一种行星齿轮增速装置的制作方法

本发明提供了一种行星齿轮增速装置，属机械领域。

背景技术：

在本技术领域，利用行星齿轮增速时，是将输入轴的动力传递给齿圈，齿圈通过行星齿轮驱动太阳齿轮转动，太阳齿轮带动输出轴转动，在该结构中，行星架是固定的，通过改变行星齿轮中齿轮的齿轮比实现增速的目的，仅通过齿轮比增加输出轴的旋转速，会使输出轴的旋转力有所下降。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种行星齿轮增速装置，该增速装置使用同一个动力源能增加输出轴的旋转速或提高输出轴的旋转力。

本发明的技术方案一是：一种行星齿轮增速装置，具有输出轴(8)和与动力源连接的输入轴(2)，输出轴上装有固连的太阳齿轮(6)，输出轴上套装有转动的行星架(9)，行星架上装有多个转动连接的行星齿轮(5)，各行星齿轮与太阳齿轮啮合连接，各行星齿轮的外侧装有齿圈(4)，该齿圈的内齿(15)与各行星齿轮啮合连接，其特征在于：齿圈通过第一动力传递机构与输入轴动力联接，行星架上装有固连的行星架齿轮(10)，行星架齿轮与行星架、输出轴为同轴心，行星架齿轮通过第二动力传递机构与输入轴动力联接，行星架齿轮的转动方向与齿圈的转动方向相反。

基于技术方案一的结构，本发明的技术方案二是：第一动力传递机构具有输入齿轮(3)，输入齿轮固装在输入轴上，输入齿轮与齿圈啮合。

基于技术方案二的结构，本发明的技术方案三是：第二动力传递机构具有增速齿轮(13)、中间齿轮(12)，增速齿轮固装在输入轴上，增速齿轮通过中间齿轮与行星架齿轮啮合。

基于技术方案二的结构，本发明的技术方案四是：第二动力传递机构具有轴杆(11)、增速齿轮(13)、中间齿轮(12)，增速齿轮和中间齿轮固装在轴杆上，增速齿轮与输入齿轮啮合，中间齿轮与行星架齿轮啮合。

基于技术方案二的结构，本发明的技术方案五是：第二动力传递机构具有轴杆(11)、增速齿轮(13)、中间齿轮(12)，增速齿轮和中间齿轮固装在轴杆上，增速齿轮与齿圈啮合，中间齿轮与行星架齿轮啮合。

基于技术方案二的结构，本发明的技术方案六是：第二动力传递机构具有增速齿轮(13)和中间齿轮(12)，增速齿轮与齿圈啮合，增速齿轮通过中间齿轮与行星架齿轮啮合。

基于技术方案二的结构，本发明的技术方案七是：第二动力传递机构具有轴杆(11)、增速齿轮(13)、中间齿轮(12)、传递齿轮(16)，增速齿轮和中间齿轮固装在轴杆上，传递齿轮与输入齿轮啮合或传递齿轮与行星架齿轮啮合；在传递齿轮与输入齿轮啮合的结构中，增速齿轮与传递齿轮啮合，中间齿轮与行星架齿轮啮合；在传递齿轮与行星架齿轮啮合的结构中，增速齿轮与输入齿轮啮合，中间齿轮与传递齿轮啮合。

基于技术方案二的结构，本发明的技术方案八是：第一动力传递机构具有输入齿轮(3)、传递齿轮(16)，输入齿轮固装在输入轴上，输入齿轮通过传递齿轮与齿圈啮合；第二动力传递机构具有增速齿轮(13)和中间齿轮(12)，增速齿轮固装在输入轴上，增速齿轮通过中间齿轮与行星架齿轮啮合。

基于技术方案一的结构，本发明的技术方案九是：第一动力传递机构具有依次啮合连接的输入齿轮(3)、中间齿轮(12)、传递齿轮(16)，输入齿轮固装在输入轴上，传递齿轮与齿圈啮合；第二动力传递机构具有增速齿轮(13)，增速齿轮固装在输入轴上，增速齿轮与行星架齿轮啮合。

基于技术方案一的结构，本发明的技术方案十是：第一动力传递机构具有啮合的第一蜗轮(17)、第一蜗杆(18)，第一蜗杆与输入轴固连为同心轴，第一蜗轮与齿圈固连，第一蜗轮的轴心线与齿圈的轴心线重合；第二动力传递机构具有第二蜗杆(20)、轴杆(11)、增速齿轮(13)、中间齿轮(12)，其中，增速齿轮与中间齿轮啮合，增速齿轮固装在输入轴上，中间齿轮固连在轴杆上，第二蜗杆与轴杆固连为同心轴，所述的行星架齿轮是蜗轮，该行星架的蜗轮(19)与第二蜗杆啮合连接。

基于技术方案一的结构，本发明的技术方案十一是：第一动力传递机构具有啮合的第一锥齿轮(27)、第一伞齿轮(26)，第一锥齿轮固装在输入轴上，第一伞齿轮与齿圈固连，第一伞齿轮的轴心线与齿圈的轴心线重合；第二动力传递机构具有第二椎齿轮(24)、轴杆(11)、增速齿轮(13)、中间齿轮(12)，其中，增速齿轮与中间齿轮啮合，增速齿轮固装在输入轴上，中间齿轮和第二椎齿轮固装在轴杆上，所述的行星架齿轮是伞齿轮，该行星架的伞齿轮(25)与第二锥齿轮啮合连接。

本发明的工作原理是：动力源—输入轴—第一动力传递机构—齿圈—行星齿轮—太阳齿轮—输出轴构成动力传递路径一；在该路径中，通过设定的齿轮比，先将输出轴的旋转速降低输至输出轴，使输出轴获得较大旋转力的工作特性。同一个动力源—输入轴—第二动力传递机构—行星架齿轮—行星架—行星齿轮—太阳齿轮—输出轴构成动力传递路径二；输入轴通过第二动力传递机构驱动行星架相对于太阳齿轮做同向旋转(即使各行星齿轮绕太阳齿轮同向公转，各行星齿轮的轮轴沿齿圈反向旋转)，从而增加了太阳齿轮的旋转速，达到为输出轴增加旋转速的目的。

本发明的优点是：动力传递路径一能使输出轴获得较高旋转力的工作特性，动力传递路径二能使输出轴获得较高旋转速的工作特性，从而使得本申请增速装置在同等输入、输出旋转速比的技术条件下，通过一个动力源增加输出轴的旋转力或在同等输入、输出旋转力比的技术条件下，通过一个动力源增加输出轴的旋转速。

附图说明

图1是本发明一种行星齿轮增速装置的第一种结构示意图。

图2是图1中各齿轮的连接结构放大示意图。

图3是图1中动力传递路径一的结构放大示意图。

图4是图1中动力传递路径二的结构放大示意图。

图5是本发明一种行星齿轮增速装置的串联使用状态图。

图6是本发明一种行星齿轮增速装置的第二种结构示意图。

图7是图6中各齿轮的连接结构示意图。

图8是本发明一种行星齿轮增速装置的第三种结构示意图。

图9是图8中动力传递路径二的结构示意图。

图10是本发明一种行星齿轮增速装置的第四种结构示意图。

图11是图10中动力传递路径二的结构示意图。

图12是本发明一种行星齿轮增速装置的第五种结构示意图。

图13是图12中动力传递路径一的结构示意图。

图14是图12中动力传递路径二的结构示意图。

图15是本发明一种行星齿轮增速装置的第六种结构示意图。

图16是图15中动力传递路径一的结构示意图。

图17是图15中动力传递路径二的结构示意图。

图18是本发明一种行星齿轮增速装置的第七种结构示意图。

图19是本发明一种行星齿轮增速装置的第八种结构示意图。

图20是本发明一种行星齿轮增速装置的第九种结构示意图。

图21是本发明一种行星齿轮增速装置的第十种结构示意图。

图22是本发明一种行星齿轮增速装置的力学原理示意图。

图23是作用力和反作用力的力学表现示意图一。

图24是作用力和反作用力的力学表现示意图二。

图中1动力源、2输入轴、3输入齿轮、4齿圈、5行星齿轮、6太阳齿轮、7轮轴、8输出轴、9行星架、10行星架齿轮、11轴杆、12中间齿轮、13增速齿轮、14齿圈的外齿、15齿圈的内齿、16传递齿轮、17第一蜗轮、18第一蜗杆、19行星架的蜗轮、20第二蜗杆、21作用力、22反作用力、23壳体、24第二椎齿轮、25行星架的伞齿轮、26第一伞齿轮、27第一锥齿轮。

具体实施方式

一种行星齿轮增速装置，具有输出轴8和与动力源1连接的输入轴2，输出轴上装有固连的太阳齿轮6，输出轴上套装有转动的行星架9，行星架上装有多个转动连接的行星齿轮5，各行星齿轮与太阳齿轮啮合连接，各行星齿轮的外侧装有齿圈4，该齿圈的内齿15与各行星齿轮啮合连接，齿圈通过第一动力传递机构与输入轴动力联接，行星架上装有固连的行星架齿轮10，行星架齿轮与行星架、输出轴为同轴心，行星架齿轮通过第二动力传递机构与输入轴动力联接，行星架齿轮的转动方向与齿圈的转动方向相反。所述的输入轴与动力源动力联接，即输入轴的动力来自动力源，如图22至图24所示力的作用是相互的，即所有施加的力都会存在有同样的反作用的力，本发明是利用作用力和反作用力的原理，使输出轴相比输入轴，增加了旋转力和旋转速，本发明的主要原理是通过同一个动力源通过第一动力传递结构和第二动力传递结构使输出轴的旋转力和旋转速同时增加，下面结合附图进一步阐述本申请一种行星齿轮增速装置的结构及工作原理。

在图1-17中，所述的第一动力传递机构具有输入齿轮3，输入齿轮固装在输入轴上，输入齿轮与齿圈啮合。以该结构为基础，第二动力传递机构则可以是以下结构中的任意一种：

一：如图1-4所示：第二动力传递机构具有增速齿轮13、中间齿轮12，增速齿轮固装在输入轴上，增速齿轮通过中间齿轮与行星架齿轮啮合。

二：如图6-7所示：第二动力传递机构具有轴杆11、增速齿轮13、中间齿轮12，增速齿轮和中间齿轮固装在轴杆上，增速齿轮与输入齿轮啮合，中间齿轮与行星架齿轮啮合。

三、如图8-9所示：第二动力传递机构具有轴杆11、增速齿轮13、中间齿轮12，增速齿轮和中间齿轮固装在轴杆上，增速齿轮与齿圈啮合，中间齿轮与行星架齿轮啮合。

四、如图10-11所示：第二动力传递机构具有增速齿轮13和中间齿轮12，增速齿轮与齿圈啮合，增速齿轮通过中间齿轮与行星架齿轮啮合。

五、如图12-17所示：第二动力传递机构具有轴杆11、增速齿轮13、中间齿轮12、传递齿轮16，增速齿轮和中间齿轮固装在轴杆上，传递齿轮与输入齿轮啮合或传递齿轮与行星架齿轮啮合；在传递齿轮与输入齿轮啮合的结构中，增速齿轮与传递齿轮啮合，中间齿轮与行星架齿轮啮合；在传递齿轮与行星架齿轮啮合的结构中，增速齿轮与输入齿轮啮合，中间齿轮与传递齿轮啮合。

本发明的第一、第二动力传递机构还具有其它表现形式：

如图18所示：第一动力传递机构具有输入齿轮3、传递齿轮16，输入齿轮固装在输入轴上，输入齿轮通过传递齿轮与齿圈啮合；第二动力传递机构具有增速齿轮13和中间齿轮12，增速齿轮固装在输入轴上，增速齿轮通过中间齿轮与行星架齿轮啮合。

如图19所示：第一动力传递机构具有依次啮合连接的输入齿轮3、中间齿轮12、传递齿轮16，输入齿轮固装在输入轴上，传递齿轮与齿圈啮合；第二动力传递机构具有增速齿轮13，增速齿轮固装在输入轴上，增速齿轮与行星架齿轮啮合。

如图20所示：第一动力传递机构具有啮合的第一蜗轮17、第一蜗杆18，第一蜗杆与输入轴固连为同心轴，第一蜗轮与齿圈固连，第一蜗轮的轴心线与齿圈的轴心线重合；第二动力传递机构具有第二蜗杆20、轴杆11、增速齿轮13、中间齿轮12，其中，增速齿轮与中间齿轮啮合，增速齿轮固装在输入轴上，中间齿轮固连在轴杆上，第二蜗杆与轴杆固连为同心轴，所述的行星架齿轮是蜗轮，该行星架的蜗轮19与第二蜗杆啮合连接。

如图21所示：第一动力传递机构具有啮合的第一锥齿轮27、第一伞齿轮26，第一锥齿轮固装在输入轴上，第一伞齿轮与齿圈固连，第一伞齿轮的轴心线与齿圈的轴心线重合；第二动力传递机构具有第二椎齿轮24、轴杆11、增速齿轮13、中间齿轮12，其中，增速齿轮与中间齿轮啮合，增速齿轮固装在输入轴上，中间齿轮和第二椎齿轮固装在轴杆上，所述的行星架齿轮是伞齿轮，该行星架的伞齿轮25与第二锥齿轮啮合连接。

如图20、21中所示的输入轴和输出轴呈90°角布置的结构中，所述的蜗轮、蜗杆和锥齿轮、伞齿轮优选准双曲面齿轮。

上述各部件按常规技术装配在壳体23或其它支撑件上。上述文中，装配方式主要表现为：齿轮通过齿轮轴7转动连接在壳体或支撑件上，输入轴、输出轴、轴杆、行星架转动连接在壳体或支撑件上，齿轮通过轴杆转动连接在支撑件上。所述的输出齿轮或传递齿轮可以与齿圈的内齿啮合也可与齿圈的外齿14啮合。

以往技术中的增速装置将一个动力源传递给输入轴，输入轴通过一个动力传递路径同时将旋转力和旋转速传递给输出轴，增速的原理是仅靠调节输入轴和输出轴间的各齿轮比，通常，一个动力传递路径在提高旋转速的同时，其旋转力会降低。

本发明是可广泛使用在工业和重型机械及汽车相关领域中用于增加动力源输入的旋转力和旋转速的一种行星齿轮增速装置，即是一种由动力源输入的旋转力和旋转速传达至输入轴，输入轴通过动力传递路径一和动力传递路径二将动力传递至输出轴并增加输出轴的旋转力和旋转速的装置。使动力源输入的旋转力和旋转速相比输出轴的旋转力和旋转速有所增加的增速装置即是本案的申请目的。原有技术的增速装置是旋转速增加、旋转力下降的增速装置，本申请的增速装置是旋转速和旋转力同时增加的增速装置。

动力传递路径一：输入轴(动力源)将动力通过输入轴传输给输入齿轮，输入齿轮将输入的旋转力传递至齿圈的内齿。传递至齿圈内齿的旋转力转动和齿圈内齿啮合的多个行星齿轮上，使行星齿轮绕自身的轮轴进行旋转。输入至行星齿轮的旋转力通过与多个行星齿轮啮合的太阳齿轮传递给输出轴，完成动力传递路径一。在该路径中，动力源输入的输入齿轮的齿数、齿圈的内、外齿数、行星齿轮的齿数、太阳齿轮齿数的调整，是输出轴的旋转力可以增加或减少或不变的关键，即通过调节上述五种齿轮的齿轮比，得到输出轴旋转力变化的工作特性。

例如：动力源输入的旋转力100Nm时，输入齿轮的齿数10T÷齿圈外齿的齿数100T×齿圈内齿的齿数100T÷太阳齿轮的齿数10T＝1，即输出的旋转力100Nm。

又例如：动力源输入的旋转力100Nm时，输入齿轮的齿数10T×齿圈内齿的齿数100T÷太阳齿轮的齿数20T＝0.5，即输出轴的旋转力为200Nm。

动力传递路径二：(注：动力传递路径二是用于调整输出轴的旋转速。)

原理是：使用同一个输入轴(即同一个动力源)经过该路径，将动力传递给行星架齿轮。输入轴—增速齿轮—中间齿轮—行星架齿轮。传递给增速齿轮的旋转力再通过中间齿轮驱动行星架齿轮旋转。行星架齿轮的旋转力通过行星架传递至各行星齿轮的轮轴上，驱动多个行星齿轮沿齿圈内齿绕太阳齿轮公转。行星架的旋转方向与齿圈内齿的旋转方向相反，反方向转动时，根据齿圈内齿与太阳齿轮的比例，输出转速加大，从而增加输出轴的旋转速。齿圈内齿的齿数100T÷太阳齿轮的齿数10T＝行星架转动一圈时，行星齿轮公转一圈，输出轴增加11圈。行星齿轮旋转时产生的旋转力传递给太阳齿轮，与动力传递路径一的旋转速结合后会增加输出轴的旋转速。在该过程中，通过调整增速齿轮的齿数和行星架齿轮的齿数来调整动力源输入的旋转速，使输出轴的旋转速增加。

当需要输入轴的旋转方向和输出轴的旋转方向相同时，将动力传递路径2中的中间齿轮和增速齿轮和行星架齿轮链接即可。当需要输入轴的旋转方向和输出轴的旋转方向相反时，中间齿轮和动力传递路径1中的输入齿轮和齿圈外齿链接即可。

如图5所示：可将多台本申请一种行星齿轮增速装置串联使用，从而可以得到多级旋转速、旋转力增加的动力传递路径。将2个以上(复数)一种行星齿轮增速装置进行动力联接，得到较大的旋转速和旋转力的输出特征。

输入轴的旋转力通过输入齿轮转动齿圈，使与齿圈内齿啮合的多个行星齿轮驱动太阳齿轮转动，从而使输入轴的旋转力传递给输出轴。还是来自同一个输入轴的旋转力和旋转速，通过行星架齿轮传递给行星架，来自输入轴的旋转力和旋转速再通过与行星架连接的轮轴传递给行星齿轮，各行星齿轮以齿圈旋转方向相反的方式沿齿圈内齿转动，从而增加太阳齿轮的旋转速，动力传递路径1的旋转力和旋转速传递给输出轴，能增加输出轴的旋转力和旋转速。所述的动力传递路径一和动力传递路径二的动力汇合后，能够增加输出轴的旋转速和旋转力。齿圈旋转方向与行星架的旋转方向相反能增加旋转速，从而增加输出轴的旋转速。

原有的行星齿轮增速装置或减速器是固定行星架上的行星齿轮沿齿圈内齿自转，将输入轴的旋转力和旋转速传递给太阳齿轮，最终由输出轴输出的结构，是一种旋转力和旋转速呈反比的动力装置。本申请通过一个动力源输入轴带动行星架一同旋转，使各行星齿轮沿太阳齿轮公转，各行星齿轮的公转方向与齿圈的旋转方向相反，各行星齿轮的自转方向与齿圈的旋转方向相同，如图22至图24中所示，根据作用力21和反作用力22的原理，齿圈内齿围绕行星齿轮转动时，行星齿轮产生一个反作用力，此时，用较少的力即可驱动行星架反转，从而获得增加旋转速的技术效果，由此产生齿圈与太阳齿轮的齿数比例增加，旋转力加大。从而使旋转速和旋转力同时增加。

输出轴的旋转力增加由动力传递路径一产生。输出轴的旋转速增加由动力传递路径二产生。可在不增加输入轴旋转力的条件下，也能实现增加输出轴旋转速的2倍，并在不增加输入轴旋转速的情况下也能增加输出轴的旋转力。

以往技术中：当输入轴的旋转力为100Nm，旋转速为1000rpm时，输出轴的旋转速是2倍，即输出轴的旋转速是2000rpm，旋转力为1/2即50Nm。本发明是一种旋转力和旋转速分别通过各自路径增加的装置，即旋转力和旋转速是分开实现增加的，所以当动力输出轴的旋转速2000rpm，旋转力是100Nm

因此，本申请的一种行星齿轮增速装置适用于工业动力传输装置和交通工具，如汽车，两轮车辆，三轮汽车，电动汽车，风力发电机和船舶等现代动力传动装置中使用，用于增速。