一種行星齒輪增速裝置的製作方法

2023-10-11 23:56:34

本發明提供了一種行星齒輪增速裝置，屬機械領域。

背景技術：

在本技術領域，利用行星齒輪增速時，是將輸入軸的動力傳遞給齒圈，齒圈通過行星齒輪驅動太陽齒輪轉動，太陽齒輪帶動輸出軸轉動，在該結構中，行星架是固定的，通過改變行星齒輪中齒輪的齒輪比實現增速的目的，僅通過齒輪比增加輸出軸的旋轉速，會使輸出軸的旋轉力有所下降。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種行星齒輪增速裝置，該增速裝置使用同一個動力源能增加輸出軸的旋轉速或提高輸出軸的旋轉力。

本發明的技術方案一是：一種行星齒輪增速裝置，具有輸出軸(8)和與動力源連接的輸入軸(2)，輸出軸上裝有固連的太陽齒輪(6)，輸出軸上套裝有轉動的行星架(9)，行星架上裝有多個轉動連接的行星齒輪(5)，各行星齒輪與太陽齒輪嚙合連接，各行星齒輪的外側裝有齒圈(4)，該齒圈的內齒(15)與各行星齒輪嚙合連接，其特徵在於：齒圈通過第一動力傳遞機構與輸入軸動力聯接，行星架上裝有固連的行星架齒輪(10)，行星架齒輪與行星架、輸出軸為同軸心，行星架齒輪通過第二動力傳遞機構與輸入軸動力聯接，行星架齒輪的轉動方向與齒圈的轉動方向相反。

基於技術方案一的結構，本發明的技術方案二是：第一動力傳遞機構具有輸入齒輪(3)，輸入齒輪固裝在輸入軸上，輸入齒輪與齒圈嚙合。

基於技術方案二的結構，本發明的技術方案三是：第二動力傳遞機構具有增速齒輪(13)、中間齒輪(12)，增速齒輪固裝在輸入軸上，增速齒輪通過中間齒輪與行星架齒輪嚙合。

基於技術方案二的結構，本發明的技術方案四是：第二動力傳遞機構具有軸杆(11)、增速齒輪(13)、中間齒輪(12)，增速齒輪和中間齒輪固裝在軸杆上，增速齒輪與輸入齒輪嚙合，中間齒輪與行星架齒輪嚙合。

基於技術方案二的結構，本發明的技術方案五是：第二動力傳遞機構具有軸杆(11)、增速齒輪(13)、中間齒輪(12)，增速齒輪和中間齒輪固裝在軸杆上，增速齒輪與齒圈嚙合，中間齒輪與行星架齒輪嚙合。

基於技術方案二的結構，本發明的技術方案六是：第二動力傳遞機構具有增速齒輪(13)和中間齒輪(12)，增速齒輪與齒圈嚙合，增速齒輪通過中間齒輪與行星架齒輪嚙合。

基於技術方案二的結構，本發明的技術方案七是：第二動力傳遞機構具有軸杆(11)、增速齒輪(13)、中間齒輪(12)、傳遞齒輪(16)，增速齒輪和中間齒輪固裝在軸杆上，傳遞齒輪與輸入齒輪嚙合或傳遞齒輪與行星架齒輪嚙合；在傳遞齒輪與輸入齒輪嚙合的結構中，增速齒輪與傳遞齒輪嚙合，中間齒輪與行星架齒輪嚙合；在傳遞齒輪與行星架齒輪嚙合的結構中，增速齒輪與輸入齒輪嚙合，中間齒輪與傳遞齒輪嚙合。

基於技術方案二的結構，本發明的技術方案八是：第一動力傳遞機構具有輸入齒輪(3)、傳遞齒輪(16)，輸入齒輪固裝在輸入軸上，輸入齒輪通過傳遞齒輪與齒圈嚙合；第二動力傳遞機構具有增速齒輪(13)和中間齒輪(12)，增速齒輪固裝在輸入軸上，增速齒輪通過中間齒輪與行星架齒輪嚙合。

基於技術方案一的結構，本發明的技術方案九是：第一動力傳遞機構具有依次嚙合連接的輸入齒輪(3)、中間齒輪(12)、傳遞齒輪(16)，輸入齒輪固裝在輸入軸上，傳遞齒輪與齒圈嚙合；第二動力傳遞機構具有增速齒輪(13)，增速齒輪固裝在輸入軸上，增速齒輪與行星架齒輪嚙合。

基於技術方案一的結構，本發明的技術方案十是：第一動力傳遞機構具有嚙合的第一蝸輪(17)、第一蝸杆(18)，第一蝸杆與輸入軸固連為同心軸，第一蝸輪與齒圈固連，第一蝸輪的軸心線與齒圈的軸心線重合；第二動力傳遞機構具有第二蝸杆(20)、軸杆(11)、增速齒輪(13)、中間齒輪(12)，其中，增速齒輪與中間齒輪嚙合，增速齒輪固裝在輸入軸上，中間齒輪固連在軸杆上，第二蝸杆與軸杆固連為同心軸，所述的行星架齒輪是蝸輪，該行星架的蝸輪(19)與第二蝸杆嚙合連接。

基於技術方案一的結構，本發明的技術方案十一是：第一動力傳遞機構具有嚙合的第一錐齒輪(27)、第一傘齒輪(26)，第一錐齒輪固裝在輸入軸上，第一傘齒輪與齒圈固連，第一傘齒輪的軸心線與齒圈的軸心線重合；第二動力傳遞機構具有第二椎齒輪(24)、軸杆(11)、增速齒輪(13)、中間齒輪(12)，其中，增速齒輪與中間齒輪嚙合，增速齒輪固裝在輸入軸上，中間齒輪和第二椎齒輪固裝在軸杆上，所述的行星架齒輪是傘齒輪，該行星架的傘齒輪(25)與第二錐齒輪嚙合連接。

本發明的工作原理是：動力源—輸入軸—第一動力傳遞機構—齒圈—行星齒輪—太陽齒輪—輸出軸構成動力傳遞路徑一；在該路徑中，通過設定的齒輪比，先將輸出軸的旋轉速降低輸至輸出軸，使輸出軸獲得較大旋轉力的工作特性。同一個動力源—輸入軸—第二動力傳遞機構—行星架齒輪—行星架—行星齒輪—太陽齒輪—輸出軸構成動力傳遞路徑二；輸入軸通過第二動力傳遞機構驅動行星架相對於太陽齒輪做同向旋轉(即使各行星齒輪繞太陽齒輪同向公轉，各行星齒輪的輪軸沿齒圈反向旋轉)，從而增加了太陽齒輪的旋轉速，達到為輸出軸增加旋轉速的目的。

本發明的優點是：動力傳遞路徑一能使輸出軸獲得較高旋轉力的工作特性，動力傳遞路徑二能使輸出軸獲得較高旋轉速的工作特性，從而使得本申請增速裝置在同等輸入、輸出旋轉速比的技術條件下，通過一個動力源增加輸出軸的旋轉力或在同等輸入、輸出旋轉力比的技術條件下，通過一個動力源增加輸出軸的旋轉速。

附圖說明

圖1是本發明一種行星齒輪增速裝置的第一種結構示意圖。

圖2是圖1中各齒輪的連接結構放大示意圖。

圖3是圖1中動力傳遞路徑一的結構放大示意圖。

圖4是圖1中動力傳遞路徑二的結構放大示意圖。

圖5是本發明一種行星齒輪增速裝置的串聯使用狀態圖。

圖6是本發明一種行星齒輪增速裝置的第二種結構示意圖。

圖7是圖6中各齒輪的連接結構示意圖。

圖8是本發明一種行星齒輪增速裝置的第三種結構示意圖。

圖9是圖8中動力傳遞路徑二的結構示意圖。

圖10是本發明一種行星齒輪增速裝置的第四種結構示意圖。

圖11是圖10中動力傳遞路徑二的結構示意圖。

圖12是本發明一種行星齒輪增速裝置的第五種結構示意圖。

圖13是圖12中動力傳遞路徑一的結構示意圖。

圖14是圖12中動力傳遞路徑二的結構示意圖。

圖15是本發明一種行星齒輪增速裝置的第六種結構示意圖。

圖16是圖15中動力傳遞路徑一的結構示意圖。

圖17是圖15中動力傳遞路徑二的結構示意圖。

圖18是本發明一種行星齒輪增速裝置的第七種結構示意圖。

圖19是本發明一種行星齒輪增速裝置的第八種結構示意圖。

圖20是本發明一種行星齒輪增速裝置的第九種結構示意圖。

圖21是本發明一種行星齒輪增速裝置的第十種結構示意圖。

圖22是本發明一種行星齒輪增速裝置的力學原理示意圖。

圖23是作用力和反作用力的力學表現示意圖一。

圖24是作用力和反作用力的力學表現示意圖二。

圖中1動力源、2輸入軸、3輸入齒輪、4齒圈、5行星齒輪、6太陽齒輪、7輪軸、8輸出軸、9行星架、10行星架齒輪、11軸杆、12中間齒輪、13增速齒輪、14齒圈的外齒、15齒圈的內齒、16傳遞齒輪、17第一蝸輪、18第一蝸杆、19行星架的蝸輪、20第二蝸杆、21作用力、22反作用力、23殼體、24第二椎齒輪、25行星架的傘齒輪、26第一傘齒輪、27第一錐齒輪。

具體實施方式

一種行星齒輪增速裝置，具有輸出軸8和與動力源1連接的輸入軸2，輸出軸上裝有固連的太陽齒輪6，輸出軸上套裝有轉動的行星架9，行星架上裝有多個轉動連接的行星齒輪5，各行星齒輪與太陽齒輪嚙合連接，各行星齒輪的外側裝有齒圈4，該齒圈的內齒15與各行星齒輪嚙合連接，齒圈通過第一動力傳遞機構與輸入軸動力聯接，行星架上裝有固連的行星架齒輪10，行星架齒輪與行星架、輸出軸為同軸心，行星架齒輪通過第二動力傳遞機構與輸入軸動力聯接，行星架齒輪的轉動方向與齒圈的轉動方向相反。所述的輸入軸與動力源動力聯接，即輸入軸的動力來自動力源，如圖22至圖24所示力的作用是相互的，即所有施加的力都會存在有同樣的反作用的力，本發明是利用作用力和反作用力的原理，使輸出軸相比輸入軸，增加了旋轉力和旋轉速，本發明的主要原理是通過同一個動力源通過第一動力傳遞結構和第二動力傳遞結構使輸出軸的旋轉力和旋轉速同時增加，下面結合附圖進一步闡述本申請一種行星齒輪增速裝置的結構及工作原理。

在圖1-17中，所述的第一動力傳遞機構具有輸入齒輪3，輸入齒輪固裝在輸入軸上，輸入齒輪與齒圈嚙合。以該結構為基礎，第二動力傳遞機構則可以是以下結構中的任意一種：

一：如圖1-4所示：第二動力傳遞機構具有增速齒輪13、中間齒輪12，增速齒輪固裝在輸入軸上，增速齒輪通過中間齒輪與行星架齒輪嚙合。

二：如圖6-7所示：第二動力傳遞機構具有軸杆11、增速齒輪13、中間齒輪12，增速齒輪和中間齒輪固裝在軸杆上，增速齒輪與輸入齒輪嚙合，中間齒輪與行星架齒輪嚙合。

三、如圖8-9所示：第二動力傳遞機構具有軸杆11、增速齒輪13、中間齒輪12，增速齒輪和中間齒輪固裝在軸杆上，增速齒輪與齒圈嚙合，中間齒輪與行星架齒輪嚙合。

四、如圖10-11所示：第二動力傳遞機構具有增速齒輪13和中間齒輪12，增速齒輪與齒圈嚙合，增速齒輪通過中間齒輪與行星架齒輪嚙合。

五、如圖12-17所示：第二動力傳遞機構具有軸杆11、增速齒輪13、中間齒輪12、傳遞齒輪16，增速齒輪和中間齒輪固裝在軸杆上，傳遞齒輪與輸入齒輪嚙合或傳遞齒輪與行星架齒輪嚙合；在傳遞齒輪與輸入齒輪嚙合的結構中，增速齒輪與傳遞齒輪嚙合，中間齒輪與行星架齒輪嚙合；在傳遞齒輪與行星架齒輪嚙合的結構中，增速齒輪與輸入齒輪嚙合，中間齒輪與傳遞齒輪嚙合。

本發明的第一、第二動力傳遞機構還具有其它表現形式：

如圖18所示：第一動力傳遞機構具有輸入齒輪3、傳遞齒輪16，輸入齒輪固裝在輸入軸上，輸入齒輪通過傳遞齒輪與齒圈嚙合；第二動力傳遞機構具有增速齒輪13和中間齒輪12，增速齒輪固裝在輸入軸上，增速齒輪通過中間齒輪與行星架齒輪嚙合。

如圖19所示：第一動力傳遞機構具有依次嚙合連接的輸入齒輪3、中間齒輪12、傳遞齒輪16，輸入齒輪固裝在輸入軸上，傳遞齒輪與齒圈嚙合；第二動力傳遞機構具有增速齒輪13，增速齒輪固裝在輸入軸上，增速齒輪與行星架齒輪嚙合。

如圖20所示：第一動力傳遞機構具有嚙合的第一蝸輪17、第一蝸杆18，第一蝸杆與輸入軸固連為同心軸，第一蝸輪與齒圈固連，第一蝸輪的軸心線與齒圈的軸心線重合；第二動力傳遞機構具有第二蝸杆20、軸杆11、增速齒輪13、中間齒輪12，其中，增速齒輪與中間齒輪嚙合，增速齒輪固裝在輸入軸上，中間齒輪固連在軸杆上，第二蝸杆與軸杆固連為同心軸，所述的行星架齒輪是蝸輪，該行星架的蝸輪19與第二蝸杆嚙合連接。

如圖21所示：第一動力傳遞機構具有嚙合的第一錐齒輪27、第一傘齒輪26，第一錐齒輪固裝在輸入軸上，第一傘齒輪與齒圈固連，第一傘齒輪的軸心線與齒圈的軸心線重合；第二動力傳遞機構具有第二椎齒輪24、軸杆11、增速齒輪13、中間齒輪12，其中，增速齒輪與中間齒輪嚙合，增速齒輪固裝在輸入軸上，中間齒輪和第二椎齒輪固裝在軸杆上，所述的行星架齒輪是傘齒輪，該行星架的傘齒輪25與第二錐齒輪嚙合連接。

如圖20、21中所示的輸入軸和輸出軸呈90°角布置的結構中，所述的蝸輪、蝸杆和錐齒輪、傘齒輪優選準雙曲面齒輪。

上述各部件按常規技術裝配在殼體23或其它支撐件上。上述文中，裝配方式主要表現為：齒輪通過齒輪軸7轉動連接在殼體或支撐件上，輸入軸、輸出軸、軸杆、行星架轉動連接在殼體或支撐件上，齒輪通過軸杆轉動連接在支撐件上。所述的輸出齒輪或傳遞齒輪可以與齒圈的內齒嚙合也可與齒圈的外齒14嚙合。

以往技術中的增速裝置將一個動力源傳遞給輸入軸，輸入軸通過一個動力傳遞路徑同時將旋轉力和旋轉速傳遞給輸出軸，增速的原理是僅靠調節輸入軸和輸出軸間的各齒輪比，通常，一個動力傳遞路徑在提高旋轉速的同時，其旋轉力會降低。

本發明是可廣泛使用在工業和重型機械及汽車相關領域中用於增加動力源輸入的旋轉力和旋轉速的一種行星齒輪增速裝置，即是一種由動力源輸入的旋轉力和旋轉速傳達至輸入軸，輸入軸通過動力傳遞路徑一和動力傳遞路徑二將動力傳遞至輸出軸並增加輸出軸的旋轉力和旋轉速的裝置。使動力源輸入的旋轉力和旋轉速相比輸出軸的旋轉力和旋轉速有所增加的增速裝置即是本案的申請目的。原有技術的增速裝置是旋轉速增加、旋轉力下降的增速裝置，本申請的增速裝置是旋轉速和旋轉力同時增加的增速裝置。

動力傳遞路徑一：輸入軸(動力源)將動力通過輸入軸傳輸給輸入齒輪，輸入齒輪將輸入的旋轉力傳遞至齒圈的內齒。傳遞至齒圈內齒的旋轉力轉動和齒圈內齒嚙合的多個行星齒輪上，使行星齒輪繞自身的輪軸進行旋轉。輸入至行星齒輪的旋轉力通過與多個行星齒輪嚙合的太陽齒輪傳遞給輸出軸，完成動力傳遞路徑一。在該路徑中，動力源輸入的輸入齒輪的齒數、齒圈的內、外齒數、行星齒輪的齒數、太陽齒輪齒數的調整，是輸出軸的旋轉力可以增加或減少或不變的關鍵，即通過調節上述五種齒輪的齒輪比，得到輸出軸旋轉力變化的工作特性。

例如：動力源輸入的旋轉力100Nm時，輸入齒輪的齒數10T÷齒圈外齒的齒數100T×齒圈內齒的齒數100T÷太陽齒輪的齒數10T＝1，即輸出的旋轉力100Nm。

又例如：動力源輸入的旋轉力100Nm時，輸入齒輪的齒數10T×齒圈內齒的齒數100T÷太陽齒輪的齒數20T＝0.5，即輸出軸的旋轉力為200Nm。

動力傳遞路徑二：(註：動力傳遞路徑二是用於調整輸出軸的旋轉速。)

原理是：使用同一個輸入軸(即同一個動力源)經過該路徑，將動力傳遞給行星架齒輪。輸入軸—增速齒輪—中間齒輪—行星架齒輪。傳遞給增速齒輪的旋轉力再通過中間齒輪驅動行星架齒輪旋轉。行星架齒輪的旋轉力通過行星架傳遞至各行星齒輪的輪軸上，驅動多個行星齒輪沿齒圈內齒繞太陽齒輪公轉。行星架的旋轉方向與齒圈內齒的旋轉方向相反，反方向轉動時，根據齒圈內齒與太陽齒輪的比例，輸出轉速加大，從而增加輸出軸的旋轉速。齒圈內齒的齒數100T÷太陽齒輪的齒數10T＝行星架轉動一圈時，行星齒輪公轉一圈，輸出軸增加11圈。行星齒輪旋轉時產生的旋轉力傳遞給太陽齒輪，與動力傳遞路徑一的旋轉速結合後會增加輸出軸的旋轉速。在該過程中，通過調整增速齒輪的齒數和行星架齒輪的齒數來調整動力源輸入的旋轉速，使輸出軸的旋轉速增加。

當需要輸入軸的旋轉方向和輸出軸的旋轉方向相同時，將動力傳遞路徑2中的中間齒輪和增速齒輪和行星架齒輪連結即可。當需要輸入軸的旋轉方向和輸出軸的旋轉方向相反時，中間齒輪和動力傳遞路徑1中的輸入齒輪和齒圈外齒連結即可。

如圖5所示：可將多臺本申請一種行星齒輪增速裝置串聯使用，從而可以得到多級旋轉速、旋轉力增加的動力傳遞路徑。將2個以上(複數)一種行星齒輪增速裝置進行動力聯接，得到較大的旋轉速和旋轉力的輸出特徵。

輸入軸的旋轉力通過輸入齒輪轉動齒圈，使與齒圈內齒嚙合的多個行星齒輪驅動太陽齒輪轉動，從而使輸入軸的旋轉力傳遞給輸出軸。還是來自同一個輸入軸的旋轉力和旋轉速，通過行星架齒輪傳遞給行星架，來自輸入軸的旋轉力和旋轉速再通過與行星架連接的輪軸傳遞給行星齒輪，各行星齒輪以齒圈旋轉方向相反的方式沿齒圈內齒轉動，從而增加太陽齒輪的旋轉速，動力傳遞路徑1的旋轉力和旋轉速傳遞給輸出軸，能增加輸出軸的旋轉力和旋轉速。所述的動力傳遞路徑一和動力傳遞路徑二的動力匯合後，能夠增加輸出軸的旋轉速和旋轉力。齒圈旋轉方向與行星架的旋轉方向相反能增加旋轉速，從而增加輸出軸的旋轉速。

原有的行星齒輪增速裝置或減速器是固定行星架上的行星齒輪沿齒圈內齒自轉，將輸入軸的旋轉力和旋轉速傳遞給太陽齒輪，最終由輸出軸輸出的結構，是一種旋轉力和旋轉速呈反比的動力裝置。本申請通過一個動力源輸入軸帶動行星架一同旋轉，使各行星齒輪沿太陽齒輪公轉，各行星齒輪的公轉方向與齒圈的旋轉方向相反，各行星齒輪的自轉方向與齒圈的旋轉方向相同，如圖22至圖24中所示，根據作用力21和反作用力22的原理，齒圈內齒圍繞行星齒輪轉動時，行星齒輪產生一個反作用力，此時，用較少的力即可驅動行星架反轉，從而獲得增加旋轉速的技術效果，由此產生齒圈與太陽齒輪的齒數比例增加，旋轉力加大。從而使旋轉速和旋轉力同時增加。

輸出軸的旋轉力增加由動力傳遞路徑一產生。輸出軸的旋轉速增加由動力傳遞路徑二產生。可在不增加輸入軸旋轉力的條件下，也能實現增加輸出軸旋轉速的2倍，並在不增加輸入軸旋轉速的情況下也能增加輸出軸的旋轉力。

以往技術中：當輸入軸的旋轉力為100Nm，旋轉速為1000rpm時，輸出軸的旋轉速是2倍，即輸出軸的旋轉速是2000rpm，旋轉力為1/2即50Nm。本發明是一種旋轉力和旋轉速分別通過各自路徑增加的裝置，即旋轉力和旋轉速是分開實現增加的，所以當動力輸出軸的旋轉速2000rpm，旋轉力是100Nm

因此，本申請的一種行星齒輪增速裝置適用於工業動力傳輸裝置和交通工具，如汽車，兩輪車輛，三輪汽車，電動汽車，風力發電機和船舶等現代動力傳動裝置中使用，用於增速。