專利名稱：同軸對轉(zhuǎn)高速行星齒輪傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單輸入雙輸出的同軸對轉(zhuǎn)高速行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在一些船舶等裝備上需要同軸對轉(zhuǎn)的雙螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)，要求兩個螺旋槳具有轉(zhuǎn)向相反、速率和轉(zhuǎn)矩相等，以消除轉(zhuǎn)矩對其平衡狀態(tài)和控制精度帶來影響。為了實現(xiàn)同軸對轉(zhuǎn)功能，目前已有推進(jìn)系統(tǒng)采用以下兩種方法一是采用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)分別驅(qū)動兩個螺旋槳，其中電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子作相反方向旋轉(zhuǎn)，通過控制器完成對電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)。該種方案采用轉(zhuǎn)速在2000轉(zhuǎn)/分左右的電機(jī)，因此電機(jī)的體積和重量大；二是采用動力源的單輸出，通過錐齒輪分動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)同軸對轉(zhuǎn)功能。但由于錐齒輪分動機(jī)構(gòu)不具備減速增扭功能，同時其低制造精度和較大的振動噪聲，不適用于高速動力傳動系統(tǒng)中。
同時為了提高推進(jìn)系統(tǒng)的功率密度，即在盡可能小的體積和重量的條件下傳遞盡可能大的功率，轉(zhuǎn)速在10000轉(zhuǎn)/分以上的高速單轉(zhuǎn)子電機(jī)成為目前推進(jìn)系統(tǒng)急需的方案。為了適應(yīng)高速電機(jī)的需要，這就要求一種傳動機(jī)構(gòu)將高速電機(jī)的單輸出通過分流增扭來驅(qū)動同軸對轉(zhuǎn)的雙螺旋槳，但現(xiàn)有技術(shù)還沒有可行的技術(shù)解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種單輸入雙輸出的對轉(zhuǎn)高速行星齒輪減速裝置，通過這種減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)對功率單輸入、兩個輸出功率等值、兩個輸出轉(zhuǎn)速大小相等方向相反，并避免功率循環(huán)，使該裝置機(jī)構(gòu)簡單、重量輕、結(jié)構(gòu)可靠，傳動效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)精度高。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案采用分流差動傳動機(jī)構(gòu)，通過一個定軸輪系的分流和一個差動輪系的差動合成，實現(xiàn)同軸對轉(zhuǎn)功能。其具體技術(shù)方案如下同軸對轉(zhuǎn)高速行星齒輪傳動裝置，包括箱體和置于箱體內(nèi)的輸入軸、齒輪傳動機(jī)構(gòu)和輸出軸，其中輸入軸通過軸承支承在箱體上，外端通過平鍵與動力源連接，箱體內(nèi)的部分帶有直齒，形成定軸輪系太陽輪，還帶有差動輪系的輸入花健，輸入軸將高速電機(jī)的輸出動力分別傳遞給定軸輪系和動軸輪系構(gòu)，成動力輸入單元。
齒輪傳動機(jī)構(gòu)由定軸輪系和動軸輪系構(gòu)成，定軸輪系由定軸輪系太陽輪、定軸輪系行星軸、深溝球軸承、定軸系行星輪和內(nèi)齒圈構(gòu)成；定軸系行星軸支承在箱體上，定軸系行星輪通過深溝球軸承支承在定軸系行星軸上，定軸系行星輪與內(nèi)齒圈嚙合；差動輪系由差動輪系太陽輪、差動輪系行星軸、差動輪系行星輪、深溝球軸承和內(nèi)齒圈構(gòu)成；差動輪系太陽輪通過花鍵與輸入軸相連，差動輪系行星輪通過兩個深溝球軸承支承在差動輪系行星軸上，差動輪系行星軸通過螺栓與輸出行星架連接，輸出空心軸通過螺栓與內(nèi)齒輪圈連接，并通過軸承支撐在箱蓋上。
本裝置按照定軸系和行星軸系的傳動比關(guān)系，通過定軸輪系太陽輪和差動輪系輸入花鍵輸入功率分流到定軸系行星輪和差動輪系太陽輪。通過定軸齒輪嚙合關(guān)系，定軸系行星輪帶動內(nèi)齒輪圈轉(zhuǎn)動，將定軸系行星輪的功率傳遞給內(nèi)齒圈。通過行星齒輪嚙合關(guān)系，差動輪系太陽輪帶動差動輪系行星輪、輸出行星架和內(nèi)齒圈做相反方向的轉(zhuǎn)動，將差動輪系的輸入功率分別傳遞給輸出行星架和內(nèi)齒圈。輸出行星架直接帶動外負(fù)載轉(zhuǎn)動，通過輸出行星架的輸出軸將功率傳遞給負(fù)載。來自于定軸輪系的功率和差動輪系的部分功率在內(nèi)齒圈進(jìn)行功率合成，通過輸出空心軸傳遞給另一外負(fù)載。
由于采用上述方案，可在減小變速器外型尺寸和整體重量的情況下，實現(xiàn)能源單輸入雙輸出的減速增扭功能，能夠滿足高速傳動性能的要求，具有高傳動效率、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、振動噪聲低，同時保證傳動機(jī)構(gòu)與外界介質(zhì)和電機(jī)之間具有可靠的密封等優(yōu)點，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和通用性。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的原理圖。
圖1中1-平鍵；2-箱體；3-帶密封軸承；4-輸入軸；5-定軸輪系行星軸；6-深溝球軸承；7-定軸系行星輪；8-差動輪系太陽輪；9-差動輪系行星軸；10-差動輪系行星輪；11-深溝球軸承；12-內(nèi)齒輪圈；13-輸出空心軸；14-輸出行星架；15-V型頂；16-太陽輪定位塊；17-密封圈；18-雙列深溝球軸承；19-深溝球軸承；20-箱蓋；21-透蓋；22-密封圈；23-密封圈。
圖2中Z1-定軸輪系太陽輪齒數(shù)；Z2-定軸輪系行星輪齒數(shù)；Z3-內(nèi)齒圈齒數(shù)；Z5-差動輪系太陽輪齒數(shù)；Z4-差動輪系行星輪齒數(shù)；ω1-本齒輪機(jī)構(gòu)的輸入轉(zhuǎn)速；ω2-本齒輪機(jī)構(gòu)的輸出轉(zhuǎn)速1；ω3-本齒輪機(jī)構(gòu)的輸出轉(zhuǎn)速2；T1-本齒輪機(jī)構(gòu)的輸入轉(zhuǎn)矩；T2-本齒輪機(jī)構(gòu)的輸出轉(zhuǎn)矩1；T3-本齒輪機(jī)構(gòu)的輸出轉(zhuǎn)矩2。
具體實施例方式
同軸對轉(zhuǎn)高速行星齒輪傳動裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，輸入軸4通過帶密封軸承3支承在箱體2上，外端通過平鍵1與動力源連接，箱體內(nèi)的部分帶有直齒，形成定軸輪系太陽輪，還帶有差動輪系的輸入花健。箱體內(nèi)的齒輪傳動機(jī)構(gòu)由定軸輪系和動軸輪系構(gòu)成，定軸輪系由定軸輪系太陽輪(在輸入軸4上)、定軸輪系行星軸5、深溝球軸承6、定軸系行星輪7和內(nèi)齒圈12構(gòu)成。定軸輪系行星軸5左端與箱體2通過過盈配合，右端通過壓板及螺釘相連，實現(xiàn)了深溝球軸承的軸向定位。定軸系行星輪7通過深溝球軸承6支承在定軸系行星軸5上，定軸系行星輪7與內(nèi)齒圈12嚙合。差動輪系由差動輪系太陽輪8、差動輪系行星軸9、差動輪系行星輪10、深溝球軸承11和內(nèi)齒圈12構(gòu)成。差動輪系太陽輪8通過輸入漸開線花鍵與輸入軸4相連，同時通過V型頂15和太陽輪定位塊16的錐面接觸關(guān)系，實現(xiàn)了差動輪系太陽輪8的徑向浮動和軸向定位，降低了差動輪系行星輪9的載荷不均勻性和差動輪系的振動噪聲。差動輪系行星輪10通過兩個深溝球軸承11支承在差動輪系行星軸9上，差動輪系行星軸9與深溝球軸承11相連，右端通過螺釘固定在輸出行星架14上，輸出空心軸13通過螺栓與內(nèi)齒輪圈12連接，并通過深溝球軸承19支撐在箱蓋20上。雙列深溝球軸承18和深溝球軸承19實現(xiàn)了輸出行星架14和輸出空心軸14的徑向和軸向定位。輸出行星架14上的雙列深溝球軸承18使差動輪系行星輪10具有一定擺動幅度，實現(xiàn)差動輪系的均載。
本裝置通過平鍵1將動力源的運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩傳遞給輸入軸4，其中一部分功率經(jīng)定軸輪系行星輪7傳遞給內(nèi)齒圈12，另一部分功率經(jīng)輸入花鍵傳遞給差動輪系太陽輪8。差動輪系太陽輪8帶動差動輪系行星輪9作行星運(yùn)動，差動輪系行星輪9驅(qū)動輸出行星架14和內(nèi)齒圈12作旋向相反的周轉(zhuǎn)運(yùn)動。差動輪系的部分功率通過輸出行星架14驅(qū)動負(fù)載，差動輪系的部分功率流和來自定軸輪系的功率流在內(nèi)齒圈合成，通過輸出空心軸13驅(qū)動另一負(fù)載。
本裝置中，太陽輪定位塊16與差動輪系太陽輪8通過螺栓連接，與輸出行星架14通過密封圈17相連。安裝在透蓋21上的密封圈23、輸出空心軸13內(nèi)孔上的密封圈22起密封作用，將本齒輪傳動機(jī)構(gòu)與外負(fù)載分隔開，同時輸入軸上帶密封軸承將本齒輪傳動機(jī)構(gòu)與動力源分隔開，實現(xiàn)了將齒輪機(jī)構(gòu)的潤滑油密封在本設(shè)計機(jī)構(gòu)內(nèi)，外面介質(zhì)也不能進(jìn)入本設(shè)計機(jī)構(gòu)。
通過對原理圖2上的定軸輪系太陽輪齒數(shù)Z1、行星輪齒數(shù)Z2、內(nèi)齒圈齒數(shù)Z3和差動輪系太陽輪齒數(shù)Z5、行星輪齒數(shù)Z4的匹配設(shè)計，就可實現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速ω2和ω3數(shù)值上相等、旋相反，輸出轉(zhuǎn)速ω2與輸入轉(zhuǎn)速ω1的方向相同，輸出轉(zhuǎn)速ω3與輸入轉(zhuǎn)速ω1的方向相反，同時輸出轉(zhuǎn)矩T2和T3相等。
根據(jù)確定的齒輪機(jī)構(gòu)的齒數(shù)分配關(guān)系和分流轉(zhuǎn)矩關(guān)系，定軸輪系采用兩個行星輪，差動輪系采用三個行星輪。定軸輪系和差動輪系的齒輪為直齒輪，并采用相同的模數(shù)，降低了制造成本。
權(quán)利要求
1.同軸對轉(zhuǎn)高速行星齒輪傳動裝置，包括箱體和置于箱體內(nèi)的輸入軸、齒輪傳動機(jī)構(gòu)和輸出軸，其特征在于輸入軸通過軸承支承在箱體上，外端通過平鍵與動力源連接，箱體內(nèi)的部分帶有直齒，形成定軸輪系太陽輪，還帶有差動輪系的輸入花?。积X輪傳動機(jī)構(gòu)由定軸輪系和動軸輪系構(gòu)成，定軸輪系由定軸輪系太陽輪、定軸輪系行星軸、深溝球軸承、定軸系行星輪和內(nèi)齒圈構(gòu)成；定軸系行星軸支承在箱體上，定軸系行星輪通過深溝球軸承支承在定軸系行星軸上，定軸系行星輪與內(nèi)齒圈嚙合；差動輪系由差動輪系太陽輪、差動輪系行星軸、差動輪系行星輪、深溝球軸承和內(nèi)齒圈構(gòu)成；差動輪系太陽輪通過花鍵與輸入軸相聯(lián)，差動輪系行星輪通過兩個深溝球軸承支承在差動輪系行星軸上，差動輪系行星軸通過螺栓與輸出行星架連接，輸出空心軸通過螺栓與內(nèi)齒輪圈連接，并通過軸承支撐在箱蓋上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸對轉(zhuǎn)高速行星齒輪傳動裝置，其特征在于輸出行星架外圈上安裝有密封圈，支承輸入軸的軸承是帶密封的球軸承。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸對轉(zhuǎn)高速行星齒輪傳動裝置，其特征在于輸出空心軸通過雙列深溝球軸承和深溝球軸承支承，深溝球軸承裝在箱蓋孔上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸對轉(zhuǎn)高速行星齒輪傳動裝置，其特征在于定軸系行星軸通過過盈配合支承在箱體上，定軸系行星輪通過深溝球軸承支承在定軸系行星軸上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種同軸對轉(zhuǎn)高速行星齒輪傳動裝置，包括箱體和置于箱體內(nèi)的輸入軸、齒輪傳動機(jī)構(gòu)和輸出軸。輸入軸外端通過平鍵與動力源連接，箱體內(nèi)的部分帶有直齒，形成定軸輪系太陽輪，還帶有差動輪系的輸入花健。齒輪傳動機(jī)構(gòu)由定軸輪系和動軸輪系構(gòu)成；定軸系行星輪通過軸承支承在定軸系行星軸上，定軸系行星輪與內(nèi)齒圈嚙合；差動輪系太陽輪通過花鍵與輸入軸相連，差動輪系行星輪支承在差動輪系行星軸上，差動輪系行星軸與輸出行星架連接，輸出空心軸與內(nèi)齒輪圈連接。本裝置可在減小變速器外型尺寸和整體重量的情況下，實現(xiàn)能源單輸入雙輸出的減速增扭功能，能夠滿足高速傳動性能的要求，具有高傳動效率、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、振動噪聲低，同時保證傳動機(jī)構(gòu)與外界海水和電機(jī)之間具有可靠的密封等優(yōu)點，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和通用性。
文檔編號F16H3/44GK101021245SQ20071007831
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月21日
發(fā)明者石萬凱, 張慶偉, 胡明輝, 楊立, 陳智祥 申請人:重慶大學(xué), 中國江南航天工業(yè)集團(tuán)林泉電機(jī)廠