一种具有均载及过载保护功能的齿轮传动装置

技术领域

本发明涉及齿轮传动装置领域，具体的说是一种具有均载及过载保护功能的齿轮传动装置。

背景技术

齿轮传动是机械传动中应用最广的一种传动形式，其具有传动准确、效率高，结构紧凑，工作可靠，使用寿命长、适用范围广等优点。现有技术中工业设备上的齿轮通过输入轴上输入齿轮与位于输入轴两侧的轴齿轮啮合传动达到功率分流的目的，从而降低齿轮在运行中的振动、冲击以及噪声。工业设备上的齿轮通过两侧啮合齿轮与输出轴的啮合配合传动达到功率合流的目的，从而防止传动系统因突发情况发生损坏。

但是现有技术中由于齿轮存在制造及安装误差，啮合齿轮和输出齿轮会存在啮合间隙，导致与输出齿轮啮合配合的啮合齿轮受到不均匀的啮合力。

发明内容

本发明旨在提供一种具有均载及过载保护功能的齿轮传动装置，能够消除啮合齿轮与输出齿轮的啮合间隙，提高齿轮传动的均载性能。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体方案为一种具有均载及过载保护功能的齿轮传动装置：包括输入轴和输出轴，且在输入轴和输出轴上分别具有输入齿轮和输出齿轮，输入齿轮和输出齿轮分别与两个轴齿轮和啮合齿轮传动，两个轴齿轮分别处于两个套筒上，两个套筒内均穿设有弹性轴，且弹性轴与对应套筒之间具有间隙；所述啮合齿轮分别与弹性轴的一端过盈配合，弹性轴的另一端穿出轴齿轮后通过胀紧连接机构与套筒的端部连接；胀紧连接机构包括调节螺钉、与套筒内壁过盈配合的外环套和与弹性轴端部过盈配合的内环套，通过正反转拧动压紧调节螺钉，调节内环套、外环套分别与弹性轴和套筒的过盈量。

作为上述一种具有均载及过载保护功能的齿轮传动装置的一个优化方案：所述套筒上位于轴齿轮的两侧设置第一支推轴承和第一支撑轴承。

作为上述一种具有均载及过载保护功能的齿轮传动装置的另一个优化方案：所述套筒上位于轴齿轮的两侧具有两个凹槽，第一支推轴承和第一支撑轴承分别处于对应的凹槽内。

作为上述一种具有均载及过载保护功能的齿轮传动装置的另一个优化方案：所述套筒的端部均具有膨大段，且膨大段的内壁与套筒内壁之间形成卡台结构；所述胀紧连接机构设置在卡台上，且弹性轴端部具有膨大部，膨大部的直径超出对应套筒的内管直径。

作为上述一种具有均载及过载保护功能的齿轮传动装置的另一个优化方案：所述胀紧连接机构中内环套的内侧壁为直径均等的圆筒状，内环套的壁厚从调节环腔开口端向内逐渐缩小，从而在内环套与外环套之间形成环状的调节间隙，所述环状的调节间隙的内部环绕内环套设置有楔形套，所述调节螺钉处于调节间隙内。

作为上述一种具有均载及过载保护功能的齿轮传动装置的另一个优化方案：所述胀紧连接机构中，外环套的内侧壁与内环套的外侧壁接触，且在外环套上设置有与对应弹性轴同向的环状的调节间隙，所述调节螺钉处于环状的调节间隙内。

作为上述一种具有均载及过载保护功能的齿轮传动装置的另一个优化方案：所述弹性轴穿过对应啮合齿轮的一端均设置有第二支撑轴承。

作为上述一种具有均载及过载保护功能的齿轮传动装置的另一个优化方案：所述输入轴上位于输入齿轮的两侧分别设置有第三支推轴承和第三支撑轴承。

作为上述一种具有均载及过载保护功能的齿轮传动装置的另一个优化方案：所述输出轴上位于输出齿轮的两侧分别设置有第四支推轴承和第四支撑轴承。

作为上述一种具有均载及过载保护功能的齿轮传动装置的另一个优化方案：所述输入轴与输出轴之间具有间距。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、采用调节螺钉调节外环套与内环套的胀紧量，使得套筒与弹性轴的一端固定连接，从而使得轴齿轮固定在弹性轴上。而且本发明中套筒与弹性轴间留有间隙，通过调节调节螺钉的预紧力控制内环套、外环套与套筒、弹性轴间的过盈量，当啮合齿轮的承载力矩大于胀紧连接机构与套筒、弹性轴过盈产生的力矩时，胀紧连接机构与套筒、弹性轴的配合面发生相对滑动。啮合齿轮与胀紧连接机构的相位调节可以彻底消除两个啮合齿轮与输出齿轮的啮合间隙，从而使两个啮合齿轮受到的啮合力均匀，达到啮合齿轮与输出齿轮受到的啮合力均匀的目的，进而提高齿轮传动的均载性能。

2、采用两个轴齿轮与输入齿轮啮合实现齿轮传动的功率分流，再通过弹性轴上的两个啮合齿轮与输出齿轮的啮合实现齿轮传动的功率合流，使得整个齿轮传动形成封闭的机械结构。通过功率分流及功率合流设计，能够降低单个啮合齿轮受到的啮合力大小，有效提高了齿轮传动装置系统的承载能力，使其能够满足特殊场合更加复杂的服役工况要求。

附图说明

图1为本发明的主体剖视结构示意图；

图2为胀紧连接机构的剖视结构示意图；

图3为套筒与弹性轴的剖视结构示意图；

图4为弹性轴的主体结构示意图；

图5为套筒与弹性轴连接的剖视结构示意图；

附图标记：1、输入轴，101、第三支推轴承，102、输入齿轮，103、第三支撑轴承，2、输出轴，201、第四支推轴承，202、输出齿轮，203、第四支撑轴承，3、胀紧连接机构，301、外环套，302、调节间隙，303、楔形套，304、调节螺钉，305、内环套，4、套筒，401、凹槽，402、第一支推轴承，403、轴齿轮，404、第一支撑轴承，405、间隙，5、弹性轴，6、啮合齿轮，601、第二支撑轴承。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细阐述，本发明以下各实施例中未做详细说明的部分，如输入轴上输入齿轮与轴齿轮的型号和规格、输出轴上输出齿轮与啮合齿轮的型号和规格等，均应立即为本领域技术人员所知晓、或应当知晓的现有技术。

实施例1

如图1所示，一种具有均载及过载保护功能的齿轮传动装置，包括并排设置的输入轴1和输出轴2，且输入轴1与输出轴2之间具有一定的间距。其中，输入轴1上设置有输入齿轮102，输入齿轮102与输入轴1过盈配合以使输入齿轮102固定在输入轴1上。输出轴2上设置有输出齿轮202，输出齿轮202与输出轴2过盈配合以使输出齿轮202固定在输出轴2上。

输入轴1上位于输入齿轮102的左侧设置有第三支推轴承101，输入轴1上位于输入齿轮102的右侧设置有第三支撑轴承103，第三支推轴承101和第三支撑轴承103均能够对输入轴1起到旋转支撑与轴向定位的作用，其中，第三支推轴承101对输入轴1既具有支撑作用，又具有轴向定位的作用。输出轴2上位于输出齿轮202的左侧设置有第四支撑轴承203，输出轴2上位于输出齿轮202的右侧设置有第四支推轴承201，第四支撑轴承203和第四支推轴承201均能够对输出轴2起到旋转支撑与轴向定位的作用，其中，第四支推轴承201对输出轴2既具有支撑作用，又具有轴向定位的作用。

如图1所示，输入齿轮102沿圆周方向分布的两侧对称设置有两个轴齿轮403，两个轴齿轮403分别处于两个套筒4上，轴齿轮403与对应套筒4间过盈配合，套筒4与对应两个套筒4内均穿设有弹性轴5。两个轴齿轮403与输入齿轮102啮合配合实现齿轮传动的功率分流，当轴齿轮403与输入齿轮102啮合受力时，轴齿轮403在轴向方向上可发生一定范围内的扭转变形，通过弹性形变可减小输入齿轮102与轴齿轮403的啮合间隙，减小两个轴齿轮403受到的载荷的不均匀性，有助于提高齿轮传动系统的均载性能。

如图1及图3所示，套筒4上位于轴齿轮403的两侧均开设有凹槽401，位于轴齿轮403左侧的凹槽401内安装有第一支推轴承402，第一支推轴承402的外径与所处位置的凹槽401的内径相贴合，使得第一支推轴承402对轴齿轮403既具有轴向定位的作用，又具有支撑作用。位于轴齿轮403右侧的凹槽401内安装有第一支撑轴承404，第一支撑轴承404的外径小于所处凹槽401的内径，使得第一支撑轴承404能够对轴齿轮403起到旋转支撑的作用。

如图1所示，位于输出齿轮202两侧的弹性轴5上过盈配合安装有啮合齿轮6，弹性轴5上位于对应啮合齿轮6的右侧均安装有用于支撑啮合齿轮6的第二支撑轴承601。两个啮合齿轮6与输出齿轮202啮合配合，啮合齿轮6上的扭转力矩同步传递至输出齿轮202上，从而实现齿轮传动的功率合流。而且，由于弹性轴5为具有弹性形变能力的细长结构的实心轴，弹性轴5可在轴向方向上发生一定范围内的扭转变形，通过弹性轴5的弹性形变可减小啮合齿轮6与输出齿轮202的啮合间隙，减小两个啮合齿轮6受到的载荷的不均匀性，有助于提高齿轮传动系统的均载能力。

如图4所示，弹性轴5的左端均具有膨大部，膨大部的直径大于对应套管内管的直径。如图5所示，套筒4的右端与对应弹性轴5之间具有间隙405，套筒4的左端均具有膨大段，膨大段的内壁与套筒4的内壁之间形成卡台结构，卡台上设置有胀紧连接机构3，弹性轴5穿出轴齿轮403的左端通过胀紧连接机构3与套筒4连接，且套筒4膨大段与弹性轴5膨大部之间合围形成用于安装胀紧连接机构3的调节环腔。

如图2所示，胀紧连接机构3包括调节螺钉304、外环套301以及内环套305，外环套301与套筒4膨大段的内壁过盈配合，内环套305与弹性轴5的膨大部过盈配合。内环套305的内侧壁为直径均等的圆筒状，而内环套305的壁厚从调节环腔的开口端向内逐渐缩小，进而在内环套305与外环套301之间形成环状的调节间隙302。环状的调节间隙302内部环绕内环套305的外侧壁设置有楔形套303，调节螺钉304活动安装于调节间隙302内。

在安装齿轮传动装置时，可通过正向顺时针或反向逆时针转动调节螺钉304调节调节螺钉304的预紧力，调节内环套305与弹性轴5膨大部外侧壁和外环套301与套筒4膨大段内侧壁间的过盈量，进而使得套筒4和弹性轴5之间达到紧固连接或松开调节的目的。

啮合齿轮6与输出齿轮202啮合传动过程中，当啮合齿轮6的承载力矩大于外环套301、内环套305分别与套筒4、弹性轴5的过盈产生的力矩时，外环套301、内环套305与对应套筒4、弹性轴5的配合面便会发生相对滑动。随着啮合齿轮6与胀紧连接机构3的相位变化可以彻底消除两个啮合齿轮6与输出齿轮202之间的由于安装或制造的误差所产生的啮合间隙，进而使两个啮合齿轮6与输出齿轮202传动时啮合时受到均匀的啮合力，达到了啮合齿轮6受到的啮合力均匀的目的，进而提高了齿轮传动装置系统的均载性能。

本发明的具体实施方式如下：输入齿轮102与轴齿轮403、输出齿轮202与啮合齿轮6间的安装：首先，先反向逆时针转动松开调节螺钉304，使得外环套301与套筒4、内环套305与弹性轴5之间分离。其次，将输入齿轮102分别与对应侧的轴齿轮403啮合，顺从输入轴1旋转方向转动输入轴1，轴齿轮403与输入齿轮102间的啮合面紧紧啮合，并固定两个轴齿轮403使其无法转动。接着，将啮合齿轮6与输出齿轮202啮合，啮合后对弹性轴5施加阻力矩，顺从输出轴2旋转的方向转动输出轴2，消除啮合齿轮6与输出齿轮202间的啮合间隙，然后固定对应的弹性轴5，使其无法转动。最后，正向顺时针转动紧固调节螺钉304，使得外环套301与套筒4、内环套305与弹性轴5之间胀紧连接。

使用本发明时：首先，输入轴1通过联轴器连接电机，启动电机，输入轴1转动并带动输入齿轮102同步转动，并将力矩传递至与输入齿轮102啮合的两个轴齿轮403，形成功率分流。随之，轴齿轮403转动并带动弹性轴5转动，弹性轴5转动带动与输出齿轮202啮合配合的啮合齿轮6同步转动，则啮合齿轮6上的力矩同步传递至输出齿轮202，输出齿轮202转动形成功率合流输出。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定，从而得到以下各实施例：

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上所做的一种改进方案，其主体结构与实施例1相同，改进点在于：胀紧连接机构3中，外环套301膨大段的内侧壁与内环套305膨大部的外侧壁相互贴合接触，且在外环套301上设置有与对应弹性轴5同向的环状的调节间隙302，调节螺钉304处于环状的调节间隙302内，再通过调节螺钉304调节外环套301与套筒4和内环套305与弹性轴5间的胀紧量，进而消除啮合齿轮6与输出齿轮202之间的啮合间隙，使得输出齿轮202与啮合齿轮6传动时所受啮合力均匀。