相反，抵銷之後一般還有一個剩餘翻轉力矩，與徑向力產生的對行星軸承中心的翻轉力矩在同一個平面內，若令二者大小相等方向相反，則可完全抵銷，使行星軸承不受因上述軸向力、徑向力及離心力引起的翻轉力矩。要做到這一點，可以調整斜齒輪螺旋角的大小來調整軸向力的大小。若軸向力總起來看偏小時，也可使77的旋向與75、76的旋向相反，令它們產生方向相同的軸向力和翻轉力矩，以足夠抵銷徑向力引起的翻轉力矩。離心力引起的不平衡仍應用配重的方法。離心力及齒輪嚙合產生的徑向力、軸向力的計算方法是公知的，這裡不敘述。
若進一步地使行星軸承不受上述徑向力引起的負荷，可使用離心摩擦式的傳動機構。它是外摩擦輪作行星運動，其離心力作用於外、內摩擦輪之接觸線形成正壓力，利用產生的摩擦力傳動。將圖5A的機構中的行星內嚙合齒輪付改成行星內接觸摩擦輪付，如傳動簡8A及其部分零件剖視8B、圖8C所示，並且三聯行星摩擦輪在運動園周上有多個均布，就構成相應的中間輸入、單端輸出的離心摩擦式傳動機構。
本發明中，所有摩擦輪均為具內或外園柱表面的平摩擦輪，下同。行星外摩擦輪92、93分別與經輸出軸承106、107支承於機架110a、110b，並固裝於輸出軸105之上的內摩擦輪95、96內接觸，行星外摩擦輪94則與固裝於機架110d的固定內摩擦輪97內接觸，與固裝在一起的行星輪軸101一起構成三聯行星摩擦輪，98、99、100及固裝在一起的行星輪軸102則構成另一個同樣的三聯行星摩擦輪，二者在運動圓周上是均布的，即其軸線在運動軌跡園周上以等角度(這裡由於有兩個三聯行星摩擦輪，以180°)間隔分布。輸入盤86內裝球面調心軸承91、90，分別支承著行星輪軸101、102，86經輸入軸承89(一般是兩個)支承於輸出軸105之上，輸入軸108經輸入軸軸承109(一般是兩個)支承於機架110e，其上固裝有輸入軸齒輪88，與和86一體的輸入齒輪87嚙合，帶動兩個三聯行星摩擦輪做行星運動，推動內摩擦輪95、96及輸出軸105慢速轉動。行星輪的離心力形成內摩擦付摩擦力的正壓力，因此行星軸承不受正壓力的作用負荷。而摩擦力對行星摩擦輪來說是園周力，不過如前述道理，92、93所受摩擦力之方向與中間的94所受摩擦力方向相反，抵銷的結果使行星軸承91之受力大為減輕。欲使行星軸承完全不受作用於行星摩擦輪園周的摩擦力引起之負荷，如同前面關於圖7A、圖7B及公式(1)敘述的道理，見圖8B，行星摩擦輪98、100、99的中線及行星軸承90的中線間的距離為d1、p1、g1，摩擦輪100的半徑為R1，而98、99的半徑為r1，諸參數應符合下列公式(2)(g1-d1)/(p1) =2 (r1)/(R1) -1…………(2)且應使圖8B所示那樣的偏心系統在行星軸承90位置支承時，作用於98、99中線的離心力的大小相等，這一點可用加配重來做到，例如加入圖8A中103、104那樣的配重塊，可固裝在圖8B之98a那樣的凸緣上。同前述道理，圖8A的每個三聯行星輪構成的兩組雙內接觸摩擦傳動機構的參數應對應相等，這裡是指92與93、98與99、95與96的直徑對應相等，而寬度可不必相等，以起到配重103、104那樣的調整離心力使之均衡的作用。例如98之寬度大於99、92之寬度大於93等等。兩個(或多個)三聯行星輪應完全一樣，對應尺寸應相等。公式(2)及其條件滿足時，行星軸承將不受行星輪軸向平面內的翻轉力矩的作用，可只用一個球面調心軸承，有補償製造誤差的作用。
離心摩擦機構的行星輪應在徑向上有自由度，由以在離心力作用下能貼緊內摩擦輪。圖8C展示其一個例子。輸入盤86(一體固連有輸入齒輪87)內裝有可徑向滑動的滑塊90a、91a，其內分別裝有行星軸承90、91及行星輪軸102、101。滑塊可在輸入盤86內沿徑向滑動，因此與86之間在徑向上有間隙90b和91b，在離心力作用下，行星輪與滑塊一起沿徑向向外滑移，貼緊內摩擦輪形成內接觸摩擦。這樣的結構，行星輪軸之質量產生之離心力亦能用於摩擦傳動，且結構也簡化。
基本原理同上述，而輸入、輸出方式同圖6A的單端輸入、中間輸出的離心摩擦式傳動機構的一個基本結構見傳動簡9所示。
圖9中，輸入軸111經輸入軸承112、113支承於機架133、134，其上固裝有輸入盤114(類同於圖8C結構)，經(球面調心軸承)行星軸承126、127分別支承行星輪軸124及其上固裝的三聯摩擦行星輪115、116、117和行星輪軸129及其上固裝的三聯摩擦行星輪130、131、132，二個或多個這樣的三聯行星輪在運動園周上均布，結構尺寸對應相等，115、116、130、131分別與固裝於機架的固定內摩擦輪118、119內接觸，117、132與固裝於輸出簡體121(例如是電動滾筒筒體)的內摩擦輪120內接觸，可帶動其慢速轉動。121經輸出軸承122。123支承於機架。125、128是配重，作用如圖8A之103、104。與圖8A、圖8B對應，行星輪中線。行星軸承中線間的距離及行星輪半徑之關係應符合公式(2)，並應滿足式(2)之條件，使行星軸承不受摩擦力引起之負荷及不受軸向平面內之翻轉力矩。
本說明書中，所述的固裝、固聯(連)在一起的元件都是同軸線固裝的，如三聯、四聯行星輪各輪、輪軸與相應行星軸承。是同軸線的，輸出齒輪、摩擦輪與其固聯的輸出軸、筒體是同軸線的，等等，屬於公知範圍，不贅述。
具有對稱的雙端輸出的機構，如圖1A、圖2、圖3A所示機構，可用於如油田機械中的抽油機之減速機那樣的具有雙端負荷的機械。
利用本發明前述的方法，可使行星齒輪傳動機構中的高速軸承不受齒輪嚙合力之園周分力引起的負荷。但仍要承受相對小得多的齒輪嚙合力之徑向分力引起的負荷。為減小徑向力負荷，可採用下列兩個辦法。
第一是調整齒輪參數，減小徑向力。例如對於漸開線齒輪付，可使用較小的嚙合角和齒形角。齒形角α在內、外齒輪齒數差為1時，應為14°～20°，齒數差為2及2以上時，應為6°～14°較好。同樣的齒形角時，內、外齒輪變位係數X2與X1之差X＝X2-X1越小，則嚙合角越小。最好是令X＝X2-X1＝0，使嚙合角等於齒形角。必要時可使嚙合角小於齒形角。嚙合力的徑向分力與嚙合角的正切成正比。
第二是利用離心力抵銷徑向力。本發明涉及的行星齒輪及其構成的嚙合付中，離心力與嚙合力徑向分力方向相反，在行星齒輪上可相互抵銷。離心力的計算方法是公知的，離心力與行星運動的物體的質量、偏心距及公轉角速度的平方成正比。良好的設計，應使額定輸入轉速、額定負荷下行星系統的離心力恰與該系統的行星齒輪嚙合產生的徑向力大小相等而完全抵銷，從而使行星軸承不承受上述徑向力引起之負荷。
例如，圖5A、圖5B所示機構，由計算知輸出軸42具額定輸出轉矩時，行星齒輪33、34、35、36承受嚙合力之園周分力的代數和為80000牛頓，各行星齒輪付嚙合角均為14°(漸開線齒輪)偏心距為10mm，四聯行星輪(33、34、35、36)之質量共為23kg，四聯行星輪之公轉轉速(此處即輸入齒輪27之轉速)為3000轉/分，計算離心力是否恰能抵銷掉徑向力。
對於漸開線齒輪，上述作用於行星軸承28的嚙合力之該向分力為80000牛頓×tg14°＝19946牛頓。
作用於28的離心力為23kg×0.01m×( (π×3000轉/分)/30 )2＝22，700牛頓大於徑向力。為使二者大小相等，應調整行星輪重量(如切去部分金屬)達到23kg× (19946N)/(22700N) ＝20.2kg或行星輪重量不變，而調整48、27之齒數比，使行星輪公轉轉速降到
當然，行星軸承既不承受嚙合力園周分力引起之負荷，也不承受嚙合力之徑向分力之後，一般仍要承受輸入力矩引起之負荷。例如圖5A中輸入力矩施於行星軸承之負荷力即輸入齒輪27與48之嚙合力。如欲將這個很小的負荷力也抵銷掉，則可在輸入齒輪27與48的嚙合點的相反的方向(距180°)再加上一組與48、49等同樣的輸入系統，同時輸入同等力矩，則二者作用於27之嚙合力方向相反、大小相等，對行星軸承28來說完全抵銷。這是一種雙端輸入的方法。
以上，敘述了使施於行星軸承、輸入軸承的負荷方向相反而相互抵銷以減輕這些高速軸承受力的方法及其基本結構。在動力的輸入、輸出方式方面，敘述了雙端輸出、單端輸出、中間輸出三種輸出方式及單端輸入、中間輸入及雙端輸入三種輸入方式。前述幾種機構，意在說明減輕高速軸承受力的原理，輸入、輸出方式則是選擇了幾種典型的搭配。根據所述方法和結構，不難得到每種輸出方式與每種輸入方式搭配的共9種組合方式，不一一敘述。
另一種可簡化機構的雙端輸入行星機構見傳動簡10的示意。分別經輸入軸承141、142和143、144支承於機架152、154的偏心軸心軸139、140具有相等偏心距並在運轉中保持相同的偏心指向，經球面調心的行星軸承145、146支承並帶動行星齒輪147做平移運動並與輸出齒輪148保持嚙合。帶動固裝於148並經輸出軸承150、151支承於機架154、155的輸出軸149慢速旋轉構成公知的平移式少齒差行星傳動。使軸139、140、149實現兩端支承的內含的機架154是通過梁153固連於機架152的。同步電動機135、136具相同的同步轉速，經聯軸結137、138帶動139、140保持相同偏心指向地同步轉動。同樣運動原理，可以行星齒輪147是內齒輪，輸出齒輪148是外齒輪。圖10結構優點，是簡化機構，各軸能夠兩端支承，機構的軸向尺寸也較短，另外，雙是機同步輸入，適用於大功率傳動，例如水泥磨減速機。
權利要求
1.一種減輕行星傳動高速軸承所受負荷的方法的發明，其特徵是，利用兩個NN機構對高速軸承構成方向相反的兩個負荷，使之相互抵銷，從而使高速軸承所受負荷減輕。
2.一種減輕行星傳動高速軸承所受負荷的方法的發明，其特徵是，利用行星運動系統的離心力抵銷與其反向的嚙合力的徑向分力，使行星高速軸承所受負荷減輕。
3.一種行星齒輪，做行星運動，其特徵是，它是三聯齒輪或四聯齒輪，是四聯齒輪時，中間兩聯的結構和參數完全相同，是三聯或四聯齒輪時，兩邊的兩聯的主要參數相同，各聯或都是外齒輪，或都是內齒輪，每聯都只與一個不做行星運動的定軸齒輪嚙合。
4.權利要求3所述的行星齒輪，其特徵是，兩邊的兩聯的結構和參數完全相同。
5.一種行星齒輪傳動機構，具有偏心軸，行星軸承，輸出齒輪、固定齒輪和機架，其特徵是，至少還包含一個三聯或四聯行星齒輪，經行星軸承支承於偏心軸的偏心上，其兩邊的兩聯分別與經軸出軸同軸線地固連在一起的兩個輸出齒輪嚙合，中間的一聯或兩聯與固裝於機架的固定齒輪嚙合，或兩邊的兩聯與經機架同軸線固連的兩個固定齒輪嚙合，中間的一聯與輸出齒輪嚙合。
6.一種行星齒輪傳動機構，具有偏心軸、行星軸承、行星齒輪、輸出齒輪及固定齒輪和機架，其特徵是，偏心軸具有偏心指向相同的兩段偏心，其上分別經行星軸承各支承著一個雙聯行星齒輪，每個雙聯行星齒輪各有一聯與一個輸出齒輪相嚙合，兩個輸出齒輪分別固裝於兩隻輸出軸上。
7.權利要求6所述的行星齒輪傳動機構，其特徵是，偏心軸上兩段偏心的偏心指向相反。
8.一種行星齒輪傳動機構，具有至少一個分別經兩個行星軸承支承於兩隻偏心指向相同的且平行的偏心軸之上的行星齒輪，其特徵是，兩偏心軸分別由兩臺轉速相同的同步電機帶動同步轉動。
9.權利要求8所述的行星齒輪傳動機構，其特徵是，兩偏心軸的兩端分別經輸入軸承支承在兩個機架上，兩個機架之間以梁固連在一起。
10.一種行星平摩擦輪組件，其特徵是，同軸線固裝在行星輪軸上的三聯行星外摩擦輪，左、右兩聯的半徑相同，左邊一聯與中間一聯之間的行星輪軸上唯一地裝有一個球面調心軸承。
全文摘要
通過使施加於行星傳動機構特別是少齒差行星齒輪傳動機構的行星軸承和輸入軸承的負荷相互抵消的辦法來減輕這些軸承的負荷。特別是提出了雙NN機構這種可以實現上述目的的機構。提出同樣方法用於摩擦傳動的結構。提出以離心力抵消嚙合力的徑向分力的方式。
文檔編號F16H1/28GK1076259SQ92101309
公開日1993年9月15日 申請日期1992年3月6日 優先權日1992年3月6日
發明者鄭悅 申請人:鄭悅