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一種多行星輪傳動機構(gòu)的制作方法

文檔序號:12707030閱讀:508來源:國知局
一種多行星輪傳動機構(gòu)的制作方法與工藝

本發(fā)明涉及齒輪傳動技術(shù)領域,尤指一種多行星輪傳動機構(gòu)。



背景技術(shù):

行星輪系傳動具有傳動比大、體積小等特點,在風電、冶金、軍工等重要工業(yè)部門得到了應用,特別是風電行業(yè),基本80%的風電增速齒輪箱都采用了行星輪傳動,隨著風力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,風電齒輪箱傳遞的功率也在不斷的提高,對齒輪箱的可靠性和重量都提出了更高的要求。

目前在風電齒輪箱中使用的行星輪系,基本上是采用3分流的行星傳動結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)在太陽輪浮動的情況下能夠使得載荷在3個行星輪之間均勻分布。但是隨著齒輪箱傳遞功率的升高,這種3分流的行星輪系對于減少齒輪箱重量的效果不明顯,需要采用更多分流數(shù)目的行星輪設計,使得行星輪系傳遞的功率密度更高,進而降低齒輪箱的重量。目前采用3分流的行星輪傳動的主要原因:一是行星架采用雙輻板設計,在圓周方向上的一些空間用來連接兩個輻板,行星輪的數(shù)量受到這部分空間的限制;二是在行星輪系傳動比較大時,行星輪比較大,在圓周方向上會干涉,因此無法擺放更多的行星輪。同樣的在3分流或者多分流的行星輪系設計時,如果太陽輪太小會造成行星輪之間發(fā)生干涉,這限制了行星輪系的傳動比。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種多行星輪傳動機構(gòu),以克服現(xiàn)有的行星輪機構(gòu)在分流數(shù)目和傳動比受限制的不足。

為了達到本發(fā)明目的,本發(fā)明提供了一種多行星輪傳動機構(gòu),包括:太陽輪、齒圈和行星架,還包括:

多個行星輪組,每個行星輪組至少包括兩個齒輪,所述齒輪均安裝于所述行星架上,能夠相對于行星架轉(zhuǎn)動,所述行星輪組的兩端分別與所述太陽輪和所述齒圈嚙合。

可選地,所述行星輪組中的齒輪相互嚙合傳動。

可選地,所述每個行星輪組中齒輪的齒數(shù)和大于等于其中zr為所述齒圈的齒數(shù),zs為所述太陽輪的齒數(shù)。

可選地,所述每個行星輪組的齒輪參數(shù)相同或者不同。

可選地,所述齒輪參數(shù)包括如下參數(shù)中的一種或多種組合:齒輪的齒數(shù)、齒輪的位置。

可選地,所述每個行星輪組在太陽輪和齒圈之間的圓周上按照任意角度分布。

可選地,所述行星輪組的數(shù)目至少為三個。

本發(fā)明實施例包括:一種多行星輪傳動機構(gòu),包括:太陽輪、齒圈和行星架和多個行星輪組,每個行星輪組至少包括兩個齒輪,所述齒輪均安裝于所述行星架上,能夠相對于行星架轉(zhuǎn)動,所述行星輪組的兩端分別與所述太陽輪和所述齒圈嚙合。通過本發(fā)明實施例,由于將原行星輪拆分成了多個齒輪,在圓周方向上節(jié)約了很多空間,能夠設計更多的行星輪分流數(shù)目,增加行星輪系傳遞的功率密度,從而減少齒寬,進一步能夠增加載荷在齒面分布的均勻性,也能夠使得齒輪箱的結(jié)構(gòu)更加緊湊。

進一步地,由于行星輪組由齒數(shù)比較小的齒輪組成,小齒輪之間在圓周方向上不易干涉,因此能夠減少太陽輪的齒數(shù),進而增大行星輪系的傳動比。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述,并且,部分地從說明書中變得顯而易見,或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明技術(shù)方案的進一步理解,并且構(gòu)成說明書的一部分,與本申請的實施例一起用于解釋本發(fā)明的技術(shù)方案,并不構(gòu)成對本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

圖1為本發(fā)明實施例一當用兩個齒輪組成的行星輪組代替原行星輪,兩個齒輪齒數(shù)和大于原行星輪齒數(shù),且分流數(shù)目為4時的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2為本發(fā)明實施例一當用兩個齒輪組成的行星輪組代替原行星輪,兩個齒輪齒數(shù)和等于原行星輪齒數(shù),且分流數(shù)目為4時的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3為本發(fā)明實施例二當用3個齒輪組成的行星輪組代替原行星輪,3個齒輪的齒數(shù)和等于原行星輪的齒數(shù),且分流數(shù)目為4時的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白,下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。需要說明的是,在不沖突的情況下,本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。

本發(fā)明實施例提出一種多行星輪傳動機構(gòu),包括:太陽輪、齒圈、行星架和多個行星輪組,每個行星輪組至少包括兩個齒輪,所述齒輪均安裝于所述行星架上,能夠相對于行星架轉(zhuǎn)動,所述行星輪組的兩端分別與所述太陽輪和所述齒圈嚙合。

發(fā)明實施例通過將行星輪用多個小齒輪組成的行星輪組替代,從而可以增加行星輪系的分流數(shù)目,進而提高行星輪系的功率密度,并且能夠提高行星輪系的傳動比。

在本發(fā)明實施例中,所述行星輪組中的齒輪相互嚙合傳動。例如,若行星輪組包括兩個齒輪,第一齒輪和第二齒輪,則第一齒輪和第二齒輪嚙合傳動;若行星輪組包括三個齒輪,第一齒輪、第二齒輪和第三齒輪,則第一齒輪和第二齒輪嚙合傳動,第二齒輪和第三齒輪嚙合傳動;若行星輪組包括四個齒輪,第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪和第四齒輪,則第一齒輪和第二齒輪嚙合傳動,第二齒輪和第三齒輪嚙合傳動;第三齒輪和第四齒輪嚙合傳動,等等。

現(xiàn)有技術(shù)中,采用行星輪(為便于區(qū)別,本文稱為原行星輪)的方式,原行星輪的齒數(shù)為其中zr為所述齒圈的齒數(shù),zs為所述太陽輪的齒數(shù)。在本發(fā)明實施例中,采用行星輪組替代原行星輪的方式,其中所述每個行星輪組中齒輪的齒數(shù)和大于等于原行星輪的齒數(shù),即:大于等于為了使得結(jié)構(gòu)更加緊湊并且齒輪箱的重量更輕,這些齒輪的齒數(shù)和可以設計為等于原行星輪的齒數(shù)。當行星輪組的齒數(shù)和等于原行星輪的齒數(shù)時,行星輪組的各個齒輪和太陽輪的中心在一條直線上。

在本發(fā)明實施例中,所述每個行星輪組的齒輪參數(shù)相同或者不同,即可以獨立配置。

在本發(fā)明實施例中,所述齒輪參數(shù)包括如下參數(shù)中的一種或多種組合:齒輪的齒數(shù)、齒輪的位置。

在本發(fā)明實施例中,行星輪組的分布可以在圓周方向上按照任意角度分布,即可以在圓周方向上均布,也可以選擇其它角度分布。

行星輪組的數(shù)目即是行星輪系的分流數(shù)目,在本發(fā)明實施例中,所述行星輪組的數(shù)目至少為三個。

所述的行星輪傳動機構(gòu)的三個傳動要素為太陽輪、齒圈和行星架,當其中一個傳動要素固定時,其余兩個傳動要素分別為輸入軸和輸出軸。

本發(fā)明實施例主要分為兩種情況:一是行星輪組由偶數(shù)個齒輪組成,二是行星輪組由奇數(shù)個齒輪組成。本發(fā)明提供的實施例采用2個齒輪代表偶數(shù)個齒輪組成行星輪組的情況,采用3個齒輪代表奇數(shù)個齒輪組成行星輪組的情況。

當行星輪組由偶數(shù)個齒輪組成時,行星輪系的傳遞公式為:

式中ωs是太陽輪的轉(zhuǎn)速,ωc是行星架的轉(zhuǎn)速,ωr是齒圈的轉(zhuǎn)速,zr是齒圈的齒數(shù),zs是太陽輪的齒數(shù)。

當行星輪組由奇數(shù)個齒輪組成時,行星輪系的傳遞公式為:

式中ωs是太陽輪的轉(zhuǎn)速,ωc是行星架的轉(zhuǎn)速,ωr是齒圈的轉(zhuǎn)速,zr是齒圈的齒數(shù),zs是太陽輪的齒數(shù)。

實施例一

參見圖1和圖2,本發(fā)明實施例的多行星輪傳動機構(gòu)包括太陽輪5、行星架3、齒圈4和4個行星輪組,行星輪組由兩個齒輪(第一齒輪11和第二齒輪12)組成,第一齒輪11和第二齒輪12安裝在行星架上3,能夠相對于行星架3自由旋轉(zhuǎn),第一齒輪11分別和齒圈4、第二齒輪12嚙合,第二齒輪12分別和太陽輪5和第一齒輪11嚙合。太陽輪5的齒數(shù)為zs,齒圈4的齒數(shù)為zr,第一齒輪11的齒數(shù)為zp1,第二齒輪12的齒數(shù)為zp2,圖1中第一齒輪11和第二齒輪12的齒數(shù)和大于原行星輪的齒數(shù),圖2中第一齒輪11和第二齒輪12的齒數(shù)和等于原行星輪的齒數(shù),相對于圖1中的行星輪系,圖2中的行星輪系結(jié)構(gòu)更加緊湊質(zhì)量更輕。如果采用一個行星輪的設計(見圖1和圖2中的虛線),行星輪之間產(chǎn)生干涉,無法采用4分流結(jié)構(gòu);而將原行星輪用兩個齒輪替代后,由于原行星輪用兩個小齒輪代替,在圓周方向上不產(chǎn)生干涉,因此能夠采用4分流結(jié)構(gòu)。

若行星架3固定,則行星輪系的傳動比為:

傳動比為正,說明輸出轉(zhuǎn)速與輸入轉(zhuǎn)速方向相同,傳動比與行星輪組兩個齒輪的齒數(shù)無關,傳動比只與齒圈4和太陽輪5的齒數(shù)相關,由于小齒輪在圓周方向上不易干涉,能夠設計更小齒數(shù)的太陽輪5從而提高傳動比。

若齒圈4固定,則行星輪系的傳動比為:

傳動比為負,說明輸出轉(zhuǎn)速與輸入轉(zhuǎn)速方向相反,傳動比與行星輪組兩個齒輪的齒數(shù)無關,傳動比只與齒圈4和太陽輪5的齒數(shù)相關,由于小齒輪在圓周方向上不易干涉,能夠設計更小齒數(shù)的太陽輪5從而提高傳動比。

若太陽輪5固定,則行星輪系的傳動比為:

傳動比為負,說明輸出轉(zhuǎn)速與輸入轉(zhuǎn)速方向相反,傳動比與行星輪組兩個齒輪的齒數(shù)無關。

實施例二

參見圖3,本發(fā)明實施例的多行星輪傳動機構(gòu),包括太陽輪5、齒圈4、行星架3和4個行星輪組,行星輪組由3個齒輪(第一齒輪11、第二齒輪12和第三齒輪13)組成,3個齒輪安裝在行星架3上,能夠相對于行星架3自由旋轉(zhuǎn),第一齒輪11分別和齒圈4、第二齒輪12嚙合,第二齒輪12分別和第一齒輪11、第三齒輪13嚙合,第三齒輪3分別和太陽輪5和第二齒輪12嚙合。太陽輪5的齒數(shù)為zs,齒圈4的齒數(shù)為zr,第一齒輪11的齒數(shù)為zp1,第二齒輪12的齒數(shù)為zp2,第三齒輪13的齒數(shù)為zp3,第一齒輪11、第二齒輪12和第三齒輪13的齒數(shù)和等于原行星輪的齒數(shù)。如果采用一個行星輪的設計(見圖3中的虛線),行星輪之間產(chǎn)生干涉,無法采用4分流結(jié)構(gòu);而將原行星輪用3個齒輪替代后,由于原行星輪用3個小齒輪代替,小齒輪在圓周方向上不產(chǎn)生干涉,因此能夠采用4分流結(jié)構(gòu)。相對于圖2中采用2個齒輪組成的行星輪組,圖3中采用了3個齒輪替代原行星輪,由于齒輪更小,在圓周方向上更加不易干涉,因此能夠設計更多的行星輪組數(shù)目或者分流數(shù)目,從而進一步增大功率傳遞密度,減輕齒輪箱的重量。

若行星架3固定,則行星輪系的傳動比為:

傳動比為負,說明輸出轉(zhuǎn)速與輸入轉(zhuǎn)速方向相反,傳動比與行星輪組3個齒輪的齒數(shù)無關,同實施例一中的傳動比對比可知:在兩種情況下,傳動比的絕對值相等而符號相反。

若齒圈4固定,則行星輪系的傳動比為:

傳動比為正,說明輸出轉(zhuǎn)速與輸入轉(zhuǎn)速方向相同,傳動比與行星輪組3個齒輪的齒數(shù)無關,同實施例一中的傳動比對比可知:在兩種情況下,實施例二中的傳動比絕對值大于實施例一中的傳動比,并且傳動比的符號相反。

若太陽輪5固定,則行星輪系的傳動比為:

傳動比為正,說明輸出轉(zhuǎn)速與輸入轉(zhuǎn)速方向相同,傳動比與行星輪組3個齒輪的齒數(shù)無關,同實施例一中的傳動比對比可知:在兩種情況下,實施例二中的傳動比絕對值小于實施例一中的傳動比,并且傳動比的符號相反。

綜上所述,本發(fā)明實施例由于采用了多個小齒輪代替原行星輪,在圓周方向上節(jié)約了很多空間,并且小齒輪之間在圓周方向上不易干涉,因此能夠設計更多的行星輪分流數(shù)目(行星輪組數(shù)目),從而提高行星輪系傳遞的功率密度,減輕齒輪箱的重量;由于小齒輪之間在圓周方向上不易干涉,因此能夠設計齒數(shù)更小的太陽輪從而提高行星輪傳動機構(gòu)的傳動比。

雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上,但所述的內(nèi)容僅為便于理解本發(fā)明而采用的實施方式,并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬領域內(nèi)的技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下,可以在實施的形式及細節(jié)上進行任何的修改與變化,但本發(fā)明的專利保護范圍,仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準。

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