一种封闭差动传动结系统及其功率分流方法
【专利摘要】本发明涉及一种封闭差动传动结系统及其功率分流方法。它包括太阳轮轴（1）、行星轮（2）、内齿圈（3）、行星架（4）、第一齿轮（5）、第二齿轮（6）、轴（7）、第一齿轮轴（8）、第二齿轮轴（9）和第三齿轮轴（10），太阳轮轴（1）与行星轮（2）啮合，行星轮（2）分别与行星架（4）和内齿圈（3）配合，第一齿轮（5）设置在行星架（4）上且与第二齿轮（6）啮合，第二齿轮（6）设置在与第一齿轮轴（8）配合的轴（7）上，第一齿轮轴（8）与第二齿轮轴（9）啮合，内齿圈（3）与第三齿轮轴（10）配合，第三齿轮轴（10）与第二齿轮轴（9）啮合。本发明在双输出轴传动在小的中心距下能输出大的输出扭矩及功率。
【专利说明】
一种封闭差动传动结系统及其功率分流方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种封闭差动传动结系统及其功率分流方法，尤其涉及一种用于异向平行双螺杆挤出机传动装置中的封闭差动传动结系统及其功率分流方法。属于机械传动技术领域。
【背景技术】
[0002]封闭式差动传动系统是用固定轴轮系或行星系的两个中心轮或一个中心轮和转臂封闭起来的传动，此类传动系统由于具有结构紧凑、承载能力大、效率高等优点，在一般工业，尤其是汽车、工程机械和航空工业的动力传输中得到了一定的应用。
[0003]目前，对该类传动的分析与设计虽已有一些文献论述，但并未全面系统地总结出其设计计算方法，且目前对封闭差动传动系统的研究主要是针对单输入一单输出结构下其承载能力、封闭功率、计算方法的研究，而针对单输入一双输出结构的双输出承载能力的研究以及用封闭差动传动系统提高双输出结构承载能力的研究均未见报道。
[0004]需要在很小的中心距在传递大扭矩的需求的一个典型实例是平行双螺杆平双挤出机的传动系统，它不仅需要将电机的转速降低到挤出机螺杆所需要的转速，还将输入轴的功率平均分配到两根输出轴上;且需要满足在一定空间尺寸内达到特定传动比、转向异向等转速和一定中心距约束的双轴大扭矩输出的要求，其设计难度大。
[0005]目前国内异向平行双螺杆挤出机扔在探索试验试用阶段，大部分结构仍然为仿制国外进口传动系统的设计，但目前现存的各类异向平行双螺杆挤出机传动装置均存在传递扭矩低、可靠性差等缺陷。随着市场对平行双螺杆挤出机生产效率要求的不断提高，作为平行双螺杆挤出机动力传动部分的齿轮箱也越来越向高扭矩、高转速、高可靠性方向发展。因此“设计出满足市场要气的国产异向平行双螺杆挤出机新型传动系统很有必要，而且非常迫切”(参见《塑料科技》2014年2期“新型异向平行双螺杆挤出机传动系统的设计”)。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种封闭差动传动结系统及其功率分流方法，此结构实现了双输出轴传动在小的中心距下输出大的输出扭矩及功率，解决了目前传动机构输出扭矩低的问题。
[0007]本发明的目的是这样实现的:
一种封闭差动传动结系统及其功率分流方法，其特点是:它包括太阳轮轴、行星轮、内齿圈、行星架、第一齿轮、第二齿轮、轴、第一齿轮轴、第二齿轮轴、第三齿轮轴和支撑架，所述太阳轮轴与行星轮啮合，行星轮分别与行星架和内齿圈配合转动，第一齿轮设置在行星架上，第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮设置在轴上，轴与第一齿轮轴配合，第一齿轮轴与第二齿轮轴啮合，内齿圈通过支撑架与第三齿轮轴配合，第三齿轮轴与第二齿轮轴啮合。
[0008]—种封闭差动传动结系统的功率分流方法，由太阳轮轴输入，太阳轮轴与行星轮啮合，行星轮通过行星轴带动行星架和内齿圈转动，功率分两路输出，一路通过行星架输出，另一路通过内齿圈输出，行星架的功率通过第一齿轮与第二齿轮啮合减速，之后一部分经由轴并从第一齿轮轴直接输出，另一部分分流到第二齿轮轴上，内齿圈的功率通过支撑架与第三齿轮轴的配合输出至第三齿轮轴，然后第三齿轮轴与第二齿轮轴啮合将功率输出至第二齿轮轴，此部分功率与行星轮分流到第二齿轮轴上的功率汇合，最后由第二齿轮轴一起输出。
[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1、本发明一种封闭差动传动结系统及其功率分流方法，此机构本身就具有体积小、质量轻、结构紧凑、传动效率高等优点。使得整个机构重量更轻，结构更紧凑。
[0010]2、本发明一种封闭差动传动结系统及其功率分流方法，具有承载能力大，功率分流等优点。第二齿轮轴的公共齿轮同时受到第一齿轮轴和第三齿轮轴输出的功，能很好的解决在一定中心距约束条件下，获得更大的扭矩输出，与在一定中心距约束条件下，单对齿轮啮输出扭矩的传动方式相比，此封闭差动传动机构输出的扭矩，有明显的优势。
[0011]3、本发明一种封闭差动传动结系统及其功率分流方法，由行星架和内齿圈输出的功率可以通过行星机构齿数的调整，可以任意调配功率。
【附图说明】
[0012]图1为本发明一种封闭差动传动结系统及其功率分流方法的结构示意图。
[0013]图2为本发明功率流方向示意图。
[0014]图中:
太阳轮轴I，
行星轮2，
内齿圈3，
行星架4，
第一齿轮5，
第二齿轮6，
轴7，
第一齿轮轴8，
第二齿轮轴9，
第三齿轮轴10，
支撑架11。
【具体实施方式】
[0015]参见图1，本发明涉及一种封闭差动传动结系统及其功率分流方法，它包括太阳轮轴1、行星轮2、内齿圈3、行星架4、第一齿轮5、第二齿轮6、轴7、第一齿轮轴8、第二齿轮轴9、第三齿轮轴10和支撑架11，所述太阳轮轴I与行星轮2啮合，行星轮2分别与行星架4和内齿圈3配合转动，第一齿轮5设置在行星架4上，行星架4带动第一齿轮5转动，第一齿轮5与第二齿轮6啮合，第二齿轮6设置在轴7上，第二齿轮6带动轴7转动，轴7与第一齿轮轴8配合转动，第一齿轮轴8与第二齿轮轴9啮合，内齿圈3通过支撑架11与第三齿轮轴10配合转动，第三齿轮轴10与第二齿轮轴9啮合。
[0016]该传动机构主要由一个差动行星传动机构和环形布置的三级平行轴齿轮传动机构组成。实施方法如下:由太阳轮轴I输入，与行星轮2啮合，行星轮2通过行星轴带动行星架4和内齿圈3转动。功率分两路输出，一路由行星架4输出，一路由内齿圈3输出。行星架4一路是通过行星架4上设置的第一齿轮5与第二齿轮6啮合，减速后由轴7输出，轴7通过花键与第一齿轮轴8联接，行星架4分流过来的功率，一部分由第一齿轮轴8直接输出，一部分流到第二齿轮轴9上。内齿圈3—路是通过支撑架11输出，支撑架11通过花键与第三齿轮轴10联接，第三齿轮轴10与第二齿轮轴9啮合，内齿圈3输出的功率与第一齿轮轴8分流过来的功率在第二齿轮轴9处汇合，由第二齿轮轴9一起输出。
[0017]本实施例中的联接形式不仅仅可采用花键联接形式，还可以采用其它方式的联接。
[0018]工作原理:
参见1-2，功率流方向，由太阳轮轴I输入，带动行星轮2转动，功率分两路，一路由行星架4输出，一路由内齿圈3输出。由行星架4输出的一路，功率传到轴7上，一部分功率通过第一齿轮轴8直接输出，一部分功率传到第二齿轮轴9上。由内齿圈3输出的一路，功率由内齿圈3直联的齿轮传递到第三齿轮轴10上，第二齿轮轴9同时受到第一齿轮轴8分流的功率流和第三齿轮轴10的功率流，合流后输出。
[0019]该种传动结构的速比计算及功率流分配的计算方法如下:
由行星传动特性可知:
Zl*nl+Z3*n3=n2*(Zl+Z3)(I)
平行轴传动特性可知:
Z5*n2= _Z6*n5(2)
Z9*n4= -Z10*n3(3)
设Z8/Z9=A,则 n4= _A*n5(4)
将(4)代入(3)得:
A*Z9*n5=Z10*n3(5)
将(5)和(2)代入(I)得:
M总=nl/n5= -((A*Z3*Z9)/(Z10*Z1)+(Ζ6*(Ζ1+Ζ3))/(Z5*Zl))(6)
由功率的计算方法及行星传动的扭矩分配特性可知:
P2/P3=(n2*(Zl+Z3))/(n3*Z3)(7)
将(2)/(5)可得:
n2/n3=(Z6*Z10)/(A*Z5*Z9)(8)
将(8)式代入(7)式得:
P2/P3=((Z1+Z3)/Z3)*(Z6*Z10/(A*Z5*Z9))(9)
设(Z1+Z3)/Z1=B(10)
则:Z3=Z1*(B-1)(11)
将式(10)、(11)代入(6)式可得:
M总=-((A*(B-1)*(Z9/Z10))+(B*Z6/Z5) )(12)
将式(11)带入(9)式得:
P2/P3=(B/((B-l)*A))*(Z6*Z10/(Z5*Z9))(13) 设P2/P3=C(14)
将式(14)代入式(13)得:
Z6*Z10=(C*(B-1)*A/B)*(Z5*Z9)(15)
将(12)式整理得:
M总=-(A*(B-1)*Z5*Z9+B*Z6*Z10)/(Z5*Z10)
将式(15)代入得:
M总=-A*(1+C)*(B-1)*(Z9/Z10)(16)
通过公式(13)可知，本机构可以通过调整传动链中得各个齿数比来实现封闭支路中设定的功率比C，通过公式(16)可知本机构的总速比和封闭支路中的功率比C密切相关，这和传统的封闭行星的传动比计算有本质的不同，而封闭行星的速比计算均仅仅和齿数比有关，因此本发明给出了一种全新的封闭差动速比计算方法。
[0020]由上面的计算方法可知，由行星架4和内齿圈3输出的功率可以通过行星机构齿数的调整，可以任意调配功率。参见图1，可以由行星架4分配75%的功率至轴7，其中50%的功率通过第一齿轮轴8直接输出，25%的功率流到第二齿轮轴9上，此部分功率与内齿圈3的输出至第三齿轮轴10的25%的功率合流，以50%的功率从第二齿轮轴9输出。第一齿轮轴8和第二齿轮轴9均为50%的功率输出。调整行星机构的速比，即可调整两根输出轴上的功率。
【主权项】
1.一种封闭差动传动结系统，其特征在于:它包括太阳轮轴(I)、行星轮(2)、内齿圈(3)、行星架(4)、第一齿轮(5)、第二齿轮(6)、轴(7)、第一齿轮轴(8)、第二齿轮轴(9)、第三齿轮轴(10)和支撑架(11)，所述太阳轮轴(I)与行星轮(2)啮合，行星轮(2)分别与行星架(4)和内齿圈(3)配合转动，第一齿轮(5)设置在行星架(4)上，第一齿轮(5)与第二齿轮(6)啮合，第二齿轮(6)设置在轴(7)上，轴(7)与第一齿轮轴(8)配合，第一齿轮轴(8)与第二齿轮轴(9)啮合，内齿圈(3)通过支撑架(11)与第三齿轮轴(10)配合，第三齿轮轴(10)与第二齿轮轴(9)啮合。2.—种封闭差动传动结系统的功率分流方法，其特征在于:由太阳轮轴(I)输入，太阳轮轴(I)与行星轮(2)啮合，行星轮(2)通过行星轴带动行星架(4)和内齿圈(3)转动，功率分两路输出，一路通过行星架(4)输出，另一路通过内齿圈(3)输出，行星架(4)的功率通过第一齿轮(5)与第二齿轮(6)嗤合减速，之后一部分经由轴(7)并从第一齿轮轴(8)直接输出，另一部分分流到第二齿轮轴(9)上，内齿圈(3)的功率通过支撑架(11)与第三齿轮轴(10)的配合输出至第三齿轮轴(10)，然后第三齿轮轴(10)与第二齿轮轴(9)啮合将功率输出至第二齿轮轴(10)，此部分功率与行星轮(2)分流到第二齿轮轴(9)上的功率汇合，最后由第二齿轮轴(9)一起输出。
【文档编号】F16H48/10GK105987149SQ201610553297
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年7月14日
【发明人】杜海新, 王利华, 吴飞, 郭亚玲, 张超范, 夏飞
【申请人】江阴齿轮箱制造有限公司