一种多行星轮传动机构的制作方法

本发明涉及齿轮传动技术领域，尤指一种多行星轮传动机构。

背景技术：

行星轮系传动具有传动比大、体积小等特点，在风电、冶金、军工等重要工业部门得到了应用，特别是风电行业，基本80％的风电增速齿轮箱都采用了行星轮传动，随着风力发电技术的发展，风电齿轮箱传递的功率也在不断的提高，对齿轮箱的可靠性和重量都提出了更高的要求。

目前在风电齿轮箱中使用的行星轮系，基本上是采用3分流的行星传动结构，这种结构在太阳轮浮动的情况下能够使得载荷在3个行星轮之间均匀分布。但是随着齿轮箱传递功率的升高，这种3分流的行星轮系对于减少齿轮箱重量的效果不明显，需要采用更多分流数目的行星轮设计，使得行星轮系传递的功率密度更高，进而降低齿轮箱的重量。目前采用3分流的行星轮传动的主要原因：一是行星架采用双辐板设计，在圆周方向上的一些空间用来连接两个辐板，行星轮的数量受到这部分空间的限制；二是在行星轮系传动比较大时，行星轮比较大，在圆周方向上会干涉，因此无法摆放更多的行星轮。同样的在3分流或者多分流的行星轮系设计时，如果太阳轮太小会造成行星轮之间发生干涉，这限制了行星轮系的传动比。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多行星轮传动机构，以克服现有的行星轮机构在分流数目和传动比受限制的不足。

为了达到本发明目的，本发明提供了一种多行星轮传动机构，包括：太阳轮、齿圈和行星架，还包括：

多个行星轮组，每个行星轮组至少包括两个齿轮，所述齿轮均安装于所述行星架上，能够相对于行星架转动，所述行星轮组的两端分别与所述太阳轮和所述齿圈啮合。

可选地，所述行星轮组中的齿轮相互啮合传动。

可选地，所述每个行星轮组中齿轮的齿数和大于等于其中z_r为所述齿圈的齿数，z_s为所述太阳轮的齿数。

可选地，所述每个行星轮组的齿轮参数相同或者不同。

可选地，所述齿轮参数包括如下参数中的一种或多种组合：齿轮的齿数、齿轮的位置。

可选地，所述每个行星轮组在太阳轮和齿圈之间的圆周上按照任意角度分布。

可选地，所述行星轮组的数目至少为三个。

本发明实施例包括：一种多行星轮传动机构，包括：太阳轮、齿圈和行星架和多个行星轮组，每个行星轮组至少包括两个齿轮，所述齿轮均安装于所述行星架上，能够相对于行星架转动，所述行星轮组的两端分别与所述太阳轮和所述齿圈啮合。通过本发明实施例，由于将原行星轮拆分成了多个齿轮，在圆周方向上节约了很多空间，能够设计更多的行星轮分流数目，增加行星轮系传递的功率密度，从而减少齿宽，进一步能够增加载荷在齿面分布的均匀性，也能够使得齿轮箱的结构更加紧凑。

进一步地，由于行星轮组由齿数比较小的齿轮组成，小齿轮之间在圆周方向上不易干涉，因此能够减少太阳轮的齿数，进而增大行星轮系的传动比。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例一当用两个齿轮组成的行星轮组代替原行星轮，两个齿轮齿数和大于原行星轮齿数，且分流数目为4时的结构示意图；

图2为本发明实施例一当用两个齿轮组成的行星轮组代替原行星轮，两个齿轮齿数和等于原行星轮齿数，且分流数目为4时的结构示意图；

图3为本发明实施例二当用3个齿轮组成的行星轮组代替原行星轮，3个齿轮的齿数和等于原行星轮的齿数，且分流数目为4时的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明实施例提出一种多行星轮传动机构，包括：太阳轮、齿圈、行星架和多个行星轮组，每个行星轮组至少包括两个齿轮，所述齿轮均安装于所述行星架上，能够相对于行星架转动，所述行星轮组的两端分别与所述太阳轮和所述齿圈啮合。

发明实施例通过将行星轮用多个小齿轮组成的行星轮组替代，从而可以增加行星轮系的分流数目，进而提高行星轮系的功率密度，并且能够提高行星轮系的传动比。

在本发明实施例中，所述行星轮组中的齿轮相互啮合传动。例如，若行星轮组包括两个齿轮，第一齿轮和第二齿轮，则第一齿轮和第二齿轮啮合传动；若行星轮组包括三个齿轮，第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，则第一齿轮和第二齿轮啮合传动，第二齿轮和第三齿轮啮合传动；若行星轮组包括四个齿轮，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮，则第一齿轮和第二齿轮啮合传动，第二齿轮和第三齿轮啮合传动；第三齿轮和第四齿轮啮合传动，等等。

现有技术中，采用行星轮(为便于区别，本文称为原行星轮)的方式，原行星轮的齿数为其中z_r为所述齿圈的齿数，z_s为所述太阳轮的齿数。在本发明实施例中，采用行星轮组替代原行星轮的方式，其中所述每个行星轮组中齿轮的齿数和大于等于原行星轮的齿数，即：大于等于为了使得结构更加紧凑并且齿轮箱的重量更轻，这些齿轮的齿数和可以设计为等于原行星轮的齿数。当行星轮组的齿数和等于原行星轮的齿数时，行星轮组的各个齿轮和太阳轮的中心在一条直线上。

在本发明实施例中，所述每个行星轮组的齿轮参数相同或者不同，即可以独立配置。

在本发明实施例中，所述齿轮参数包括如下参数中的一种或多种组合：齿轮的齿数、齿轮的位置。

在本发明实施例中，行星轮组的分布可以在圆周方向上按照任意角度分布，即可以在圆周方向上均布，也可以选择其它角度分布。

行星轮组的数目即是行星轮系的分流数目，在本发明实施例中，所述行星轮组的数目至少为三个。

所述的行星轮传动机构的三个传动要素为太阳轮、齿圈和行星架，当其中一个传动要素固定时，其余两个传动要素分别为输入轴和输出轴。

本发明实施例主要分为两种情况：一是行星轮组由偶数个齿轮组成，二是行星轮组由奇数个齿轮组成。本发明提供的实施例采用2个齿轮代表偶数个齿轮组成行星轮组的情况，采用3个齿轮代表奇数个齿轮组成行星轮组的情况。

当行星轮组由偶数个齿轮组成时，行星轮系的传递公式为：

式中ω_s是太阳轮的转速，ω_c是行星架的转速，ω_r是齿圈的转速，z_r是齿圈的齿数，z_s是太阳轮的齿数。

当行星轮组由奇数个齿轮组成时，行星轮系的传递公式为：

式中ω_s是太阳轮的转速，ω_c是行星架的转速，ω_r是齿圈的转速，z_r是齿圈的齿数，z_s是太阳轮的齿数。

实施例一

参见图1和图2，本发明实施例的多行星轮传动机构包括太阳轮5、行星架3、齿圈4和4个行星轮组，行星轮组由两个齿轮(第一齿轮11和第二齿轮12)组成，第一齿轮11和第二齿轮12安装在行星架上3，能够相对于行星架3自由旋转，第一齿轮11分别和齿圈4、第二齿轮12啮合，第二齿轮12分别和太阳轮5和第一齿轮11啮合。太阳轮5的齿数为z_s，齿圈4的齿数为z_r，第一齿轮11的齿数为z_p1，第二齿轮12的齿数为z_p2，图1中第一齿轮11和第二齿轮12的齿数和大于原行星轮的齿数，图2中第一齿轮11和第二齿轮12的齿数和等于原行星轮的齿数，相对于图1中的行星轮系，图2中的行星轮系结构更加紧凑质量更轻。如果采用一个行星轮的设计(见图1和图2中的虚线)，行星轮之间产生干涉，无法采用4分流结构；而将原行星轮用两个齿轮替代后，由于原行星轮用两个小齿轮代替，在圆周方向上不产生干涉，因此能够采用4分流结构。

若行星架3固定，则行星轮系的传动比为：

传动比为正，说明输出转速与输入转速方向相同，传动比与行星轮组两个齿轮的齿数无关，传动比只与齿圈4和太阳轮5的齿数相关，由于小齿轮在圆周方向上不易干涉，能够设计更小齿数的太阳轮5从而提高传动比。

若齿圈4固定，则行星轮系的传动比为：

传动比为负，说明输出转速与输入转速方向相反，传动比与行星轮组两个齿轮的齿数无关，传动比只与齿圈4和太阳轮5的齿数相关，由于小齿轮在圆周方向上不易干涉，能够设计更小齿数的太阳轮5从而提高传动比。

若太阳轮5固定，则行星轮系的传动比为：

传动比为负，说明输出转速与输入转速方向相反，传动比与行星轮组两个齿轮的齿数无关。

实施例二

参见图3，本发明实施例的多行星轮传动机构，包括太阳轮5、齿圈4、行星架3和4个行星轮组，行星轮组由3个齿轮(第一齿轮11、第二齿轮12和第三齿轮13)组成，3个齿轮安装在行星架3上，能够相对于行星架3自由旋转，第一齿轮11分别和齿圈4、第二齿轮12啮合，第二齿轮12分别和第一齿轮11、第三齿轮13啮合，第三齿轮3分别和太阳轮5和第二齿轮12啮合。太阳轮5的齿数为z_s，齿圈4的齿数为z_r，第一齿轮11的齿数为z_p1，第二齿轮12的齿数为z_p2，第三齿轮13的齿数为z_p3，第一齿轮11、第二齿轮12和第三齿轮13的齿数和等于原行星轮的齿数。如果采用一个行星轮的设计(见图3中的虚线)，行星轮之间产生干涉，无法采用4分流结构；而将原行星轮用3个齿轮替代后，由于原行星轮用3个小齿轮代替，小齿轮在圆周方向上不产生干涉，因此能够采用4分流结构。相对于图2中采用2个齿轮组成的行星轮组，图3中采用了3个齿轮替代原行星轮，由于齿轮更小，在圆周方向上更加不易干涉，因此能够设计更多的行星轮组数目或者分流数目，从而进一步增大功率传递密度，减轻齿轮箱的重量。

若行星架3固定，则行星轮系的传动比为：

传动比为负，说明输出转速与输入转速方向相反，传动比与行星轮组3个齿轮的齿数无关，同实施例一中的传动比对比可知：在两种情况下，传动比的绝对值相等而符号相反。

若齿圈4固定，则行星轮系的传动比为：

传动比为正，说明输出转速与输入转速方向相同，传动比与行星轮组3个齿轮的齿数无关，同实施例一中的传动比对比可知：在两种情况下，实施例二中的传动比绝对值大于实施例一中的传动比，并且传动比的符号相反。

若太阳轮5固定，则行星轮系的传动比为：

传动比为正，说明输出转速与输入转速方向相同，传动比与行星轮组3个齿轮的齿数无关，同实施例一中的传动比对比可知：在两种情况下，实施例二中的传动比绝对值小于实施例一中的传动比，并且传动比的符号相反。

综上所述，本发明实施例由于采用了多个小齿轮代替原行星轮，在圆周方向上节约了很多空间，并且小齿轮之间在圆周方向上不易干涉，因此能够设计更多的行星轮分流数目(行星轮组数目)，从而提高行星轮系传递的功率密度，减轻齿轮箱的重量；由于小齿轮之间在圆周方向上不易干涉，因此能够设计齿数更小的太阳轮从而提高行星轮传动机构的传动比。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。