一種封閉差動傳動結系統及其功率分流方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種封閉差動傳動結系統及其功率分流方法。它包括太陽輪軸（1）、行星輪（2）、內齒圈（3）、行星架（4）、第一齒輪（5）、第二齒輪（6）、軸（7）、第一齒輪軸（8）、第二齒輪軸（9）和第三齒輪軸（10），太陽輪軸（1）與行星輪（2）嚙合，行星輪（2）分別與行星架（4）和內齒圈（3）配合，第一齒輪（5）設置在行星架（4）上且與第二齒輪（6）嚙合，第二齒輪（6）設置在與第一齒輪軸（8）配合的軸（7）上，第一齒輪軸（8）與第二齒輪軸（9）嚙合，內齒圈（3）與第三齒輪軸（10）配合，第三齒輪軸（10）與第二齒輪軸（9）嚙合。本發(fā)明在雙輸出軸傳動在小的中心距下能輸出大的輸出扭矩及功率。
【專利說明】
一種封閉差動傳動結系統及其功率分流方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種封閉差動傳動結系統及其功率分流方法，尤其涉及一種用于異向平行雙螺桿擠出機傳動裝置中的封閉差動傳動結系統及其功率分流方法。屬于機械傳動技術領域。
【背景技術】
[0002]封閉式差動傳動系統是用固定軸輪系或行星系的兩個中心輪或一個中心輪和轉臂封閉起來的傳動，此類傳動系統由于具有結構緊湊、承載能力大、效率高等優(yōu)點，在一般工業(yè)，尤其是汽車、工程機械和航空工業(yè)的動力傳輸中得到了一定的應用。
[0003]目前，對該類傳動的分析與設計雖已有一些文獻論述，但并未全面系統地總結出其設計計算方法，且目前對封閉差動傳動系統的研究主要是針對單輸入一單輸出結構下其承載能力、封閉功率、計算方法的研究，而針對單輸入一雙輸出結構的雙輸出承載能力的研究以及用封閉差動傳動系統提高雙輸出結構承載能力的研究均未見報道。
[0004]需要在很小的中心距在傳遞大扭矩的需求的一個典型實例是平行雙螺桿平雙擠出機的傳動系統，它不僅需要將電機的轉速降低到擠出機螺桿所需要的轉速，還將輸入軸的功率平均分配到兩根輸出軸上;且需要滿足在一定空間尺寸內達到特定傳動比、轉向異向等轉速和一定中心距約束的雙軸大扭矩輸出的要求，其設計難度大。
[0005]目前國內異向平行雙螺桿擠出機扔在探索試驗試用階段，大部分結構仍然為仿制國外進口傳動系統的設計，但目前現存的各類異向平行雙螺桿擠出機傳動裝置均存在傳遞扭矩低、可靠性差等缺陷。隨著市場對平行雙螺桿擠出機生產效率要求的不斷提高，作為平行雙螺桿擠出機動力傳動部分的齒輪箱也越來越向高扭矩、高轉速、高可靠性方向發(fā)展。因此“設計出滿足市場要氣的國產異向平行雙螺桿擠出機新型傳動系統很有必要，而且非常迫切”(參見《塑料科技》2014年2期“新型異向平行雙螺桿擠出機傳動系統的設計”)。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供了一種封閉差動傳動結系統及其功率分流方法，此結構實現了雙輸出軸傳動在小的中心距下輸出大的輸出扭矩及功率，解決了目前傳動機構輸出扭矩低的問題。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現的:
一種封閉差動傳動結系統及其功率分流方法，其特點是:它包括太陽輪軸、行星輪、內齒圈、行星架、第一齒輪、第二齒輪、軸、第一齒輪軸、第二齒輪軸、第三齒輪軸和支撐架，所述太陽輪軸與行星輪嚙合，行星輪分別與行星架和內齒圈配合轉動，第一齒輪設置在行星架上，第一齒輪與第二齒輪嚙合，第二齒輪設置在軸上，軸與第一齒輪軸配合，第一齒輪軸與第二齒輪軸嚙合，內齒圈通過支撐架與第三齒輪軸配合，第三齒輪軸與第二齒輪軸嚙合。
[0008]—種封閉差動傳動結系統的功率分流方法，由太陽輪軸輸入，太陽輪軸與行星輪嚙合，行星輪通過行星軸帶動行星架和內齒圈轉動，功率分兩路輸出，一路通過行星架輸出，另一路通過內齒圈輸出，行星架的功率通過第一齒輪與第二齒輪嚙合減速，之后一部分經由軸并從第一齒輪軸直接輸出，另一部分分流到第二齒輪軸上，內齒圈的功率通過支撐架與第三齒輪軸的配合輸出至第三齒輪軸，然后第三齒輪軸與第二齒輪軸嚙合將功率輸出至第二齒輪軸，此部分功率與行星輪分流到第二齒輪軸上的功率匯合，最后由第二齒輪軸一起輸出。
[0009]與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明一種封閉差動傳動結系統及其功率分流方法，此機構本身就具有體積小、質量輕、結構緊湊、傳動效率高等優(yōu)點。使得整個機構重量更輕，結構更緊湊。
[0010]2、本發(fā)明一種封閉差動傳動結系統及其功率分流方法，具有承載能力大，功率分流等優(yōu)點。第二齒輪軸的公共齒輪同時受到第一齒輪軸和第三齒輪軸輸出的功，能很好的解決在一定中心距約束條件下，獲得更大的扭矩輸出，與在一定中心距約束條件下，單對齒輪嚙輸出扭矩的傳動方式相比，此封閉差動傳動機構輸出的扭矩，有明顯的優(yōu)勢。
[0011]3、本發(fā)明一種封閉差動傳動結系統及其功率分流方法，由行星架和內齒圈輸出的功率可以通過行星機構齒數的調整，可以任意調配功率。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明一種封閉差動傳動結系統及其功率分流方法的結構示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明功率流方向示意圖。
[0014]圖中:
太陽輪軸I，
行星輪2，
內齒圈3，
行星架4，
第一齒輪5，
第二齒輪6，
軸7，
第一齒輪軸8，
第二齒輪軸9，
第三齒輪軸10，
支撐架11。
【具體實施方式】
[0015]參見圖1，本發(fā)明涉及一種封閉差動傳動結系統及其功率分流方法，它包括太陽輪軸1、行星輪2、內齒圈3、行星架4、第一齒輪5、第二齒輪6、軸7、第一齒輪軸8、第二齒輪軸9、第三齒輪軸10和支撐架11，所述太陽輪軸I與行星輪2嚙合，行星輪2分別與行星架4和內齒圈3配合轉動，第一齒輪5設置在行星架4上，行星架4帶動第一齒輪5轉動，第一齒輪5與第二齒輪6嚙合，第二齒輪6設置在軸7上，第二齒輪6帶動軸7轉動，軸7與第一齒輪軸8配合轉動，第一齒輪軸8與第二齒輪軸9嚙合，內齒圈3通過支撐架11與第三齒輪軸10配合轉動，第三齒輪軸10與第二齒輪軸9嚙合。
[0016]該傳動機構主要由一個差動行星傳動機構和環(huán)形布置的三級平行軸齒輪傳動機構組成。實施方法如下:由太陽輪軸I輸入，與行星輪2嚙合，行星輪2通過行星軸帶動行星架4和內齒圈3轉動。功率分兩路輸出，一路由行星架4輸出，一路由內齒圈3輸出。行星架4一路是通過行星架4上設置的第一齒輪5與第二齒輪6嚙合，減速后由軸7輸出，軸7通過花鍵與第一齒輪軸8聯接，行星架4分流過來的功率，一部分由第一齒輪軸8直接輸出，一部分流到第二齒輪軸9上。內齒圈3—路是通過支撐架11輸出，支撐架11通過花鍵與第三齒輪軸10聯接，第三齒輪軸10與第二齒輪軸9嚙合，內齒圈3輸出的功率與第一齒輪軸8分流過來的功率在第二齒輪軸9處匯合，由第二齒輪軸9一起輸出。
[0017]本實施例中的聯接形式不僅僅可采用花鍵聯接形式，還可以采用其它方式的聯接。
[0018]工作原理:
參見1-2，功率流方向，由太陽輪軸I輸入，帶動行星輪2轉動，功率分兩路，一路由行星架4輸出，一路由內齒圈3輸出。由行星架4輸出的一路，功率傳到軸7上，一部分功率通過第一齒輪軸8直接輸出，一部分功率傳到第二齒輪軸9上。由內齒圈3輸出的一路，功率由內齒圈3直聯的齒輪傳遞到第三齒輪軸10上，第二齒輪軸9同時受到第一齒輪軸8分流的功率流和第三齒輪軸10的功率流，合流后輸出。
[0019]該種傳動結構的速比計算及功率流分配的計算方法如下:
由行星傳動特性可知:
Zl*nl+Z3*n3=n2*(Zl+Z3)(I)
平行軸傳動特性可知:
Z5*n2= _Z6*n5(2)
Z9*n4= -Z10*n3(3)
設Z8/Z9=A,則 n4= _A*n5(4)
將(4)代入(3)得:
A*Z9*n5=Z10*n3(5)
將(5)和(2)代入(I)得:
M總=nl/n5= -((A*Z3*Z9)/(Z10*Z1)+(Ζ6*(Ζ1+Ζ3))/(Z5*Zl))(6)
由功率的計算方法及行星傳動的扭矩分配特性可知:
P2/P3=(n2*(Zl+Z3))/(n3*Z3)(7)
將(2)/(5)可得:
n2/n3=(Z6*Z10)/(A*Z5*Z9)(8)
將(8)式代入(7)式得:
P2/P3=((Z1+Z3)/Z3)*(Z6*Z10/(A*Z5*Z9))(9)
設(Z1+Z3)/Z1=B(10)
則:Z3=Z1*(B-1)(11)
將式(10)、(11)代入(6)式可得:
M總=-((A*(B-1)*(Z9/Z10))+(B*Z6/Z5) )(12)
將式(11)帶入(9)式得:
P2/P3=(B/((B-l)*A))*(Z6*Z10/(Z5*Z9))(13) 設P2/P3=C(14)
將式(14)代入式(13)得:
Z6*Z10=(C*(B-1)*A/B)*(Z5*Z9)(15)
將(12)式整理得:
M總=-(A*(B-1)*Z5*Z9+B*Z6*Z10)/(Z5*Z10)
將式(15)代入得:
M總=-A*(1+C)*(B-1)*(Z9/Z10)(16)
通過公式(13)可知，本機構可以通過調整傳動鏈中得各個齒數比來實現封閉支路中設定的功率比C，通過公式(16)可知本機構的總速比和封閉支路中的功率比C密切相關，這和傳統的封閉行星的傳動比計算有本質的不同，而封閉行星的速比計算均僅僅和齒數比有關，因此本發(fā)明給出了一種全新的封閉差動速比計算方法。
[0020]由上面的計算方法可知，由行星架4和內齒圈3輸出的功率可以通過行星機構齒數的調整，可以任意調配功率。參見圖1，可以由行星架4分配75%的功率至軸7，其中50%的功率通過第一齒輪軸8直接輸出，25%的功率流到第二齒輪軸9上，此部分功率與內齒圈3的輸出至第三齒輪軸10的25%的功率合流，以50%的功率從第二齒輪軸9輸出。第一齒輪軸8和第二齒輪軸9均為50%的功率輸出。調整行星機構的速比，即可調整兩根輸出軸上的功率。
【主權項】
1.一種封閉差動傳動結系統，其特征在于:它包括太陽輪軸(I)、行星輪(2)、內齒圈(3)、行星架(4)、第一齒輪(5)、第二齒輪(6)、軸(7)、第一齒輪軸(8)、第二齒輪軸(9)、第三齒輪軸(10)和支撐架(11)，所述太陽輪軸(I)與行星輪(2)嚙合，行星輪(2)分別與行星架(4)和內齒圈(3)配合轉動，第一齒輪(5)設置在行星架(4)上，第一齒輪(5)與第二齒輪(6)嚙合，第二齒輪(6)設置在軸(7)上，軸(7)與第一齒輪軸(8)配合，第一齒輪軸(8)與第二齒輪軸(9)嚙合，內齒圈(3)通過支撐架(11)與第三齒輪軸(10)配合，第三齒輪軸(10)與第二齒輪軸(9)嚙合。2.—種封閉差動傳動結系統的功率分流方法，其特征在于:由太陽輪軸(I)輸入，太陽輪軸(I)與行星輪(2)嚙合，行星輪(2)通過行星軸帶動行星架(4)和內齒圈(3)轉動，功率分兩路輸出，一路通過行星架(4)輸出，另一路通過內齒圈(3)輸出，行星架(4)的功率通過第一齒輪(5)與第二齒輪(6)嗤合減速，之后一部分經由軸(7)并從第一齒輪軸(8)直接輸出，另一部分分流到第二齒輪軸(9)上，內齒圈(3)的功率通過支撐架(11)與第三齒輪軸(10)的配合輸出至第三齒輪軸(10)，然后第三齒輪軸(10)與第二齒輪軸(9)嚙合將功率輸出至第二齒輪軸(10)，此部分功率與行星輪(2)分流到第二齒輪軸(9)上的功率匯合，最后由第二齒輪軸(9)一起輸出。
【文檔編號】F16H48/10GK105987149SQ201610553297
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年7月14日
【發(fā)明人】杜海新, 王利華, 吳飛, 郭亞玲, 張超范, 夏飛
【申請人】江陰齒輪箱制造有限公司