一種非圓齒輪行星輪系液壓馬達的製作方法

2023-11-30 10:50:21 4

一種非圓齒輪行星輪系液壓馬達的製作方法
【專利摘要】本發明涉及的一種非圓齒輪行星輪系液壓馬達，具有內齒的周輪、外齒的太陽齒輪、行星圓柱齒輪、配流盤、前、後蓋等。其特徵在於配流孔的位置，齒廓的形狀、各個齒輪的齒數及非圓齒輪輪系的設計結構。經變位設計與離散化處理技術，可對非圓齒輪輪系任意進行設計配伍，達到滿足非圓齒輪行星輪系液壓馬達的實際技術性能參數需要的目的。本發明在工程機械、重型機械、船舶、工具機、航空、航天領域中有廣闊的應用前景。
【專利說明】一種非圓齒輪行星輪系液壓馬達

【技術領域】
[0001] 本發明屬於機械行業液壓基礎元件液壓馬達【技術領域】，涉及一種非圓齒輪行星輪 系低速大扭矩液壓馬達。

【背景技術】
[0002] 本發明涉及的非圓齒輪行星輪系低速大扭矩液壓馬達，是一種集成化、小型化、高 效率、低噪聲、抗汙染、節能的新型液壓馬達產品，在我國被列為國家級重點新產品開發項 目。
[0003] 在本發明以前的國內外現有技術中，較為多見的低速大扭矩液壓馬達，主要是柱 塞式、擺線式液壓馬達，其多為高速和中速液壓馬達，在實際應用中基本上都需要採用圓柱 齒輪減速器減速後使用。柱塞式的低速液壓馬達體積較大、耐汙染能力較差、結構複雜。 1
[0004] 非圓齒輪低速大扭矩液壓馬達，早在上個世界70年代的專利文獻中就有過報導， 如1971年波蘭的151883號專利、1972年美國的3852002號專利、1990年中國的90104412. 1 號專利申請等。上述專利技術，對非圓齒輪式液壓裝置的結構設計都提出了大膽的設想，構 思新穎、巧妙。在美國的385200號專利中，提出了一種以三角形齒輪為太陽齒輪（轉子）， 以四方形齒輪為周輪（定子），其間有七個行星圓柱齒輪的液壓動力執行機構，的確不失為 一種極好的構思。但由於該機構的運動規律存在認識上的錯誤，因此某些細節的設計不盡 合理，雖然這種機構可以運轉，但運轉達不到理想效果。此外，由於該機構的配流通道是在 三角形太陽齒輪的兩個側面開有六個槽來實現，這樣對太陽齒輪的強度及行星齒輪與太陽 齒輪的嚙合性都有影響。在這一專利的基礎上，美國對非圓齒輪的輪系進行了擴展，使外齒 的太陽齒輪、內齒的周齒輪、行星圓柱齒輪的配伍有了更多的設計形式。但實際試驗問題很 多，漏油、壓力上不去、轉動不平穩，甚至無法運轉。
[0005] 與此同時，國內還有多家院校和科研機構也都進行了努力和嘗試，至今未見有成 功的樣機問世。為什麼那麼多單位都在研究這樣的機構而未能獲取成功呢？這主要是由於 非圓齒輪的輪繫結構運動規律複雜，同一般圓柱齒輪嚙合傳動相比，設計參數的變量多，自 由度少，對運動規律和實際現象缺乏科學地觀察與分析手段，瞬時運動規律沒有科學的數 學模型或現成的經驗公式可循，認識上存在某些錯覺，帶有主觀性。同時在非圓齒輪的設計 與製造上存在著相當的難度，容積效率同機械效率的矛盾，難以掌握最佳的選擇，理論設計 與實際製造存在很大差距。因而，使得這一極有發展前途的產品遲遲不能問世。
[0006] 針對上述現有技術現狀，本發明在經過多年的潛心研究，對非圓齒輪的設計與制 造提出了新的變位理論、數學 2模型和離散化數學處理方法，並將現代液壓技術、計算機應 用技術同老的齒輪與製造技術結合起來，在對各種非圓輪繫結構進行了大量的受力分析， 仿真分析的基礎上，使這一長期以來人們困惑和未攻破的技術難關迎刃而解。
[0007] 本發明的目的在於，對上述在變位理論指導下離散化數學處理技術設計與製造出 的非圓齒輪行星輪系系列，提供整系列可進入實用的、可產品化的非圓行星輪系低速大扭 矩液壓馬達技術，並使該類馬達在額定工況下性能指標好，總效率高，起動扭矩大，傳動平 穩，噪聲低，密封好，強度大，抗汙染等方面都優於現行各類結構形式的低速大扭矩液壓馬 達。


【發明內容】

[0008] 現將本發明技術解決方案敘述如下：
[0009] 1、本發明涉及的非圓齒輪行星輪系液壓馬達，包括具有內齒的周齒輪、外齒的太 陽齒輪、介於內齒的周輪和外齒的太陽齒輪之間運轉的行星圓柱齒輪、主軸、配流盤、配流 孔、前蓋、後蓋、軸承、密封環等主要零件，該液壓馬達的技術特徵是：
[0010] (1)外齒的太陽齒輪與內齒的周齒輪根據其周邊數可進行多種非圓齒輪行星輪系 的設計，設計時其外齒的太陽齒輪的周邊數至少較內齒的周輪的周邊數少一個；行星圓柱 齒輪的個數是外齒的太陽齒輪與內齒的周輪的周邊數之和，
[0011] (2)內齒的周輪、外齒的太陽齒輪與行星圓柱齒輪嚙合傳動時，相對應的節曲線凹 凸形狀不是唯一的，依據變位設計與離散化處理技術可進行多種形式的調整，調整結果滿 足行星輪系優化設計條件，
[0012] (3)配流孔開在後配流盤上，其個數是內齒的周輪周邊數的2倍，分布在行星齒輪 運動軌跡上且在內齒的周輪長軸的對角線上對稱分布，根據不同的行星輪系，在對角線半 角的20°?70° 3範圍內調整，配流孔的形狀以兩行星圓柱齒輪齒根圓相交重疊部分的梭 型為佳，
[0013] (4)行星圓柱齒輪的齒數根據變位設計與計算，在不同的行星輪系中，可在大於等 於5以上的齒中任意選擇，內齒的周輪和外齒的太陽齒輪的單周期齒數一般較行星齒輪的 齒數少1?5個或多1?10個，
[0014] (5)內齒的周輪、外齒的太陽齒輪、行星圓柱齒輪的齒廓為非標準漸開線齒廓或拋 物線齒廓，齒廓的壓力角在20°?30°之間。
[0015] 2、該非圓齒輪行星輪系液壓馬達的行星輪系中，結構為內齒的周輪、外齒的太陽 齒輪、行星圓柱齒輪的齒廓為非標準漸開線齒廓或者拋物線齒廓時，行星圓柱齒輪與內齒 的周輪、外齒的太陽齒輪嚙合時的重疊係數ε在1< ε <1.08之間，齒頂高係數h,在 0.6?1.6之間，齒根高係數hg *在1?1.8之間，齒頂隙係數在0.2?0.8範圍內，變位 係數各點不相等，齒側隙係數各處相同。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是本發明一個的實施例。

【具體實施方式】
[0017] 現將本發明最簡單的實施例之一結合【專利附圖】

【附圖說明】如下：
[0018] 圖1表不的一種由偏心圓作轉子的太陽齒輪1、由橢圓作為定子的具有內齒的周 輪2,三個行星圓柱齒輪3構成的形式最為簡單的非圓齒輪輪繫結構的液壓馬達。
[0019] 其太陽齒輪的偏心圓半徑R1 = 200mm，偏心距e = 80mm，齒數Z1 = 100 ;
[0020] 其行星圓柱齒輪的半徑R0 = 90mm，行星輪齒數Z0 = 45個，模數m = 4 ;
[0021] 其具有外齒的周輪其橢圓節曲線4的短徑R2min = 300mm，長徑R2max = 460mm, 齒數Z2 = 200,壓力角為20° ;
[0022] 配流盤上的四個配流孔4的位置位於橢圓長軸對角線的45°角上均勻對稱分布；
[0023] 這種非圓齒輪輪繫結構的工況額定壓力可達16MP，總效率90%，容積效率95? 99 %，轉速達0· 2?300轉/分。
[0024] 該實施例的加工設備均為常用設備，加工簡單，成本低廉。
[0025] 本發明同柱塞式、擺線式、葉片式等現有液壓馬達技術相比較，優勢在於排量大， 為圓柱齒輪同體積馬達的3?50倍，瞬時排量均勻，無脈動，無困油現象；製造工藝簡單、成 本低，僅為同類馬達的1/2,抗汙染性能高，100 μ m直徑的雜質都不會發生影響，一般馬達 僅20 μ m雜質就影響工況。此外還具有可靠性高、密封性能好，噪聲低、效率高等優點。
[0026] 本發明產品在工程機械、重型機械、礦山機械、船舶、工具機、航空、航天等領域中有 廣闊的應用前景。
【權利要求】
1. 一種非圓齒輪行星輪系液壓馬達，包括具有內齒的周輪、外齒的太陽齒輪、介於內齒 的周輪和外齒的太陽齒輪之間運轉的行星圓柱齒輪、主軸、配流盤、配流孔、前蓋、後蓋、軸 承、密封環，其特徵在於 ： (1) 外齒的太陽齒輪與內齒的周輪根據其周邊數可進行多種非圓齒輪行星輪系的設 計，設計時其外齒的太陽齒輪的周邊數至少較內齒的周輪的周邊數少一個，行星圓柱齒輪 的個數是外齒的太陽齒輪與內齒的周輪的周邊數之和， (2) 內齒的周輪、外齒的太陽齒輪與行星圓柱齒輪嚙合傳動時，相對應的節曲線凹凸形 狀不是唯一的，依據變位設計與離散化處理技術可進行多種形式的調整，調整結果滿足非 圓齒輪行星輪系優化設計條件， (3) 配流孔開在後配流盤上，配流孔的個數是內齒的周輪周邊數的2倍，分布在行星圓 柱齒輪運動軌跡上且在內齒的周輪長軸的對角線上對稱分布，根據不同的行星輪系，在對 角線半角的20°?70°範圍內調整，配流孔的形狀以兩行星圓柱齒輪齒根圓相交重疊部 分的梭型為佳， (4) 行星圓柱齒輪的齒數根據變位設計與計算，在不同的非圓齒輪行星輪系中，可在大 於等於5以上的齒中任意選擇，內齒的周輪和外齒的太陽齒輪的單周期齒數一般較行星齒 輪的齒數少1?5個或多1?10個， (5) 內齒的周輪、外齒的太陽齒輪、行星圓柱齒輪的齒廓為非標準漸開線齒廓或拋物線 齒廓，齒廓的壓力角在20°?30°之間。
2. 根據權利要求1所述的非圓齒輪行星輪系液壓馬達，其特徵在於： 內齒的周輪、外齒的太陽齒輪、行星圓柱齒輪的齒廓為非標準漸開線齒廓或者拋物 線齒廓時，行星圓柱齒輪與內齒的周輪、外齒的太陽齒輪嚙合時的重疊係數ε在1< ε < 1.08之間，齒頂高係數h在0.6?1.6之間，齒根高係數hg *在1?1.8之間，齒頂隙 係數在0. 2?0. 8範圍內，變位係數各點不相等，齒側隙係數各處相同。
【文檔編號】F03C2/08GK104061117SQ201310087255
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月19日 優先權日:2013年3月19日
【發明者】潘輝 申請人:北京鋒源技術有限公司