反向分动双控百向传动器

本发明涉及一种行星排复合结构传动机械，具体为由一个反向分动器、一个同向合动器和一个百向合动器构成的，同向合动器与百向合动器之间具有特定连接模式的，输出端轴向指向与百向合动器轴呈一定夹角的，输出端轴向指向可以围绕百向合动器轴周转且周转可控的百向传动器。

输入轴与输出轴有夹角的转速传动称为变向传动，保持输出轴与输入轴夹角不变而输出轴360度周转的转速传动称为可周转变向传动。常用的有两种变向传动器：万向节传动器与锥齿轮变向传动器。万向节传动器的优点是改变转动方向夹角容易，缺点是输出轴与输入轴传动夹角越大，传动效率越低，一般最大传动夹角小于50度。锥齿轮变向传动器利用锥齿轮副实现变向传动，最大夹角没有限制。这两种传动器都会形成很大的支座转矩，支座转矩与传动的动力转矩相关，动力转矩越大，支座转矩越大；支座转矩还与传动夹角大小相关，夹角越大，支座转矩越大，夹角90度时，支座转矩最大。这两种变向传动都可以转动输出轴支座，使输出轴周转，形成可周转变向传动。在输出轴周转时，正转支座转矩与反转支座转矩完全不平衡。一般需要设置更大的周转控制转矩来操控周转,或者需要设置附加的平衡装置例如弹簧装置或电磁力装置提供附加转矩来抵消这种不平衡才能操控周转。

本发明提出新一类变向传动器，可以使输出端轴向指向(输出轴)与百向合动器轴呈一定夹角而控制输出端轴向指向围绕百向合动器轴周转且周转可控，这种传动方式我们称为百向传动，实施百向传动的传动器称为百向传动器。本发明的百向传动器在改变传动方向时，输出端轴向指向围绕输百向合动器周转的正转支座转矩与反转支座转矩比较平衡，只需较小周转控制转矩即可操控周转，传动效率较高。还可开展周转的远距离操控。

本发明是一种输出端轴向指向与百向合动器轴呈一定夹角的，输出端轴向指向可以围绕百向合动器轴周转且周转可控的百向传动器。具体由一个反向分动器、一个同向合动器和一个百向合动器构成，同向合动器与百向合动器之间具有特定连接模式。

行星排由两个中心轮(太阳轮或内齿圈)与带行星轮的行星架三个部件组成，三个部件的排列啮合结构关系决定其各运动方程(包括运动特性方程、太星方程、圈星方程)，决定其行星排种类。现有行星排按其运动特性方程可分为单层星行星排、双层星行星排，行星排三个部件为太阳轮t、行星架j、内齿圈q，行星架上的行星轮为x。设Zt为太阳轮齿数，Zq为内齿圈齿数，Nt为太阳轮转速,Nq为内齿圈转速,Nj为行星架转速，Nx为行星轮转速，定义普通圆柱齿轮行星排、锥齿轮行星排的特性参数a＝Zq/Zt，太星参数b＝Zt/Zx，圈星参数c＝Zq/Zx；定义变线速行星排的特性参数a＝(Zq*Zxt)/(Zt*Zxq)，太星参数b＝Zt/Zxt，圈星参数c＝Zq/Zxq。其中变线速行星轮上有两套齿轮，与内齿圈q线速度相同的一套齿轮齿数为Zxq转速为Nxq、与太阳轮t线速度相同的另一套齿轮齿数为Zxt转速为Nxt。定义所有单层星行星排的运动特性方程为：Nt+a*Nq-(1+a)*Nj＝0，定义所有双层星行星排的运动特性方程为：Nt-a*Nq-(1-a)*Nj＝0。定义锥齿轮单层星行星排的太星方程为：Nxt+b*Nt-(1+b)*Nj＝0，圈星方程为：Nxq-c*Nq-(1-c)*Nj＝0。定义结构形式六的变线速双层星的太星方程为Nxt+b*Nt-(1+b)*Nj＝0：圈星方程为：Nxq+c*Nq-(1+c)*Nj＝0。定义结构形式二的变线速单层星行星排的太星方程为Nxt-b*Nt-(1-b)*Nj＝0：圈星方程为：Nxq+c*Nq-(1+c)*Nj＝0。太星方程、圈星方程可以用于计算行星轮的转速。

本发明所述反向分动器是单排行星排，其行星排的特征是其运动特性方程在整理变形后的形式符合条件一：反向分动器运动方程NA1＝(1+k)*NB1-k*NC1,k>1.0。反向分动器的行星排可以是变线速单层星行星排、变线速双层星行星排、普通圆柱齿轮单层星行星排、普通圆柱齿轮双层星行星排、锥齿轮单层星行星排或锥齿轮双层星行星排，常用的是变线速双层星行星排或普通圆柱齿轮单层星行星排。对于各种单层星行星排，其运动特性方程Nt1+a*Nq1-(1+a)*Nj1＝0在a大于等于1.0时可以整理变形为Nt1＝(1+a)*Nj1-a*Nq1，k＝a，k>1.0；在a<1.0时可以整理变形为Nq1＝((1+a)/a)*Nj1-(1/a)*Nt1，k＝1/a，k>1.0。符合条件一。对于各种双层星行星排，其运动特性方程Nt1-a*Nq1-(1-a)*Nj1＝0在a<0.5时可以整理变形为Nq1＝(1/a)*Nt1-((1-a)/a)*Nj1，k＝(1-a)/a，k>1.0；在0.51.0；在1.01.0；在a>2.0时可以整理变形为Nt1＝a*Nq1-(a-1)*Nj1，k＝a-1，k>1.0。均符合条件一。在这其中变线速双层星行星排有利于设置正变位齿轮，有利于提高传动效率，变线速双层星行星排有一种结构形式可以只有单层行星轮，因其运动特性方程服从双层星行星排的运动特性方程，即Nt-a*Nq-(1-a)*Nj＝0，所以称为双层星行星排，这种结构形式称为变线速行星排的结构形式六。这种结构形式六的变线速双层星行星排的结构示意图可以参见图1、图2，图1、图2中1、2、3所示的部件组成的行星排即为变线速双层星行星排中较简单的只有一层行星轮的结构形式六。普通圆柱齿轮单层星行星排结构示意图参见图6，锥齿轮单层星行星排结构示意图参见图7。反向分动器行星排的三个部件分别是A1、B1、C1，三个部件的转速分别是NA1、NB1、NC1。以转速NA1对应的部件A1作为反向分动器的输入端，这也是整个反向分动双控百向传动器的输入端。其余两个部件作为分动端，分动端B1与同向合动器的输入端B2连接，分动端C1与同向合动器的输入端C2连接。

所述同向合动器是单排行星排，其行星排的特征是其运动特性方程在整理变形后的形式符合条件二：同向合动器运动方程NA2＝0.5*NB2+0.5*NC2，且NA2对应的中心轮A2作为中心输入端，B2、C2是同向合动器的两个输入端也是两个输出端，作为输入端与反向分动器分动端连接，作为输出端与百向合动器中心轮连接。同向合动器行星排三个部件分别是A2、B2、C2，三个部件的转速分别是NA2、NB2、NC2。其行星排可以是变线速双层星行星排、普通圆柱齿轮双层星行星排。这两种双层星行星排的运动特性方程Nt2-a*Nq2-(1-a)*Nj2＝0在a＝0.5时可以整理变形为Nt2＝0.5*Nq2+0.5*Nj2，且Nt2对应的t2作为中心输入端，B2、C2是同向合动器的两个输入端也是两个输出端，符合条件二；在a＝2.0时可以整理变形为Nq2＝0.5*Nt2+0.5*Nj2，且Nq2对应的q2作为中心输入端，B2、C2是同向合动器的两个输入端也是两个输出端，符合条件二。B2、C2是两个输入端同时也是两个输出端，与百向合动器的两个中心轮连接，可以输出旋转方向相同的同轴同转的两个转速或者旋转方向相反的同轴反转的两个转速，即NB2与NC2。图1中4、5、6所示部件组成的就是同向合动器所采用的变线速双层星行星排，在中心输入端6的外侧设置外齿环，旁轴齿轮7与外齿环啮合，可向中心输入端输入转速NA2。普通圆柱齿轮双层星行星排参见图8，图中中心输入端1在外侧设置外齿环，2、3为同向合动器的两个输入端输出端，4为与外齿环啮合的旁轴齿轮可向中心输入端输入转速NA2。

所述百向合动器是单排行星排，其行星排轴就是百向合动器轴，其行星排的特征是其运动特性方程在整理变形后的形式符合条件三：百向合动器运动方程NA3＝0.5*NB3+0.5*NC3，且NA3对应的行星架j3也是A3作为周转控制端。百向合动器行星排三个部件分别是A3、B3、C3，三个部件的转速分别是NA3、NB3、NC3。其行星排可以是锥齿轮单层星行星排、变线速单层星行星排。对于这两种单层星行星排，其运动特性方程Nt3+a*Nq3-(1+a)*Nj3＝0在a＝1.0时可以整理变形为Nj3＝0.5*Nt3+0.5*Nq3，且NA3对应的行星架j3也是A3作为周转控制端,符合条件三。以NB3、NC3对应的两个部件作为百向合动器行星排的两个中心轮。中心轮B3与同向合动器的输出端B2连接，中心轮C3与同向合动器的输出端C2连接，这两个连接称为后端连接具有特定的连接模式。百向合动器行星排可以设置一组、两组或多组行星轮，以其中一个或两个行星轮作为单路输出端或双路输出端，这也是整个反向分动双控百向传动器的输出端，输出转速为行星轮自转转速NX3。以一个行星轮作为输出端，称为单路输出端，参见图1中的11所标示。以共轴反转的两个行星轮为输出端，称为双路输出端。输出端轴向指向可以随行星架j3也是A3围绕百向合动器轴周转，周转同时可以有自转转速NX3。图1中8、9、10、11所示部件组成的就是采用锥齿轮单层星行星排的百向合动器。图3中8、9、10、11所示部件组成的百向合动器采用变线速单层星行星排，10为其行星架j3也是A3作为周转控制端，行星架上设置外齿环，必要时可以通过与外齿环啮合的旁轴齿轮12向行星架输入周转转速NA3。这种旁轴齿轮输入是为了避免与其他零部件之间形成相互嵌套的矛盾。变线速单层星行星排服从单层星行星排的运动特性方程，但其行星轮实际上具有双层行星轮，这是变线速行星排的结构形式二，在图3中选了其中的外层行星轮作为输出端，输出端轴向指向与百向合动器轴平行(呈0度夹角)围绕百向合动器轴周转，其周转转速为行星架转速NA3。

同向合动器的输出端与百向合动器的中心轮之间的连接称为后端连接，后端连接有两种特定的连接模式。连接模式一，两个后端连接的传动比同为n或同为-n，即原本相互同向的两个转速连接传动后保持相互同向，原本相互反向的两个转速连接传动后保持相互反向。例如图1中的两个后端连接。最简单的连接模式一的连接形式，就是两个直接连接，即两个连接的传动比同为1.0。连接模式二，两个后端连接的传动比一个为n，另一个为-n，即原本相互同向的两个转速连接传动后转化为相互反向，原本相互反向的两个转速连接传动后转化为相互同向。例如图2中的两个后端连接。图4、图5所示的连接结构均可达到连接模式二的连接传动效果。比较简单的连接模式二的连接形式，是在一个连接中采用直接连接，传动比为1.0，在另一个连接中形成间接连接，间接连接传动比为-1.0。例如图9中的后端连接。图9中同向合动器与百向合动器之间的就是一个直接连接、另一个通过锥齿轮形式间接连接，间接连接传动比为-1.0，图中12所示部件为锥齿轮形式单路换向器中轴承固定的锥齿轮。

由反向分动器、同向合动器和百向合动器组成的本发明反向分动双控百向传动器，是行星排复合结构，是二自由度决定系统。系统中任意两个旋转构件的转速确定，系统中所有旋转构件的转速被决定。反向分动器各运动方程、同向合动器各运动方程、百向合动器各运动方程可以组成方程组，以任意两个转速的确定值，各个连接及后端连接的传动比值为条件，解方程组可以得到反向分动双控百向传动器中每一个旋转构件的转速。所以本发明反向分动双控百向传动器有四种应用方式。反向分动双控百向传动器，对应连接模式一有应用方式一，当反向分动器输入端A1的转速NA1与同向合动器中心输入端A2的转速NA2确定时，系统中所有旋转构件的转速被决定。输出端行星轮自转转速NX3被决定，百向合动器行星架的周转转速NA3被决定，即输出端轴向指向的周转转速NA3被决定。在输入端A1输入转速NA1，可以传动到输出端形成输出转速NX3，输出端轴向指向可以围绕百向合动器轴周转，使周转控制端保持自由，以较小的转矩调节中心输入端转速NA2就可以调节输出端轴向指向的周转转速NA3，就可以操控周转，NA2与NA3成正比。在这种应用方式下，可以取消周转控制端，结构更简洁。如果后端连接距离较远，通过调节中心输入端转速实现对输出端轴向指向周转的操控就是远距离操控。对应连接模式一还有应用方式二，当反向分动器输入端A1的转速NA1与百向合动器周转控制端A3的转速NA3确定时，系统中所有旋转构件的转速被决定。在输入端A1输入转速NA1，可以传动到输出端形成输出转速NX3，输出端轴向指向可以围绕百向合动器轴周转，使中心输入端保持自由，以较小的转矩调节周转控制端转速NA3就可以调节输出端轴向指向，就可以操控周转。这种应用方式下，反向分动双控百向传动器相当于反向分动百向传动器，同向合动器实际上不起作用。可以取消同向合动器，使反向分动双控百向传动器转化成为反向分动百向传动器。

反向分动双控百向传动器，对应连接模式二有应用方式三，当反向分动器输入端A1的转速NA1与同向合动器中心输入端A2的转速NA2确定时，系统中所有旋转构件的转速被决定。在中心输入端A2输入转速NA2，可以传动到输出端形成输出转速NX3，输出端轴向指向可以围绕百向合动器轴周转，使周转控制端保持自由，以较小的转矩调节输入端转速NA1就可以调节输出端轴向指向的周转转速NA3，就可以操控周转，NA1与NA3成正比。在这种应用方式下，必要时可以取消周转控制端，结构更简洁。如果后端连接距离较远，通过调节输入端转速实现对输出端轴向指向周转的操控就是远距离操控。对应连接模式二还有应用方式四，当同向合动器中心输入端A2的转速NA2与百向合动器周转控制端A3的转速NA3确定时，系统中所有旋转构件的转速也被决定。在中心输入端A2输入转速NA2，可以传动到输出端形成输出转速NX3，输出端轴向指向可以围绕百向合动器轴周转，使输入端保持自由，控制周转控制端正转、反转的周转控制转矩无转矩差，以很小的转矩调节周转控制端转速NA3就可以调节输出端轴向指向，就可以操控周转。这种应用方式下，反向分动双控百向传动器相当于同向分动百向传动器，反向分动器实际上不起作用。可以取消反向分动器，使反向分动双控百向传动器转化成为同向分动百向传动器。

上述四种应用方式都可以实现输出端轴向指向与百向合动器轴呈一定夹角的，输出端轴向指向可以围绕百向合动器轴周转且周转可控的百向传动。

连接模式二应用方式三中还可以增加设置单路换速器，使反向分动器与同向合动器之间的一个直接连接转化为间接连接。与应用方式三类似，增加设置了单路换速器的反向分动双控百向传动器参见图10。图10中13即为设置于反向分动器与同向合动器之间的单路换速器。核心目的是，通过这个单路换速器可以使NB2＝-NC2时(1+k)*NB1＝-k*NC1。这样，在中心输入端A2输入转速NA2，可以传动到输出端形成输出转速NX3，输出端轴向指向可以围绕百向合动器轴周转，使周转控制端保持自由(必要时可以取消周转控制端)，调节输入端正转、反转转速的周转控制转矩无转矩差，以很小的转矩调节输入端转速NA1就可以调节输出端轴向指向的周转转速NA3，就可以操控周转，NA1与NA3成正比。增加设置了单路换速器的应用方式三可以称为应用方式三加。所述单路换速器，参见图10中13，用于反向分动器分动端与同向合动器输入端之间的两个连接之一中，用于两个连接中同轴外侧的间接连接，当设置传动比值为(1+k)/k用于C1与C2的间接连接时，可以使NB2＝-NC2时(1+k)*NB1＝-k*NC1。当设置传动比值为k/(1+k)用于B1与B2的间接连接时，也可以使NB2＝-NC2时(1+k)*NB1＝-k*NC1。单路换速器一般是平行轴单轴圆柱齿轮形式或变线速双层星行星排形式。

反向分动器采用变线速双层星行星排，结构简单传动效率高且比较便于获得较大的k值。变线速双层星行星排当特性参数接近1.0时，其反向分动器运动方程中k值可以较大。k取值较大的本发明的反向分动器在分动传动的同时也是高效的大传动比的减速器，从NA1到NB1的传动比较大、从NA1到NC1的传动比较大，NA1的转速大于NB1的转速、大于NC1的转速。

本发明所述圆柱齿轮可以是直齿、斜齿、人字齿等，锥齿轮可以是直齿、曲齿等。齿轮可以是各种齿形。

本发明可用于飞行器的可倾转旋翼、直升机的可变向输出端轴向指向尾桨、轮船的可变向输出端轴向指向螺旋桨推进器等的百向传动。可作为单旋翼、共轴反转双旋翼、单螺旋桨、共轴反转双螺旋桨的百向传动器。可用于机床、机器人的传动。本发明可以与其他机械组合使用。

本发明反向分动双控百向传动器的有益之处在于，提出了由反向分动器、同向合动器和百向合动器组成的二自由度决定系统的行星排复合结构作为本发明的结构。提出了反向分动器特征在于其行星排符合本发明所述条件一，同向合动器特征在于其行星排复合条件二，百向合动器特征在于其行星排符合条件三。提出了反向分动器与同向合动器之间的连接方式，提出了同向分动器与百向合动器之间特定的连接模式。提出了四种应用方式及应用方式三加实现输出端轴向指向与百向合动器轴保持一定夹角的，输出端轴向指向可以围绕百向合动器轴周转且周转可控的百向传动。

本发明提出，只要在传动机械中采用了由反向分动器、同向合动器和百向合动器组成的结构。反向分动器、同向合动器、百向合动器的特征符合本发明所述，反向分动器与同向合动器之间的连接方式、同向合动器与百向合动器之间的连接模式符合本发明所述。通过四种应用方式及应用方式三加之一来实现输出端轴向指向与百向合动器轴保持一定夹角的，输出端轴向指向可以围绕百向合动器轴周转且周转可控的百向传动。这样的传动器，均应属于本发明的保护范围。

图1为本发明反向分动双控百向传动器的一种示意图，也是本发明实施例1的示意图。输入端1，一个分动端2，另一个分动端3，同向合动器一个输入端输出端4，同向合动器另一个输入端输出端5，中心输入端6设置外齿环，与中心输入端外齿环啮合的旁轴齿轮7可以向中心输入端输入转速NA2，百向合动器一个中心轮8，百向合动器另一个中心轮9，周转控制端10，行星轮输出端11。其中1、2、3所示部件组成的反向分动器采用变线速双层星行星排。4、5、6所示部件组成的同向合动器采用变线速双层星行星排。百向合动器锥齿轮单层星行星排的中心轮8、9的齿数相同，11为单路输出端。

图2为本发明反向分动双控百向传动器的另一种示意图。输入端1，一个分动端2，另一个分动端3，同向合动器一个输入端输出端4，同向合动器另一个输入端输出端5，中心输入端6设置外齿环，与中心输入端外齿环啮合的旁轴齿轮7可以向中心输入端输入转速NA2，百向合动器一个中心轮8，百向合动器另一个中心轮9，周转控制端10，行星轮输出端11。其中1、2、3所示部件组成的反向分动器采用变线速双层星行星排。4、5、6所示部件组成的同向合动器采用变线速双层星行星排。百向合动器锥齿轮单层星行星排的中心轮8、9的齿数相同，11为单路输出端。连接4、5两个输入端输出端与8、9两个中心轮的是换向双传动器，换向双传动器的结构可参见图4、图5，换向双传动器可以使同轴同转的两个转速传动转化为同轴反转的两个转速。

图3为本发明反向分动双控百向传动器的又一种示意图。输入端1，一个分动端2，另一个分动端3，同向合动器一个输入端输出端4，同向合动器另一个输入端输出端5，中心输入端6设置外齿环，与中心输入端外齿环啮合的旁轴齿轮7可以向中心输入端输入转速NA2，百向合动器一个中心轮8，百向合动器另一个中心轮9，周转控制端10，行星轮输出端11。其中1、2、3所示部件组成的反向分动器采用变线速双层星行星排。4、5、6所示部件组成的同向合动器采用变线速双层星行星排。百向合动器采用变线速单层星行星排，行星架10设置外齿环，与行星架外齿环啮合的旁轴齿轮12可以向行星架输入转速NA3，11为单路输出端。

图4为本发明反向分动双控百向传动器所述后端连接连接模式二的一种示意图。同轴同转的两个输入转速经换向双传动器传动后可以转化为同轴反转的两个转速输出。

图5为本发明反向分动双控百向传动器所述后端连接连接模式二的另一种示意图。同轴同转的两个输入转速经换向双传动器传动后也可以转化为同轴反转的两个转速输出。

图6为本发明反向分动双控百向传动器所述反向分动器采用的普通圆柱齿轮单层星行星排的示意图。输入端1，一个分动端2，另一个分动端3。

图7为本发明反向分动双控百向传动器所述反向分动器采用的锥齿轮单层星行星排的示意图。输入端1，一个分动端2，另一个分动端3。

图8为本发明反向分动双控百向传动器所述同向合动器采用的普通圆柱齿轮双层星行星排的示意图。中心输入端1外侧设置外齿环，一个输入端输出端2，另一个输入端输出端3，旁轴齿轮4与外齿环啮合可以向中心输入端输入转速NA2。

图9为后端连接为连接模式二的本发明反向分动双控百向传动器的示意图。输入端1，一个分动端2，另一个分动端3，同向合动器一个输入端输出端4，同向合动器另一个输入端输出端5，中心输入端6设置外齿环，与中心输入端外齿环啮合的旁轴齿轮7可以向中心输入端输入转速NA2，百向合动器一个中心轮8，百向合动器另一个中心轮9，周转控制端10，行星轮输出端11，轴承固定的锥齿轮12。其中1、2、3所示部件组成的反向分动器采用变线速双层星行星排。4、5、6所示部件组成的同向合动器采用变线速双层星行星排。百向合动器锥齿轮单层星行星排的中心轮8、9的齿数相同，11为单路输出端。后端连接中轴承固定的锥齿轮12传动装置可以使该间接连接传动比为-1.0。

图10为增加设置了单路换速器的后端连接为连接模式二的本发明反向分动双控百向传动器的应用方式三加示意图。输入端1，一个分动端2，另一个分动端3，同向合动器一个输入端输出端4，同向合动器另一个输入端输出端5，中心输入端6设置外齿环，与中心输入端外齿环啮合的旁轴齿轮7可以向中心输入端输入转速NA2，百向合动器一个中心轮8，百向合动器另一个中心轮9，周转控制端10，行星轮输出端11，轴承固定的锥齿轮12，单路换速器13。其中1、2、3所示部件组成的反向分动器采用变线速双层星行星排。4、5、6所示部件组成的同向合动器采用变线速双层星行星排。百向合动器锥齿轮单层星行星排的中心轮8、9的齿数相同，11为单路输出端。后端连接中轴承固定的锥齿轮12传动装置可以使该间接连接传动比为-1.0。包含单路换速器13的间接连接可以使k*NC1＝(1+k)*NC2。

图1、图4、图5中的换向双传动器以全幅结构表示，其余各图中各行星排均按行业惯例以半幅行星排结构简图表示。各图中各部件只示意结构关系，未反映真实尺寸。

实施例1：本发明反向分动双控百向传动器实施例1，由反向分动器、同向合动器与百向合动器，参见图1。其反向分动器采用变线速双层星行星排，其运动特性方程可以整理变形为反向分动器运动方程NA1＝10*NB1-9*NC1。即变线速行星排的分动端太阳轮B1齿轮齿数为20，变线速行星轮的两套齿轮中与之线速度相同的一侧齿轮齿数为20，另一分动端内齿圈C1齿轮齿数为18，变线速行星轮的两套齿轮中与之线速度相同的另一侧齿轮齿数为20，以行星架A1作为输入端。该变线速双层星行星排的变线速行星轮上的两套齿轮模数不同，其特性参数为0.9。反向分动器运动方程中的k＝9。

其同向合动器采用变线速双层星行星排，其运动特性方程Nt2-0.5*Nq2-(1-0.5)*Nj2＝0，同向合动器运动方程为NA2＝0.5*NB2+0.5*NC2。即变线速双层星行星排的太阳轮t2即A2的的齿轮齿数为30，内齿圈q2即C2的齿轮齿数为20，变线速行星轮上与太阳轮啮合的一侧齿轮齿数为30，变线速行星轮上与内齿圈啮合的另一侧齿轮齿数为40。以太阳轮t2即A2作为中心输入端，以B2即内齿圈q2为一个输入端输出端，以C2即行星架j2作为另一个输入端输出端。

其百向合动器采用锥齿轮单层星行星排，其运动特性方程为Nt3+1*Nq3-(1+1)*Nj3＝0，百向合动器运动方程为NA3＝0.5*NB3+0.5*NC2。即锥齿轮单层星行星排的两个中心轮B3、C3齿轮齿数均为20，以行星架j3也是A3作为周转控制端，在行星架上均布设行星轮，行星轮齿轮齿数均为20，以其中一个行星轮为单路输出端,输出端轴向指向与百向合动器轴呈90度夹角，输出端转速为NX3。该锥齿轮单层星行星排的特性参数为1.0。

同向分动器输出端B2与百向合动器的中心轮B3连接，同向分动器的另一输出端C2与百向合动器的中心轮C3连接，这两个连接称为后端连接，有两种连接模式。本实施例后端连接采用连接模式一。同向合动器输出端B2、C2分别与百向合动器中心轮B3、C3直接连接，NB2＝NB3，NC2＝NC3。

本实施例有两种应用方式。应用方式一，当输入端转速NA1确定，保持周转控制端A3自由，以较小的转矩调节中心输入端转速NA2确定为零时，输出转速正比于输入转速：NX3＝(1/19)*NA1。输出端轴向指向与百向合动器轴呈90度夹角定向传动，输出端轴向指向不围绕百向合动器轴周转。保持输入端转速NA1，NX3＝(1/19)*NA1。以较小的转矩调节中心输入端转速NA2确定不为零时，输出端轴向指向与百向合动器轴呈90度夹角传动，同时输出端轴向指向围绕百向合动器轴周转，周转转速NA3正比于中心输入端转速NA2，实现百向传动周转的远距离操控。

应用方式二，当输入端转速NA1确定，保持中心输入端A2自由，以较小的转矩调节周转控制端转速NA3确定为零时，输出转速等比于输入转速：NX3＝(1/19)*NA1。输出端轴向指向与百向合动器轴呈90度夹角定向传动，输出端轴向指向不围绕百向合动器轴周转。保持输入端转速NA1，NX3＝(1/19)*NA1。以较小的转矩调节周转控制端转速NA3确定不为零时，输出端轴向指向与百向合动器轴呈90度夹角传动，同时输出端轴向指向按NA3的转速围绕百向合动器轴周转，实现百向传动周转的末端操控。

上述实施例仅为本发明的部分实施方式。