一种超高速多级行星齿轮箱结构的制作方法

1.本发明涉及齿轮箱结构，尤其涉及一种超高速多级行星齿轮箱结构。


背景技术：

2.齿轮传动是传递功率的重要传动形式，在汽车、船舶、航天、航空、化工等领域发挥着重要的作用。随着科技发展和使用需求的提升，齿轮传递功率逐渐变大、运行转速逐渐升高，对齿轮箱结构设计的要求也越来越高。
3.行星齿轮传动具有体积小、结构紧凑、功率分支、同轴输入输出等特点，被广泛应用在汽车、船舶、石化等领域。本发明通过对高速使用工况的分析，开展齿轮基本参数、齿轮精度、结构等优化，设计出一种超高速多级行星齿轮箱结构。


技术实现要素：

4.本发明需要解决的技术问题是：本发明的目的是提供一种超高速多级行星齿轮箱结构，用于在超高速使用条件下稳定传递功率和变速传动，解决一般情况下齿轮箱高速结构稳定性问题。
5.本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：
6.一种超高速多级行星齿轮箱结构，包括箱体、输入轴、输出轴、变速机组和齿式联轴器；所述的箱体包括箱体前端盖、箱体罩壳、箱体后端盖及箱体支撑板，所述的箱体前端盖固装在箱体罩壳的一端端口上，箱体后端盖固装在箱体罩壳的另一端端口上，所述的箱体支撑板竖向固装在箱体罩壳内并将箱体罩壳内分隔成第一腔体和第二腔体；
7.所述的输入轴的一端从箱体前端盖的安装口伸入到第一腔体内并通过第一滑动轴承转动连接在箱体支撑板上，输入轴与箱体前端盖的第一安装口之间通过第二滑动轴承转动连接；所述的输出轴插装在箱体后端盖上，并与箱体后端盖转动连接；
8.所述的输入轴通过变速机组和齿式联轴器与输出轴连接；
9.所述的变速机组包括主动内齿圈、多根主动齿轮轴、多个主动大齿轮和从动齿轮轴；所述的主动内齿圈套装在输入轴上，多根主动齿轮轴围绕着输入轴与箱体支撑板的安装点均匀插装在箱体支撑板上，主动齿轮轴与箱体支撑板之间通过第三滑动轴承转动连接，每根主动齿轮轴的一端开有从动行星轮，所述的从动行星轮的外齿与主动内齿圈的内齿相啮合，每根主动齿轮轴的另一端套装有一个主动大齿轮，所述的从动齿轮轴的一端开有从动太阳轮，所述的从动太阳轮与多个主动大齿轮相啮合，所述的从动齿轮轴的另一端通过齿式联轴器与输入轴的输入端连接。
10.进一步的，所述的箱体前端盖与输入轴之间还设置有密封圈，所述的密封圈套在输入轴上，并与箱体前端盖上的第二安装口固连。
11.进一步的，所述的主动内齿圈包括内齿圈固定板和内齿圈，所述的内齿圈固定板套装在输入轴上，内齿圈的一端端口与内齿圈固定板通过多个螺栓进行连接。
12.进一步的，所述的内齿圈固定板上靠近内齿圈一侧板面上开有圆环形槽体和多个
通孔，所述的多个通孔围绕着圆环形槽体的轴心周向设置在圆环形槽体的槽底处。
13.进一步的，所述的主动齿轮轴靠近从动行星轮的一端端部通过第四滑动轴承转动连接在行星架上，所述的第四滑动轴承远离从动行星轮的一端设置有轴承端盖；
14.所述的行星架包括圆环形板、多根支脚和多个支撑座，所述的多根支脚围绕着圆环形板的轴心周向均匀垂直固装在圆环形板上靠近箱体支撑板的一侧，所述的多个支撑座围绕着圆环形板的轴心周向均匀安装在圆环形板的外环面上；
15.所述的行星架通过圆环形板套在输入轴上，并通过多根支脚固装在箱体支撑板上，所述的第四滑动轴承通过支撑座固装在行星架上。
16.进一步的，所述的主动大齿轮通过胀圈与主动齿轮轴同轴连接。
17.进一步的，所述的主动大齿轮与箱体支撑板之间设置有一个限位块。
18.进一步的，所述的从动太阳轮与主动大齿轮均为人字齿齿轮。
19.进一步的，所述的齿式联轴器包括中间浮动轴；所述的从动齿轮轴的另一端设置有内齿圈，输出轴安装在箱体后端盖的一端设置有内齿圈，所述的中间浮动轴的两端分别设置成齿轮结构，所述的中间浮动轴的一端插装在从动齿轮轴的内齿圈中，并与从动齿轮轴的内齿圈相啮合，所述的中间浮动轴的另一端插装在输出轴的内齿圈中，并与输出轴的内齿圈相啮合。
20.进一步的，所述的从动齿轮轴上套装有环形支架，从动齿轮轴通过第五滑动轴承与环形支架转动连接，所述的环形支架通过环形固定支撑板固装在箱体支撑板上；所述的中间浮动轴上轴向套有第一辅助支撑架和第二辅助支撑架，第一辅助支撑架和第二辅助支撑架通过螺钉固装在环形支架上。
21.本发明与现有技术相比产生的有益效果是：
22.1、该齿轮箱传动比大，传递功率大；
23.2、该齿轮箱的传动转速高，高达70000r/min；
24.3、采用行星齿轮传动，输入和输出同轴，体积小，结构更为紧凑；
25.4、采用平行轴功率分支传动，传递功率更大，结构更紧凑，并且减小了每个分支的传动载荷。
26.5、高速端采用齿式联轴器浮动的方式，可以补偿轴向、角向变形，使传动更平稳。
附图说明
27.附图作为本技术的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
28.图1为本发明整体结构示意图；
29.图2为主动内齿圈的结构示意图；
30.图3为主动内齿圈与从动行星轮连接的示意图；
31.图4为主动大齿轮与从动太阳轮连接的示意图。
32.图中：1-输入轴；2-密封圈；3-第二滑动轴承；4-箱体前端盖；5-行星架；5-1-圆环形板；5-2-支脚；5-3-支撑座；6-轴承端盖；7-第四滑动轴承；8-从动行星轮；9-箱体支撑板；
10-限位块；11-第三滑动轴承；12-主动大齿轮；13-箱体罩壳；14-胀圈；15-从动太阳轮；16-环形支架；17-第五滑动轴承；18-第一辅助支撑架；19-第二辅助支撑架；20-中间浮动轴；21-输出轴；22-主动内齿圈；22-1-内齿圈固定板；22-2-内齿圈；22-3-圆环形槽体；22-4通孔；23-第一滑动轴承；24-主动齿轮轴；26-从动齿轮轴；27-环形固定支撑板。
具体实施方式
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.参见图1至图4所示，本技术实施例提供一种超高速多级行星齿轮箱结构，包括箱体、输入轴1、输出轴21、变速机组和齿式联轴器；所述的箱体包括箱体前端盖4、箱体罩壳13、箱体后端盖及箱体支撑板9，所述的箱体前端盖4固装在箱体罩壳13的一端端口上，箱体后端盖固装在箱体罩壳13的另一端端口上，所述的箱体支撑板9竖向固装在箱体罩壳13内并将箱体罩壳13内分隔成第一腔体和第二腔体；
37.所述的输入轴1的一端从箱体前端盖4的安装口伸入到第一腔体内并通过第一滑动轴承23转动连接在箱体支撑板9上，输入轴1与箱体前端盖4的安装口之间通过第二滑动轴承3转动连接；所述的输出轴21插装在箱体后端盖上，并与箱体后端盖转动连接；
38.所述的输入轴1通过变速机组和齿式联轴器与输出轴21连接；
39.所述的变速机组包括主动内齿圈22、多根主动齿轮轴24、多个主动大齿轮12和从动齿轮轴26；所述的主动内齿圈22套装在输入轴1上，多根主动齿轮轴24围绕着输入轴1与箱体支撑板9的安装点均匀插装在箱体支撑板9上，主动齿轮轴24与箱体支撑板9之间通过第三滑动轴承11转动连接，每根主动齿轮轴24的一端开有从动行星轮8，所述的从动行星轮8的外齿与主动内齿圈22的内齿相啮合，每根主动齿轮轴24的另一端套装有一个主动大齿轮12，所述的从动齿轮轴26的一端开有从动太阳轮15，所述的从动太阳轮15与多个主动大齿轮12相啮合，所述的从动齿轮轴26的另一端通过齿式联轴器与输入轴1的输入端连接。
40.本实施方式中的齿轮箱采用功率分支结合行星传动的多级传动型式，其中一级传动为平行轴齿轮传动，即从动齿轮轴26与主动齿轮轴24之间的传动，与输出轴21同轴连接的从动齿轮轴26为高速端，从动齿轮轴26通过从动太阳轮15与多个主动大齿轮12将其功率均匀传递给多根主动齿轮轴24，实现功率多分支，减小每个分支所承受的载荷，即与主动大齿轮12同轴设置的主动齿轮轴24上所承受的载荷；另一级传动为行星齿轮传动，即主动内齿圈22与多根主动齿轮轴24上的从动行星轮8之间的传动，输入轴1为低速端，输入轴1通过
主动内齿圈22将其功率均匀传递给与其啮合的多根主动齿轮轴24，实现功率多分支，主动大齿轮12与从动行星轮8同轴设置，转速相同；
41.本实施方式中的两种传递过程：
42.1、原动机与输入轴1采用法兰等方式相连，将功率通过输入轴1传递给主动内齿圈22，主动内齿圈22的内齿与从动行星轮8的外齿啮合，将功率传递给与从动行星轮8同轴设置的主动大齿轮12，主动大齿轮12的外齿和从动太阳轮15的外齿啮合，主动大齿轮12将功率传递给从动太阳轮15，从动太阳轮15通过齿式联轴器传递给输出轴21，输出轴21将功率传递出去。
43.2、原动机与输出轴21采用花键等方式相连，将功率通过齿式联轴器传递给从动太阳轮15，从动太阳轮15的外齿和主动大齿轮12的外齿啮合，将功率传递给与主动大齿轮12相连接的从动行星轮8，从动行星轮8的外齿和主动内齿圈22的内齿啮合，将功率通过主动内齿圈22传递给输入轴1，输入轴1将功率传递出去。
44.本实施方式中还设置润滑油路，润滑油路设置在支撑板9和罩壳13上，支撑板9上开有油路，外部润滑油通过支撑板9上的油路分别供油给两级齿轮啮合、第二滑动轴承3、第五滑动轴承17和第一滑动轴承23，用于润滑和冷却；外部润滑油通过罩壳13上的油路为第五滑动轴承17、从动齿轮轴与中间浮动轴之间的啮合处和中间浮动轴与输出轴21之间的啮合处供油，用于润滑和冷却。
45.在一种可能的实施方案中，所述的箱体前端盖4与输入轴1之间还设置有密封圈2，所述的密封圈2套在输入轴1上，并与箱体前端盖4上的第二安装口固连。
46.在一种可能的实施方案中，所述的主动内齿圈22包括内齿圈固定板22-1和内齿圈22-2，所述的内齿圈固定板22-1套装在输入轴1上，内齿圈22-2的一端端口与内齿圈固定板22-1通过多个螺栓进行连接。在一种可能的实施方案中，所述的内齿圈固定板22-1上靠近内齿圈22-2一侧板面上开有圆环形槽体22-3和多个通孔22-4，所述的多个通孔22-4围绕着圆环形槽体22-3的轴心周向设置在圆环形槽体22-3的槽底处。
47.本实施方式中的内齿圈固定板22-1上设置圆环形槽体22-3和多个通孔22-4以便减轻齿轮箱整体的重量，另外也方便润滑油进入到内齿圈22-2与从动行星轮8之间的啮合处，用于润滑和冷却。
48.在一种可能的实施方案中，所述的主动齿轮轴24靠近从动行星轮8的一端端部通过第四滑动轴承7转动连接在行星架5上，所述的第四滑动轴承7远离从动行星轮8的一端设置有轴承端盖6；
49.所述的行星架5包括圆环形板5-1、多根支脚5-2和多个支撑座5-3，所述的多根支脚5-2围绕着圆环形板5-1的轴心周向均匀垂直固装在圆环形板5-1上靠近箱体支撑板9的一侧，所述的多个支撑座5-3围绕着圆环形板5-1的轴心周向均匀安装在圆环形板5-1的外环面上；
50.所述的行星架5通过圆环形板5-1套在输入轴1上，并通过多根支脚5-2固装在箱体支撑板9上，所述的第四滑动轴承7通过支撑座5-3固装在行星架5上。
51.本实施方式中的所述的第四滑动轴承7与轴承端盖6处于内齿圈22-2与内齿圈固定板22-1之间，而整个行星架基本处于整个主动内齿圈22中，基本不占用齿轮箱的空间，减小了齿轮箱的整体体积。
52.在一种可能的实施方案中，所述的主动大齿轮12通过胀圈14与主动齿轮轴24同轴连接。
53.本实施方式中的主动大齿轮12通过胀圈14连接在主动齿轮轴24上，保证了主动大齿轮12与主动齿轮轴24连接的牢固性，使得主动大齿轮12在高速旋转时与从动行星轮8的转速和转向相同。
54.在一种可能的实施方案中，所述的主动大齿轮12与箱体支撑板9之间设置有一个限位块10。
55.本实施方式中的限位块10可以限制主动大齿轮12的轴向位移，防止主动大齿轮12产生轴向窜动。
56.在一种可能的实施方案中，所述的从动太阳轮15与主动大齿轮12均为人字齿齿轮。
57.本实施方式中的从动太阳轮15与主动大齿轮12利用人字齿齿轮具有的轴向自定位功能，防止从动齿轮轴26轴向窜动。
58.在一种可能的实施方案中，所述的齿式联轴器包括中间浮动轴20；所述的从动齿轮轴26的另一端设置有内齿圈，输出轴21安装在箱体后端盖的一端设置有内齿圈，所述的中间浮动轴20的两端分别设置成齿轮结构，所述的中间浮动轴20的一端插装在从动齿轮轴26的内齿圈中，并与从动齿轮轴26的内齿圈相啮合，所述的中间浮动轴20的另一端插装在输出轴21的内齿圈中，并与输出轴21的内齿圈相啮合。
59.本实施方式中由于中间浮动轴20两端的齿轮与从动齿轮轴26的内齿圈和输出轴21的内齿圈之间存在一定的间隙，因此在整个传动过程中，中间浮动轴20会轻微产生上下的浮动，与以往的整根输出轴的形式相比，可以补偿输出轴的轴向变形和角向变形，保证了输出轴的最大传动功率与转速，故输出轴21与从动齿轮轴26之间采用齿式联轴器浮动的方式进行连接，可以补偿轴向变形和角向变形，使传动更平稳，齿式联轴器用于超高速齿轮箱中，可以稳定传动功率和转速，解决一般情况下齿轮箱高速结构稳定性问题。
60.本实施方式中的输出轴21的内齿圈和从动齿轮轴26上的内齿圈设有径向通孔，用于将润滑油靠离心力甩入箱体内流出。
61.在一种可能的实施方案中，所述的从动齿轮轴26上套装有环形支架16，从动齿轮轴26通过第五滑动轴承17与环形支架16转动连接，所述的环形支架16通过环形固定支撑板27固装在箱体支撑板9上；所述的中间浮动轴20上轴向套有第一辅助支撑架18和第二辅助支撑架19，第一辅助支撑架18和第二辅助支撑架19通过螺钉固装在环形支架16上。
62.本实施方式中的从动齿轮轴26通过环形支架16和环形固定支撑板27支撑在箱体支撑板9上；
63.本实施方式中的中间浮动轴20通过第一辅助支撑架18和第二辅助支撑架19进行支撑，防止中间浮动轴在上下浮动过程中，浮动的幅度过大；为了便于安装，第一辅助支撑架18和第二辅助支撑架19采用剖分式结构，即第一辅助支撑架18和第二辅助支撑架19均是由两个对半的半环体通过螺栓连接组成。
64.本实施方式中的外部润滑油通过油管进入环形支架16内，环形支架16内有2个油路，其中一个油路设置在环形支架16内，直接润滑和冷却第五滑动轴承17；另一个油路由环形支架16、第一辅助支撑架18和第二辅助支撑架19内的油路组成，用于润滑和冷却齿式联
轴器，即冷却和润滑中间浮动轴20与从动齿轮轴26的啮合处以及中间浮动轴20与输出轴21的啮合处。
65.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。