行星齿轮无级变速器制造技术

行星齿轮机构组合的机械式无级变速器。该变速器是充分利用行星齿轮机构的两个自由度进行无级变速地，主要由两个行星排和传动比控制机构组成。两个行星排以两个自由度传递动力，一个作为主行星排，一个作为副行星排。主行星排的任何两个基本元件分别与副行星排的两个基本元件联接、或制成一体、或啮合，主行星排的另一个元件为主动件，副行星排的另一个元件为从动件。传动比控制机构控制主动件与从动件的最大转速比和最小转速比，即控制转速比达到最大值时不再增大可以减少，达到最小值时不再减少可以增大。该变速器结构紧凑、传动可靠，能够根据输入功率和负荷的变化在转速比最大值和最小值之间主动无级变速。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是行星齿轮机构组合的机械式行无级变速器。该变速器充分利用行星齿轮机构的两个自由度，根据输入功率和负荷的变化主动无级变速，适用于车辆和机床的动力传动。
技术介绍
现有的行星齿轮变速机构，总是要制动机构的三个基本元件中的一个，或使其运动受一定的约束，让机构只有一个自由度，以一定的传动比传递动力，结果只能做到有级变速。为了实现无级变速，要与液力变矩器配备使用，这样使得结构复杂、生产成本高、传动效率低。现有的电控机械式无级变速器，虽然传动效率稍有提高，但也需要各种传感器才能实现变速，生产成本也比较高。
技术实现思路
为了克服现有的自动无级变速器结构复杂、生产成本高、传动效率低的缺陷，本专利技术提供了行星齿轮机构组合的机械式无级变速器。该变速器充分利用行星齿轮机构的两个自由度，能够根据输入功率和负荷的变化主动无级变速。一、行星齿轮变速机构的运动规律行星齿轮机构由太阳轮、齿圈和装有行星齿轮的行星架三个基本元件组成。有单行星排和双行星排两种基本形式。1、单行星排单行星排齿轮机构如图1所示，齿圈制有内齿，行星齿轮通过轮轴支撑在行星架上，太阳轮位于中心，所有行星齿轮在与太阳轮外啮合的同时与齿圈内啮合。设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2、n3，太阳轮和齿圈的齿数分别为z1、z2，齿圈和太阳轮的齿数比a＝z2/z1，根据力的平衡条件和能量守恒定律可以导出单行星排齿轮机构一般运动规律的特性方程式n1+an2-(a+1)n3＝0 (1-1)2、双行星排双行星排齿轮机构如图2所示，行星架上装有内行星齿轮和外行星齿轮，齿圈制有内齿。内行星轮与太阳轮外啮合的同时与外行星齿轮外啮合；外行星齿轮与齿圈内啮合，太阳轮位于中心。设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2、n3，太阳轮和齿圈的齿数分别为z1、z2，齿圈和太阳轮的齿数比a＝z2/z1，根据力的平衡条件和能量守恒定律可以导出单行星排齿轮机构一般运动规律的特性方程式n1-an2+(a-1)n3＝0 (1-2)二、行星齿轮无级变速器根据方程式(1-1)和(1-2)可以看出，行星齿轮机构不管是单行星排还是双行星排，具有两个自由度。在太阳轮、齿圈和行星架这三个基本元件中，给任何一个元件一定的转速，另两个元件的转速可以连续变化；如果给两个元件一定的转速，那么另一个元件的转速也是一定的；如果同时给两个元件可以连续变化的转速，那么另一个元件的转速也可能是连续变化的，即另一个元件可能实现无级变速。行星齿轮无级变速器是由两个行星排和传动比控制机构组成。两个行星排以两个自由度传递动力，一个作为主行星排，一个作为副行星排。主行星排的任何两个基本元件分别与副行星排的两个基本元件联接、或制成一体、或啮合，主行星排的另一个元件为主动件，副行星排的另一个元件为从动件，主动件与从动件的转速比就是变速器传动比。传动比控制机构控制变速器的最大传动比和最小传动比，即控制传动比达到最大值时不再增大可以减少，达到最小值时不再减少可以增大。传动比控制方法是在传动比最大值或最小值时，单向制动除主动件和从动件之外的某一个元件，或者限制行星排的某两个元件的转速比范围。如果不考虑摩擦等损失，根据能量守恒定律，主动件输入的功率和从动件输出是大小相等的，即M主ω主＝M从ω从(2-1)式中M主M从分别为主动件和从动件的转矩，ω主ω从分别为主动件和从动件的角速度。若以转速代替角速度，则式(2-1)可写成M主n主＝M从n从(2-2)式中n主n从分别为主动件和从动件的转速。由式(2-2)可得n从＝M主n主/M从(2-3)由式(2-3)可以看出从动件的转速与主动件转速和转矩的乘积成正比，与从动件的转矩成反比。而主动件转速和转矩的乘积与输入功率相一致，从动件的输出转矩和负荷相一致，即行星齿轮无级变速器能够根据输入功率和负荷的变化主动地无级变速。特别注意的是设计变速器的传动比必须是可变的，即最大传动比大于最小传动比，不能相等。如果相等的话，变速器只能够以一定的传动比传递动力，没有无级变速功能。例如齿数比相同的两个单行星排或齿数比相同的两个双行星排，任何两组同名元件分别联接或制成一体，另一组同名元件一个作主动件一个作从动件，主动件和从动件的转速总是相同的。1、单向单制式行星齿轮无级变速器单向单制式行星齿轮无级变速器所采用的技术方案是用一个主行星排和一个副行星排组合以两个自由度单向传递动力，用传动比控制机构控制变速器最大的传动比。主行星排的任意两个元件分别与副行星排的两个元件联接、或制成一体、或啮合，主行星排的另一个元件作为变速器的主动件，副行星排的另一个元件作为变速器的输出件，主动件与输出件的转速比就是变速器的传动比；传动比控制机构在主动件按工作方向转动的情况下控制变速器的传动比达到最大值时不再增大可以减小。转动比控制方法有3种(1)、用单向离合器单向锁止除主动件和从动件以外的某一元件；(2)、用单向离合器控制行星排某一个元件的转速不能超越另一元件；(3)、用一个控制转动比的行星排，该行星排的某两个元件分别与主行星排或副行星排的两个元件联接或制成一体，单向锁止该行星排的第三个元件。不管采取怎样的方法，都必须保证变速器的传动比是可变的，控制从动件在主动件按工作方向转动时只能单向转动。单向单制式行星齿轮无级变速器的有效益是主动件正转时，输出件跟着正转，根据输入动力和负荷的变化主动无级变速；在主动件静止的情况下，输出件同样可以正转；主动件反转时，变速器空转。非常适用于自行车等脚踏车以及动力不反转的机床。2、单向双制式行星齿轮无级变速器单向双制式行星齿轮无级变速器所采用的技术方案是用一个主行星排和一个副行星排以两个自由度单转向传递动力，用转速比控制机构控制主动件与从动件的最大转速比和最小转速比，从动件输出的单向动力经过换档机构实现正反转和空档。主行星排的任意两个元件分别与副行星排的两个元件联接、或制成一、或啮合，主行星排的另一个元件为主动件，副行星排的另一个元件为从动件；传动比控制机构控制主动件与从动件的转速比达到最大值时不再增大可以减小，达到最小值时不再减小可以增大；换档机构实现变速器的正反转和空档，可用行星排，也可以用其它齿轮结构。转速比控制方法有3种(1)、用单向离合器单向制动除主动件和从动件以外的某一元件； (2)、用单向离合器控制行星排某一个元件的转速不能超越另一元件；(3)、用一个控制转速比的行星排，该行星排的某两个元件分别与主行星排或副行星排的两个元件联接或制成一体，单向制动该行星排的第三个元件。不管采取怎样的方法，都必须保证最大转速比大于最小转速比，在最大转速比和最小转速比之间，主行星排和副行星排以两个自由度转动。单向双制式行星齿轮无级变速器的有益效果是结构紧凑、转动可靠、变速范围宽(可根据需要设计)，变速器能够根据输入功率和负荷的变化在最大转速比和最小转速比之间主动无级变速。3、双向单制式行星齿轮无级变速器双向单制式行星齿轮无级变速器所采用的技术方案是用一个主行星排和一个副行星排以两个自由度传递动力，用两个传动比控制机构分别控制变速器正转与反转的最大传动比。主行星排的任意两个元件分别与副行星排的两个元件联接、或制成一体、或啮合，主行星排的另一个元件作为变速器的主动件，副行星排的另一个元件作为变速器的输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
单向单制式行星齿轮无级变速器。该变速器用两个行星排组合传递动力，实现变速。其特征是：用一个主行星排和一个副行星排以两个自由度单向传递动力，用传动比控制机构控制变速器的最大传动比。主行星排的任意两个元件分别与副行星排的两个元件联接、或制成一体、或啮合，主行星排的另一个元件作为变速器的主动件，副行星排的另一个元件作为变速器的输出件，主动件与输出件的转速比就是变速器的传动比；传动比控制机构在主动件按工作方向转动的情况下，控制变速器的传动比达到最大值时不再增大可以减小。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐强国，
申请(专利权)人：徐强国，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]