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申请/专利权人：吉林大学

摘要：一种基于少齿差行星齿轮的变速装置，包括输入轴、输出轴、壳体以及设置在壳体内部的多级行星齿轮，还包括偏心轴、中间轴和空套轴，所述多级行星齿轮包括第一行星齿轮、第二行星齿轮和第三行星齿轮，中间轴与第一行星齿轮的齿圈、第二行星齿轮的行星架和第三行星齿轮的齿圈固定连接，第一行星齿轮的行星架和第二行星齿轮的齿圈固定连接；所述输入轴和输出轴均与壳体转动连接，输入轴通过第一离合器、第二离合器和第三离合器分别与偏心轴、中间轴和空套轴连接，所述壳体上设置有第一制动器、第二制动器和第三制动器分别控制空套轴、第一行星齿轮的行星架和中间轴的转动。本发明可以在满足大传动比的同时实现多级调速。

主权项：1.一种基于少齿差行星齿轮的变速装置，包括输入轴1、输出轴17、壳体以及设置在壳体内部的多级行星齿轮，其特征在于：还包括偏心轴7、中间轴8和空套轴9，所述多级行星齿轮包括第一行星齿轮12、第二行星齿轮14和第三行星齿轮16，其中第一行星齿轮12转动设置在空套轴9的偏心轴段上，第二行星齿轮14和第三行星齿轮16转动设置在偏心轴7的偏心轴段上，中间轴8与第一行星齿轮12的齿圈、第二行星齿轮14的行星架和第三行星齿轮16的齿圈固定连接且中间轴8与偏心轴7转动连接，第一行星齿轮12的行星架11和第二行星齿轮14的齿圈固定连接且第一行星齿轮12的行星架11与中间轴8、空套轴9转动连接；所述输入轴1和输出轴17均与壳体转动连接，输入轴1通过第一离合器2、第二离合器4和第三离合器5分别与偏心轴7、中间轴8和空套轴9连接，输出轴17与第三行星齿轮16的行星架固定连接，所述壳体上设置有第一制动器6、第二制动器10和第三制动器13分别控制空套轴9、第一行星齿轮12的行星架和中间轴8的转动；三个行星齿轮的齿数z1＝35，三个内齿圈的齿数z2＝36，输入轴1的输入转速为1000rmin；当第一离合器2和第三制动器13同时工作时，使得输入轴1和偏心轴7成为一个整体，偏心轴7的转速与输入轴1相同，偏心轴7带动第三行星齿轮16开始围绕输入轴1的轴心线开始公转；第三制动器13工作，使得第三行星齿轮16的齿圈即中间轴8与支撑壳体15成为一个整体，固定不动；此时便会使得第三行星齿轮16在公转的同时开始自转，并将运动传递给输出轴17，此时传动比为即输出轴17的转速为-28.57rmin，负号代表输出轴17转动方向与输入轴1相反；当第一离合器2和第二制动器10同时工作时，偏心轴7的转速与输入轴1相同，偏心轴7带动第二行星齿轮14，第三行星齿轮16开始围绕输入轴1的轴心线开始公转；第二制动器10开始工作，使得第一行星齿轮12的行星架11即第二行星齿轮14的齿圈固定不动；第二行星齿轮14在公转的同时开始自转，并且将运动传递给第三行星齿轮16的齿圈即中间轴8，从而使得第三行星齿轮16在公转的同时开始自转，并将运动传递给输出轴17，此时传动比为输出轴17的转速为-57.97rmin，负号代表输出轴17转动方向与输入轴1相反；当第一离合器2和第二离合器4同时工作时，输入轴1、偏心轴7、中间轴8、空套轴9、输出轴17、第一行星齿轮12的行星架11、第一行星齿轮12、第二行星齿轮14、第三行星齿轮16形成一个整体进行转动，转速与输入轴1相同，此时传动比为1，即输出轴17的转速为1000rmin，输出轴17的转动方向和输入轴1的转动方向相同；当第二离合器4和第一制动器6同时工作时，中间轴8和输入轴1连为一体，两者转速转向相同，空套轴9固定不动，第一行星齿轮12在不能公转，在齿圈的带动下自转，并将运动传递给第一行星齿轮12的行星架11，使得第二行星齿轮14开始公转，并带动偏心轴7转动，第三行星齿轮16在公转的同时进行自转，将运动传递给输出轴17，此时传动比为即输出轴17的转速为970.87rmin，输出轴17的转动方向与输入轴1的相同；当第一离合器2和第一制动器6同时工作时，偏心轴7和输入轴1连为一体，两者转速转向相同，空套轴9固定不动，第一行星齿轮12、第二行星齿轮14、第三行星齿轮16在公转的同时进行自转，最终将运动传递给输出轴17，此时传动比为即输出轴17的转速为478.47rmin，输出轴17的转动方向与输入轴1的相同；当第三离合器5和第三制动器13同时工作时，空套轴9和输入轴1连为一体，两者转速转向相同，中间轴8固定不动，第一行星齿轮12在公转的同时自转，将运动传递给第一行星齿轮12的行星架11即第二行星齿轮14的齿圈，由于第二行星齿轮14不能自转，从而会在齿圈的带动作用下公转，使偏心轴7也开始转动，从而第三行星齿轮16在公转的同时进行自转，并将运动传递给输出轴17，此时传动比为即输出轴17的转速为29.41rmin，输出轴17的转动方向与输入轴1的相同。

全文数据：一种基于少齿差行星齿轮的变速装置技术领域本发明涉及一种齿轮变速装置，具体涉及一种基于少齿差行星齿轮的变速装置。背景技术在机械传动领域，各种变速装置被广泛使用，其中就包括齿轮变速装置，而齿轮变速装置中就包括基于少齿差行星齿轮的变速装置。齿差行星齿轮传动是由一对齿数相差很少的内啮合齿轮和输出机构组成的行星齿轮传动，这种装置具有传动比大、结构紧凑、传动效率较高、抗冲击、使用寿命长等优点，虽然目前的少齿差行星齿轮传动技术已经被广泛地应用在减速装置中，但是现有的基于少齿差行星齿轮的变速装置无法在实现大传动比的同时轻易地实现多级调速，使用效果不佳。发明内容针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于少齿差行星齿轮的变速装置，可在实现大传动比的同时实现多级调速。为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于少齿差行星齿轮的变速装置，包括输入轴、输出轴、壳体以及设置在壳体内部的多级行星齿轮，还包括偏心轴、中间轴和空套轴，所述多级行星齿轮包括第一行星齿轮、第二行星齿轮和第三行星齿轮，其中第一行星齿轮转动设置在空套轴的偏心轴段上，第二行星齿轮和第三行星齿轮转动设置在偏心轴的偏心轴段上，中间轴与第一行星齿轮的齿圈、第二行星齿轮的行星架和第三行星齿轮的齿圈固定连接且中间轴与偏心轴转动连接，第一行星齿轮的行星架和第二行星齿轮的齿圈固定连接且第一行星齿轮的行星架与中间轴、空套轴转动连接；所述输入轴和输出轴均与壳体转动连接，输入轴通过第一离合器、第二离合器和第三离合器分别与偏心轴、中间轴和空套轴连接，输出轴与第三行星齿轮的行星架固定连接，所述壳体上设置有第一制动器、第二制动器和第三制动器分别控制空套轴、第一行星齿轮的行星架和中间轴的转动。优选地，所述第一离合器、第二离合器和第三离合器均设置为多片式液压摩擦离合器。优选地，所述第一制动器、第二制动器和第三制动器均设置为气胎制动器。优选地，所述壳体包括左壳体、支撑壳体和右壳体，其中支撑壳体设置在左壳体和右壳体之间，并与左壳体和右壳体固定连接，输入轴与左壳体转动连接，输出轴与右壳体转动连接，第一制动器、第二制动器和第三制动器均设置在支撑壳体上。优选地，所述支撑壳体设置为圆筒状，其两端通过螺栓分别与左壳体和右壳体连接。优选地，所述偏心轴上安装第二行星齿轮偏心轴段的偏心方向与安装第三行星齿轮的偏心轴段的偏心方向相反。优选地，所述第一行星齿轮上设置有若干圆形轴孔，第一行星齿轮的行星架上设置有圆柱形连接柱，圆柱形连接柱垂直穿过圆形轴孔，圆柱形连接柱与圆形轴孔偏心设置，圆柱形连接柱的轴线与圆形轴孔轴线之间的距离为a，第一行星齿轮的圆心与其内齿圈圆心之间的距离为b，a和b相等；第二行星齿轮的行星架与中心轴、第三行星齿轮与输出轴的安装及配合方式与第一行星齿轮的结构相同。本发明通过设置偏心轴、中间轴和空套轴，与离合器和制动器配合，从而在满足大传动比的同时实现多级调速。附图说明图1为本发明的剖视图；图2为本发明所述的第一行星齿轮的行星架的示意图；图3为本发明的结构原理图。图中：1、输入轴，2、第一离合器，3、左壳体，4、第二离合器，5、第三离合器，6、第一制动器，7、偏心轴，8、中间轴，9、空套轴，10、第二制动器，11、行星架，12、第一行星齿轮，13、第三制动器，14、第二行星齿轮，15、支撑壳体，16、第三行星齿轮，17、输出轴，18、右壳体。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1、图2和图3所示，一种基于少齿差行星齿轮的变速装置，包括输入轴1、输出轴17、壳体以及设置在壳体内部的多级行星齿轮，还包括偏心轴7、中间轴8和空套轴9，所述多级行星齿轮包括第一行星齿轮12、第二行星齿轮14和第三行星齿轮16，其中第一行星齿轮12转动设置在空套轴9的偏心轴段上，第二行星齿轮14和第三行星齿轮16转动设置在偏心轴7的偏心轴段上，所述偏心轴7上安装第二行星齿轮14偏心轴段的偏心方向和安装第三行星齿轮16的偏心轴段的偏心方向相反，可减少工作时的震动，中间轴8与第一行星齿轮12的齿圈、第二行星齿轮14的行星架和第三行星齿轮16的齿圈固定连接且中间轴8与偏心轴7转动连接，第一行星齿轮12的行星架和第二行星齿轮14的齿圈固定连接且第一行星齿轮12的行星架与中间轴8、空套轴9转动连接；所述输入轴1和输出轴17均与壳体转动连接，输入轴1通过第一离合器2、第二离合器4和第三离合器5分别与偏心轴7、中间轴8和空套轴9连接，输出轴17与第三行星齿轮16的行星架固定连接，所述壳体上设置有第一制动器6、第二制动器10和第三制动器13分别控制空套轴9、第一行星齿轮12的行星架和中间轴8的转动。所述第一离合器2、第二离合器4和第三离合器5均设置为多片式液压摩擦离合器，所述第一制动器6、第二制动器10和第三制动器13均设置为气胎制动器。所述壳体包括左壳体3、支撑壳体15和右壳体18，其中支撑壳体15设置在左壳体3和右壳体18之间，并与左壳体3和右壳体18固定连接，输入轴1与左壳体3转动连接，输出轴17与右壳体18转动连接，第一制动器6、第二制动器10和第三制动器13均设置在支撑壳体15上，所述支撑壳体15设置为圆筒状，其两端通过螺栓分别与左壳体3和右壳体18连接。所述第一行星齿轮12上设置有若干圆形轴孔，第一行星齿轮12的行星架上设置有圆柱形连接柱，圆柱形连接柱垂直穿过圆形轴孔，圆柱形连接柱与圆形轴孔偏心设置，圆柱形连接柱的轴线与圆形轴孔轴线之间的距离为a，第一行星齿轮12的圆心与其内齿圈圆心之间的距离为b，a和b相等；第二行星齿轮14的行星架与中心轴8、第三行星齿轮16与输出轴7的安装及配合方式与第一行星齿轮12的结构相同。三个行星齿轮的齿数相同，全为z1；三个内齿圈的齿数也相同，全为z2，其中z2与z1的差值为1、2、3或4；同时所有齿轮的模数相同。实施例1：本实施例中三个行星齿轮的齿数z1＝35，三个内齿圈的齿数z2＝36，输入轴1的输入转速为1000rmin。当第一离合器2和第三制动器13同时工作时，使得输入轴1和偏心轴7成为一个整体，偏心轴7的转速与输入轴1相同，偏心轴7带动行星齿轮16开始围绕输入轴1的轴心线开始公转；第三制动器13工作，使得第三行星齿轮16的齿圈即中间轴8与支撑壳体15成为一个整体，固定不动；此时便会使得第三行星齿轮16在公转的同时开始自转，并将运动传递给输出轴17，此时传动比为即输出轴17的转速为-28.57rmin，负号代表输出轴17转动方向与输入轴1相反。当第一离合器2和第二制动器10同时工作时，偏心轴7的转速与输入轴1相同，偏心轴7带动第二行星齿轮14，第三行星齿轮16开始围绕输入轴1的轴心线开始公转；第二制动器10开始工作，使得第一行星齿轮12的行星架11即第二行星齿轮14的齿圈固定不动；第二行星齿轮14在公转的同时开始自转，并且将运动传递给第三行星齿轮16的齿圈即中间轴8，从而使得第三行星齿轮16在公转的同时开始自转，并将运动传递给输出轴17，此时传动比为输出轴17的转速为-57.97rmin，负号代表输出轴17转动方向与输入轴1相反。当第一离合器2和第二离合器4同时工作时，输入轴1、偏心轴7、中间轴8、空套轴9、输出轴17、第一行星齿轮12的行星架11、第一行星齿轮12、第二行星齿轮14、第三行星齿轮17形成一个整体进行转动，转速与输入轴1相同，此时传动比为1，即输出轴17的转速为1000rmin，输出轴17的转动方向和输入轴1的转动方向相同。当第二离合器4和第一制动器6同时工作时，中间轴8和输入轴1连为一体，两者转速转向相同，空套轴9固定不动，第一行星齿轮12在不能公转，在齿圈的带动下自转，并将运动传递给第一行星齿轮12的行星架11，使得第二行星齿轮14开始公转，并带动偏心轴7转动，第三行星齿轮16在公转的同时进行自转，将运动传递给输出轴17，此时传动比为即输出轴17的转速为970.87rmin，输出轴17的转动方向与输入轴1的相同。当第一离合器2和第一制动器6同时工作时，偏心轴7和输入轴1连为一体，两者转速转向相同，空套轴9固定不动，第一行星齿轮12、第二行星齿轮14、第三行星齿轮17在公转的同时进行自转，最终将运动传递给输出轴17，此时传动比为即输出轴17的转速为478.47rmin，输出轴17的转动方向与输入轴1的相同。当第三离合器5和第三制动器13同时工作时，空套轴9和输入轴1连为一体，两者转速转向相同，中间轴8固定不动，第一行星齿轮12在公转的同时自转，将运动传递给第一行星齿轮12的行星架11即第二行星齿轮14的齿圈，由于第二行星齿轮14不能自转，从而会在齿圈的带动作用下公转，使偏心轴7也开始转动，从而第三行星齿轮16在公转的同时进行自转，并将运动传递给输出轴17，此时传动比为即输出轴17的转速为29.41rmin，输出轴17的转动方向与输入轴1的相同。

权利要求：1.一种基于少齿差行星齿轮的变速装置，包括输入轴（1）、输出轴（17）、壳体以及设置在壳体内部的多级行星齿轮，其特征在于：还包括偏心轴（7）、中间轴（8）和空套轴（9），所述多级行星齿轮包括第一行星齿轮（12）、第二行星齿轮（14）和第三行星齿轮（16），其中第一行星齿轮（12）转动设置在空套轴（9）的偏心轴段上，第二行星齿轮（14）和第三行星齿轮（16）转动设置在偏心轴（7）的偏心轴段上，中间轴（8）与第一行星齿轮（12）的齿圈、第二行星齿轮（14）的行星架和第三行星齿轮（16）的齿圈固定连接且中间轴（8）与偏心轴（7）转动连接，第一行星齿轮（12）的行星架（11）和第二行星齿轮（14）的齿圈固定连接且第一行星齿轮（12）的行星架（11）与中间轴（8）、空套轴（9）转动连接；所述输入轴（1）和输出轴（17）均与壳体转动连接，输入轴（1）通过第一离合器（2）、第二离合器（4）和第三离合器（5）分别与偏心轴（7）、中间轴（8）和空套轴（9）连接，输出轴（17）与第三行星齿轮（16）的行星架固定连接，所述壳体上设置有第一制动器（6）、第二制动器（10）和第三制动器（13）分别控制空套轴（9）、第一行星齿轮（12）的行星架和中间轴（8）的转动。2.根据权利要求1所述的基于少齿差行星齿轮的变速装置，其特征在于：所述第一离合器（2）、第二离合器（4）和第三离合器（5）均设置为多片式液压摩擦离合器。3.根据权利要求1所述的基于少齿差行星齿轮的变速装置，其特征在于：所述第一制动器（6）、第二制动器（10）和第三制动器（13）均设置为气胎制动器。4.根据权利要求1所述的基于少齿差行星齿轮的变速装置，其特征在于：所述壳体包括左壳体（3）、支撑壳体（15）和右壳体（18），其中支撑壳体（15）设置在左壳体（3）和右壳体（18）之间，并与左壳体（3）和右壳体（18）固定连接，输入轴（1）与左壳体（3）转动连接，输出轴（17）与右壳体（18）转动连接，第一制动器（6）、第二制动器（10）和第三制动器（13）均设置在支撑壳体（15）上。5.根据权利要求4所述的基于少齿差行星齿轮的变速装置，其特征在于：所述支撑壳体（15）设置为圆筒状，其两端通过螺栓分别与左壳体（3）和右壳体（18）连接。6.根据权利要求1所述的基于少齿差行星齿轮的变速装置，其特征在于：所述偏心轴（7）上安装第二行星齿轮（14）偏心轴段的偏心方向与安装第三行星齿轮（16）的偏心轴段的偏心方向相反。7.根据权利要求1所述的基于少齿差行星齿轮的变速装置，其特征在于：所述第一行星齿轮（12）上设置有若干圆形轴孔，第一行星齿轮（12）的行星架上设置有圆柱形连接柱，圆柱形连接柱垂直穿过圆形轴孔，圆柱形连接柱与圆形轴孔偏心设置，圆柱形连接柱的轴线与圆形轴孔轴线之间的距离为a，第一行星齿轮（12）的圆心与其内齿圈圆心之间的距离为b，a和b相等；第二行星齿轮（14）的行星架与中心轴（8）、第三行星齿轮（16）与输出轴（7）的安装及配合方式与第一行星齿轮（12）的结构相同。

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