專利名稱：非正交斜齒圓錐齒輪副及非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種非正交斜齒圓錐齒輪副及其制造方法和由該齒輪副構(gòu)成的非正
交斜齒圓錐齒輪限滑差速器，屬于機械傳動技術領域。
背景技術：
交錯軸斜齒圓柱齒輪副可以用于兩軸線夾角E = 0 90°之間的運動和動力傳
遞，E = 0時為線接觸，E # 0時為點接觸。斜齒圓錐齒輪副用來傳遞空間兩垂直交錯軸線
之間的運動和動力，斜齒圓錐齒輪在嚙合時，輪齒嚙合線是變化的，載荷逐漸加上，再逐漸
卸掉，故傳動較平穩(wěn)，沖擊、振動和噪聲較小，適宜于高速、重載傳動，由于斜齒圓錐齒輪有
這些優(yōu)點，在機械傳動技術領域占有重要地位，但是由于斜齒圓錐齒輪結(jié)構(gòu)的復雜性和獨
特性，給設計與加工帶來一定的困難，因而在工業(yè)上始終得不到廣泛的應用。 根據(jù)GB/T 12369-1990斜齒圓錐齒輪基本齒廓標準，斜齒圓錐齒輪齒廓常用曲線
為漸開線，齒面為漸開螺旋面；齒廓曲線也可以設計為圓弧、擺線或其它曲線，其齒面通稱
為螺旋面。斜齒圓錐齒輪齒面的常用加工方法主要有展成法和成型法，展成法是用產(chǎn)形面
為平面的刀具切削或磨削加工出斜齒圓錐齒輪的螺旋面，成型法是用成形銑刀加工出斜齒
圓錐齒輪的螺旋面。取產(chǎn)形面與斜齒圓錐齒輪螺旋面相同的錐面滾刀在滾齒機上加工出大
錐齒輪，亦可得到斜齒圓錐齒輪副。斜齒圓錐齒輪副的特點為接觸齒數(shù)多、潤滑條件好、承
載能力大，可以實現(xiàn)硬齒面?zhèn)鲃印?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種非正交斜齒圓錐齒輪副及其制造方法和由該齒輪副 構(gòu)成的非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器；非正交斜齒圓錐齒輪副應用于非90?？臻g交錯 軸線的運動和動力傳動，非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器應用于車輛軸間或輪間扭矩感應 自鎖式差速器。 為了達到本發(fā)明的目的所采取的技術方案如下 非正交斜齒圓錐齒輪副包括斜齒圓錐齒輪1、大齒輪2，斜齒圓錐齒輪軸線3與大 齒輪軸線4空間交錯，兩軸線固定夾角E、0 <E< 90° ，兩軸線距離為嚙合傳動中心距a， 由滿足兩軸線空間位置關系和安裝距&、 R2嚙合傳動的斜齒圓錐齒輪1和大齒輪2構(gòu)成非 正交斜齒圓錐齒輪副(如圖1、2)。 非正交斜齒圓錐齒輪副制造方法包括斜齒圓錐齒輪1由常規(guī)已有加工技術制 成，取產(chǎn)形面與斜齒圓錐齒輪1螺旋面相同的錐面滾刀8在滾齒機上加工大齒輪毛坯9，加 工過程中錐面滾刀軸線10與大齒輪毛坯軸線11夾角為E、(XE〈90。，兩軸線距離為嚙 合傳動中心距a及滿足安裝距R"R2，按斜齒圓錐齒輪1和大齒輪2的傳動比112滾切，將大 齒輪毛坯9加工成大齒輪2(如圖3)，由加工出的大齒輪2與斜齒圓錐齒輪1保持軸交角 E 、中心距a及安裝距R" R2嚙合傳動得到非正交斜齒圓錐齒輪副。 非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器包括差速器殼體7上設置有空間交錯的斜齒圓錐齒輪軸線3和大齒輪軸線4，兩軸線夾角為E、I^〈E〈90。并且90° -1^〈E〈90。， 兩軸線距離為嚙合傳動中心距a，右旋斜齒圓錐齒輪1的螺旋角P p右旋斜齒圓錐齒輪1和 與右旋斜齒圓錐齒輪1旋向不同其它幾何參數(shù)和結(jié)構(gòu)完全相同的左旋斜齒圓錐齒輪5同軸 線固連構(gòu)成一個行星齒輪，行星齒輪在差速器殼體7上繞斜齒圓錐齒輪軸線3轉(zhuǎn)動聯(lián)接，右 旋大齒輪2和左旋大齒輪6分別與差速器殼體7同軸線4轉(zhuǎn)動聯(lián)接，具有同一轉(zhuǎn)動軸線4 的右旋大齒輪2和左旋大齒輪6分別與右旋斜齒圓錐齒輪1和左旋斜齒圓錐齒輪5嚙合傳 動，形成兩組具有斜齒圓錐齒輪同速、同向、同軸線3轉(zhuǎn)動的定傳動比112 = 156非正交斜齒 圓錐齒輪副，由差速器殼體7輸入動力并由右旋大齒輪2、左旋大齒輪6分別輸出動力構(gòu)成 非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器(如圖4)。 上述的非正交斜齒圓錐齒輪副中，改變斜齒圓錐齒輪1的齒數(shù)Zl或螺旋角13工和 非正交斜齒圓錐齒輪副的傳動比i12 = z2/Zl或軸交角E，可以改變非正交斜齒圓錐齒輪副 的正反向傳動效率，當傳動效率n =0時機構(gòu)自鎖。 上述的非正交斜齒圓錐齒輪副制造方法中，斜齒圓錐齒輪1的齒廓曲線可以是漸 開線、圓弧、擺線或其它曲線，由產(chǎn)形面與斜齒圓錐齒輪1螺旋面相同的錐面滾刀8在滾齒 機上保持軸交角為E、中心距為a及安裝距Rp !^，加工出的大齒輪2與斜齒圓錐齒輪1嚙 合傳動均可得到非正交斜齒圓錐齒輪副。 上述的非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器中，改變軸交角E ，或者改變右旋斜齒圓 錐齒輪1的齒數(shù)Zl或螺旋角P工和傳動比i12 = z乂zp左旋斜齒圓錐齒輪5的齒數(shù)z5 = Zl 或螺旋角1^=1^和傳動比i56 = z6/z5 = i12亦隨著相應變化時，可以改變輪系的傳動效 率，進而改變非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器的理論鎖緊系數(shù)K，以便滿足車輛對差速器性 能的要求。 上述的非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器中，為了提高承載能力和轉(zhuǎn)動平穩(wěn)性在差 速器殼體7上繞大齒輪軸線4均布p個行星齒輪，p = 2、3、4、5、6，如圖5所示p = 3。
上述的非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器中，為了提高承載能力，行星齒輪的右旋 斜齒圓錐齒輪1和左旋斜齒圓錐齒輪5為硬齒面，與其對應嚙合傳動的右旋大齒輪2和左 旋大齒輪6亦為硬齒面，由兩對硬齒面非正交斜齒圓錐齒輪副構(gòu)成非正交斜齒圓錐齒輪限 滑差速器，以便提高車輛的牽引力和驅(qū)動功率。


圖1為非正交斜齒圓錐齒輪副原理圖； 圖2為非正交斜齒圓錐齒輪副俯視原理圖； 圖3為非正交斜齒圓錐齒輪副的大齒輪加工原理圖； 圖4為非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器原理圖； 圖5為非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器的行星齒輪配置原理圖。
具體實施方案 下面根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施例進行描述。 圖1所示的非正交斜齒圓錐齒輪副由斜齒圓錐齒輪1、大齒輪2構(gòu)成，斜齒圓錐齒 輪軸線3與大齒輪軸線4空間交錯，兩軸線固定夾角E 、0 < E < 90° ，兩軸線距離為嚙合
4傳動中心距a，由滿足兩軸線空間位置關系和安裝距R2相互嚙合傳動的斜齒圓錐齒輪1和大齒輪2構(gòu)成非正交斜齒圓錐齒輪副(如圖2);斜齒圓錐齒輪1的齒數(shù)Zp螺旋角13 p錐角S，大齒輪2的齒數(shù)&，通過改變斜齒圓錐齒輪l的齒數(shù)^或螺旋角！^和非正交斜齒圓錐齒輪副的傳動比i12 = z2/Zl或軸交角E，可以改變非正交斜齒圓錐齒輪副的正反向傳動效率，當傳動效率n =0時機構(gòu)自鎖。斜齒圓錐齒輪l為右旋時，??！^〈E、大齒輪2為右旋，斜齒圓錐齒輪1可以設計為左旋，與其嚙合的大齒輪2亦為左旋。 非正交斜齒圓錐齒輪副的制造方法包括①.斜齒圓錐齒輪1的制造斜齒圓錐齒輪1由常規(guī)已有加工技術制成，斜齒圓錐齒輪1的齒廓曲線可以是漸開線、圓弧、擺線或其它曲線；②.大齒輪2的制造如圖3所示，取產(chǎn)形面與斜齒圓錐齒輪1螺旋面相同的錐面滾刀8安裝在滾刀架上，大齒輪毛坯9安裝在滾齒機工作轉(zhuǎn)臺上，調(diào)節(jié)滾刀架傾角為90° _2，即滿足錐面滾刀軸線10與大齒輪毛坯軸線11夾角為2、0<2<90° ，由安裝距R2分別確定錐面滾刀8和大齒輪毛坯9的軸向位置，調(diào)整兩軸線中心距等于嚙合傳動中心距a，按斜齒圓錐齒輪1和大齒輪2的傳動比i12計算掛輪滾比，錐面滾刀8在滾齒機上將大齒輪毛坯9加工成大齒輪2，由加工出的大齒輪2與斜齒圓錐齒輪1保持軸交角為E、中心距為a及安裝距RpR2嚙合傳動得到非正交斜齒圓錐齒輪副。加工過程中滾刀架傾角為0。時，即錐面滾刀軸線10與大齒輪毛坯軸線11夾角E二90。時，可得到正交斜齒圓錐齒輪副。 圖4所示的非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器原理圖中，差速器殼體7上設置有空間交錯的斜齒圓錐齒輪軸線3和大齒輪軸線4，兩軸線夾角為E、 ！^〈E〈9(T并且90° -1^〈E〈9(r ，兩軸線距離為嚙合傳動中心距a，右旋斜齒圓錐齒輪l的螺旋角右旋斜齒圓錐齒輪1和與右旋斜齒圓錐齒輪1旋向不同其它幾何參數(shù)和結(jié)構(gòu)完全相同的左旋斜齒圓錐齒輪5同軸線固連構(gòu)成一個行星齒輪，行星齒輪在差速器殼體7上繞斜齒圓錐齒輪軸線3轉(zhuǎn)動聯(lián)接，右旋大齒輪2和左旋大齒輪6分別與差速器殼體7同軸線4轉(zhuǎn)動聯(lián)接，具有同一轉(zhuǎn)動軸線4的右旋大齒輪2和左旋大齒輪6分別與右旋斜齒圓錐齒輪1和左旋斜齒圓錐齒輪5嚙合傳動，形成兩組具有斜齒圓錐齒輪同速、同向、同軸線3轉(zhuǎn)動的定傳動比i12 = 156非正交斜齒圓錐齒輪副；由右旋大齒輪2、左旋大齒輪6兩同軸線4獨立轉(zhuǎn)動的'中心輪'和繞軸線4轉(zhuǎn)動的差速器殼體7為'系桿'以及相對差速器殼體7繞軸線3自轉(zhuǎn)并與差速器殼體7 —起繞軸線4公轉(zhuǎn)的行星齒輪構(gòu)成雙自由度差動輪系，其轉(zhuǎn)速關系為W =(化+rO/2，由差速器殼體7輸入動力并由右旋大齒輪2、左旋大齒輪6分別輸出動力構(gòu)成非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器。當車輛直線行駛時，n2 = n6 = rv右旋斜齒圓錐齒輪1和右旋大齒輪2、左旋斜齒圓錐齒輪5和左旋大齒輪6沒有相對轉(zhuǎn)動，即行星齒輪沒有自轉(zhuǎn)只有公轉(zhuǎn)；當車輛轉(zhuǎn)彎時，ri2 = n7+An，n6 = n廠An， An > 0左轉(zhuǎn)彎，An < 0右轉(zhuǎn)彎，An # 0時右旋斜齒圓錐齒輪1和右旋大齒輪2、左旋斜齒圓錐齒輪5和左旋大齒輪6產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，行星齒輪自轉(zhuǎn)同時公轉(zhuǎn)；當一個驅(qū)動輪打滑時，差速器將限制該輪單邊速度突變。改變軸交角E ，或者改變右旋斜齒圓錐齒輪1的齒數(shù)Zl或螺旋角13 i和右旋大齒輪2的齒數(shù)22、左旋斜齒圓錐齒輪5的齒數(shù)z5 = Zl或螺旋角1^=1^和左旋大齒輪6的齒數(shù)ze = 22亦隨著相應變化時，可以改變輪系的傳動效率，進而改變非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器的理論鎖緊系數(shù)K，以便滿足車輛對差速器性能的要求；考慮到差速器殼體7受力平衡、差速器轉(zhuǎn)動平穩(wěn)性以及為了提高承載能力在差速器殼體7上繞軸線4均布p個行星齒輪，p = 2、3、4、5、6，本實施例p = 3(如圖5);為了提高承載能力，行星齒輪的右旋斜齒圓錐齒輪1和左旋斜齒圓錐齒輪5為硬齒面，與其對應嚙合傳動的右旋大齒輪2和左旋大齒輪6亦為硬齒面，由兩對硬齒面非正交斜齒圓錐齒輪副構(gòu)成非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器，以便提高車輛的牽引力和驅(qū)動功率。
權(quán)利要求
非正交斜齒圓錐齒輪副包括，斜齒圓錐齒輪(1)、大齒輪(2)，其特征在于，斜齒圓錐齒輪軸線(3)與大齒輪軸線(4)空間交錯，兩軸線固定夾角∑、0＜∑＜90°，兩軸線距離為嚙合傳動中心距a，斜齒圓錐齒輪(1)和大齒輪(2)保持安裝距R1、R2且滿足兩軸線空間位置關系嚙合傳動。
2. 非正交斜齒圓錐齒輪副制造方法包括，斜齒圓錐齒輪(1)由常規(guī)已有加工技術制 成，其特征在于，取產(chǎn)形面與斜齒圓錐齒輪(1)螺旋面相同的錐面滾刀(8)在滾齒機上加工 大齒輪毛坯(9)，加工過程中錐面滾刀軸線(10)與大齒輪毛坯軸線(11)夾角為E、(XE <90° ，兩軸線距離為嚙合傳動中心距a及滿足安裝距RpI^，按斜齒圓錐齒輪(1)和大齒 輪(2)的傳動比112滾切，將大齒輪毛坯(9)加工成大齒輪(2)，由加工出的大齒輪(2)與 斜齒圓錐齒輪(1)實現(xiàn)軸交角E、中心距a、安裝距RpR2嚙合傳動。
3. 非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器，其特征在于，差速器殼體(7)上設置有空間交 錯的斜齒圓錐齒輪軸線(3)和大齒輪軸線(4)，兩軸線夾角為E、 ^<匸<90°并且 90° -1^〈E〈9(r ，兩軸線距離為嚙合傳動中心距a，右旋斜齒圓錐齒輪(1)的螺旋角 !^，右旋斜齒圓錐齒輪(1)和與右旋斜齒圓錐齒輪(1)旋向不同其它幾何參數(shù)和結(jié)構(gòu)完全 相同的左旋斜齒圓錐齒輪(5)同軸線固連構(gòu)成一個行星齒輪，行星齒輪在差速器殼體(7) 上繞斜齒圓錐齒輪軸線(3)轉(zhuǎn)動聯(lián)接，右旋大齒輪(2)和左旋大齒輪(6)分別與差速器殼 體(7)同軸線(4)轉(zhuǎn)動聯(lián)接，具有同一轉(zhuǎn)動軸線(4)的右旋大齒輪(2)和左旋大齒輪(6) 分別與右旋斜齒圓錐齒輪(1)和左旋斜齒圓錐齒輪(5)定傳動比i12 = i56嚙合傳動，由差 速器殼體(7)輸入動力并由右旋大齒輪(2)、左旋大齒輪(6)分別輸出動力。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的非正交斜齒圓錐齒輪副，其特征在于，改變斜齒圓錐齒輪(1) 的齒數(shù)Zl或螺旋角P工和非正交斜齒圓錐齒輪副的傳動比i12 = z2/Zl或軸交角E ，可以改 變非正交斜齒圓錐齒輪副的正反向傳動效率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的非正交斜齒圓錐齒輪副制造方法，斜齒圓錐齒輪(1)的齒廓 曲線可以是漸開線、圓弧、擺線，其特征在于，由產(chǎn)形面與斜齒圓錐齒輪(1)螺旋面相同的 錐面滾刀(8)在滾齒機上保持軸交角E、中心距a及安裝距RpI^，加工出的大齒輪(2)與 斜齒圓錐齒輪(1)均可實現(xiàn)非正交嚙合傳動。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器，其特征在于，改變軸交角 E，或者改變右旋斜齒圓錐齒輪(1)的齒數(shù)^或螺旋角^和傳動比^二z"^、左旋斜齒 圓錐齒輪(5)的齒數(shù)z5 = Zl或螺旋角1^=1^和傳動比i56 = z6/z5 = i12亦隨著相應變 化時，可以改變非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器的理論鎖緊系數(shù)K。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器，其特征在于，在差速器殼 體(7)上繞大齒輪軸線(4)均布p個行星齒輪，p = 2、3、4、5、6。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器，其特征在于，行星齒輪的 右旋斜齒圓錐齒輪(1)和左旋斜齒圓錐齒輪(5)為硬齒面，與其對應嚙合傳動的右旋大齒 輪(2)和左旋大齒輪(6)亦為硬齒面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非正交斜齒圓錐齒輪副及其制造方法和由該齒輪副構(gòu)成的非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器，屬于機械傳動技術領域；技術方案包括斜齒圓錐齒輪(1)、大齒輪(2)，斜齒圓錐齒輪軸線(3)與大齒輪軸線(4)空間交錯，兩軸線固定夾角∑、0＜∑＜90°，兩軸線距離為嚙合傳動的中心距a，由滿足兩軸線空間位置關系和安裝距R1、R2嚙合傳動的斜齒圓錐齒輪(1)和大齒輪(2)構(gòu)成非正交斜齒圓錐齒輪副；非正交斜齒圓錐齒輪副應用于非90°空間交錯軸線的運動和動力傳動，非正交斜齒圓錐齒輪限滑差速器應用于車輛軸間或輪間扭矩感應自鎖式差速器。
文檔編號F16H1/20GK101782130SQ201010120448
公開日2010年7月21日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者劉平義, 張紹英, 李海濤, 董學朱, 魏文軍 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學