專利名稱：錐齒輪幾何數(shù)據(jù)確定方法和具有錐齒輪的錐齒輪傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于錐齒輪傳動裝置的第一錐齒輪的幾何數(shù)據(jù)的確定方法，該錐齒輪傳動裝置除了第一錐齒輪之外還具有第二錐齒輪，-其中第一錐齒輪具有多個第一輪齒并且在運(yùn)行中以第一轉(zhuǎn)速圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線 旋轉(zhuǎn)，-其中第二錐齒輪具有多個第二輪齒并且在運(yùn)行中以第二轉(zhuǎn)速圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，-其中兩條旋轉(zhuǎn)軸線在形成交角的情況下相交于軸線交點(diǎn)，-其中兩個錐齒輪通過第一輪齒的第一齒面和第二輪齒的第二齒面相互作用，-其中計算機(jī)根據(jù)和第一齒面的齒形不同的數(shù)據(jù)確定第一齒面的齒形。此外本發(fā)明還涉及一種錐齒輪傳動裝置，其具有第一和第二錐齒輪，-其中第一錐齒輪具有多個第一輪齒，并且在運(yùn)行中以第一轉(zhuǎn)速圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，-其中第二錐齒輪具有多個第二輪齒，并且在運(yùn)行中以第二轉(zhuǎn)速圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，-其中兩條旋轉(zhuǎn)軸線在形成交角的情況下相交于軸線交點(diǎn)，-其中兩個錐齒輪通過第一輪齒的第一齒面和第二輪齒的第二齒面相互作用。
背景技術(shù)：
在機(jī)械制造中存在多個齒輪傳動裝置。特別地存在有圓柱齒輪傳動裝置和錐齒輪傳動裝置。在齒輪傳動裝置中，兩個齒輪圍繞相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。兩個齒輪具有帶有齒面的輪齒，齒輪通過該齒面相互作用。齒輪的每個輪齒僅僅在相應(yīng)的齒輪部分旋轉(zhuǎn)時和另一個齒輪的一個輪齒作用接觸。如果齒輪中的任一個利用其輪齒中的一個的特定的齒面作用在另一個齒輪上，則可能的是，對于每個時間點(diǎn)而言，相應(yīng)的齒面的僅僅一個點(diǎn)或僅僅少量一些點(diǎn)接觸另一個齒輪。在現(xiàn)有技術(shù)中通常將這種類型的接觸稱為點(diǎn)接觸?？商鎿Q的可能是，在一個并且同一時間點(diǎn)時，在一個齒面的多個點(diǎn)處存在相應(yīng)的接觸，其中這些點(diǎn)共同形成一條線。在現(xiàn)有技術(shù)中通常將這種類型的接觸稱為線接觸。在線接觸中，需要從一個齒輪傳遞到另一個上的轉(zhuǎn)矩分布在比點(diǎn)接觸中明顯更大的面積上。這使得力傳遞均勻并且減小齒輪的負(fù)載。在圓柱齒輪傳動裝置中，在改進(jìn)的前提下，兩個圓柱齒輪位于一個平面中并且進(jìn)行轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)軸因此彼此平行。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動-根據(jù)圓柱齒輪傳動裝置的類型-是同向的或反向的。如果跟蹤兩個接觸點(diǎn)-即一個和另一個齒輪的兩個在預(yù)定時間點(diǎn)接觸的點(diǎn)-的運(yùn)動，那么兩個點(diǎn)分別在一個并且同一個平面內(nèi)描述了一個圓。在該平面內(nèi)可以、更確切地說和齒寬無關(guān)地觀察滾動。這種觀察情況在現(xiàn)有技術(shù)中通常稱為端截面。在不限于普遍性的情況下可以在這樣的平面內(nèi)觀察圓柱齒輪傳動裝置。在此存在所謂的平面運(yùn)動學(xué)的問題。
應(yīng)在傳動裝置的滾動過程中指出齒輪的形狀。在齒輪滾動時，在兩個齒輪的各一個或各多個輪齒之間存在接觸。在不限于普遍性的情況下可以觀察在正好一個在驅(qū)動側(cè)上的輪齒和正好一個在傳動側(cè)上的輪齒之間的過程。以下將輪齒的在滾動時接觸的區(qū)域稱為有效沿。長久以來對于圓柱齒輪傳動裝置已知的是，有效沿必須滿足哪些條件才能使輪齒在端截面中連續(xù)接觸。純示例性地可以參考專業(yè)書籍“Maschinenelemente Band II” (G.Niemann和H. Winter, Springer出版社，Berlin, 1985)。特別地，在上述專業(yè)書籍的32至35頁( = 21. 1.2章)中存在相應(yīng)的實(shí)施例。在此說明的(補(bǔ)充平面的)齒輪規(guī)則同時也可以控制通常應(yīng)該是固定的傳動比。如果在端截面中觀察圓柱齒輪，那么有效沿是平面曲線。以下將該曲線稱為齒形線。在所觀察的平面內(nèi)部的、傳動裝置的兩個齒形線在此處相切的幾何位置被稱為接觸點(diǎn)。在兩個齒輪彼此滾動時，接觸點(diǎn)沿著接觸路徑移動。接觸路徑是特征輪廓。平面的齒輪規(guī)則說明，在接觸點(diǎn)中的兩個齒形線必須具有共同的法線，并且該法線必須以轉(zhuǎn)數(shù)的反向(倒數(shù))關(guān)系劃分兩個轉(zhuǎn)軸的間距。法線和兩個旋轉(zhuǎn)軸線的連接線的交點(diǎn)通常稱為滾動點(diǎn)。平面的齒輪規(guī)則在預(yù)定了端截面中的傳動比時形成了一方面是接觸路徑和另一方面是齒形線之間的直接關(guān)系?？梢栽诿鞔_的分析計算中轉(zhuǎn)變這種幾何關(guān)系。在此可純不例性地參考專業(yè)論文“Explicit Calculation Methods for Conjugate Profiles”(G.Bar, erschienen in Journal for Geometry and Graphics, Vol. 7 (2003), No. 2)的第201-210 頁。在圓柱齒輪傳動裝置中，可以彼此獨(dú)立地觀察單個的端截面。也可以特別地在每個端截面中滿足平面的齒輪規(guī)則。在圓柱齒輪傳動裝置中因此可能無問題地實(shí)現(xiàn)線接觸。在已知的、所謂的漸開線齒輪的解決方法中，在觀察面中的接觸路徑形成了通過滾動點(diǎn)的直線。 和圓柱齒輪傳動裝置相比，錐齒輪傳動裝置具有明顯更復(fù)雜的滾動幾何形狀。不可能無問題地將在圓柱齒輪傳動裝置中產(chǎn)生的齒輪簡單地傳遞到錐齒輪傳動裝置上。錐齒輪特別地具有兩個相交的轉(zhuǎn)軸。交角-在一定范圍內(nèi)-可以是任意的，兩個旋轉(zhuǎn)軸線根據(jù)該交角相交。交角在理論和實(shí)際中通常是90°。如果跟蹤一對接觸點(diǎn)的運(yùn)動，那么盡管在錐齒輪傳動裝置中，兩個接觸點(diǎn)也分別描述了一個圓。然而和圓柱齒輪傳動裝置相反的是，這兩個圓并不在一個共同的平面內(nèi)。然而兩個接觸點(diǎn)到兩條旋轉(zhuǎn)軸線的交點(diǎn)的固定(并且相等)的距離導(dǎo)致兩個圓位于一個共同的球面上。類似于圓柱齒輪傳動裝置，在此可以和齒寬無關(guān)地在該球面上觀察滾動。以下將該觀察面稱為球截面。在不限于普遍性的情況下可以再次對無限薄的輪齒(即在球截面內(nèi)部)進(jìn)行分析。在此涉及球形運(yùn)動學(xué)的問題。由于有效沿的彼此滾動并不是平面運(yùn)動學(xué)的問題，因此不能使用平面的齒輪規(guī)貝U。在此，對于設(shè)計錐齒輪的有效沿提出的問題是，錐齒輪傳動裝置的哪些良好的運(yùn)行特性起作用。在專業(yè)論文“On the generation of conjugate flanks for arbitrary geargeometries” (A. Johann 和 J. Scheurle, GAMM-Mitteilungen, Band 32(2009)，Heft I)的第61至79頁公開了一種方法，借助于該方法可以為任意傳動裝置確定相互嚙合的齒輪的輪齒的共軛齒面。在該專業(yè)論文中一起明確地提出了錐齒輪傳動裝置。
在實(shí)踐中，歷史性地限 制了制造用于錐齒輪傳動裝置的錐齒輪。利用對于相應(yīng)的錐齒輪的幾何形狀起決定性作用的特殊機(jī)器和特殊機(jī)床來進(jìn)行制造。在各種情況下出現(xiàn)的限制是不能自由地選擇輪齒形狀。例如，特殊機(jī)器可以具有運(yùn)動學(xué)上的強(qiáng)制條件。已知了對于錐齒輪傳動裝置的形狀的理論看法，其已經(jīng)部分地在球截面中考慮了有效沿。純不例性地參考專業(yè)書籍“Maschinenelemente Band III”(G. Niemann和H. Winter, Springer出版社，Berlin, 1983),特別參見所述專業(yè)書籍的第25至32頁(=24. 3 章)。為了確定有效沿的幾何形狀，在提到的現(xiàn)有技術(shù)中，相對于滾動虛擬地引入平面的對應(yīng)齒輪、所謂的盤狀齒輪。該盤狀齒輪-類似于圓柱齒輪的漸開線齒輪-具有梯形輪齒。在此通常涉及梯形的基本形狀。錐齒輪的由此形成的齒輪被稱為八字齒輪。此外也是由簡化方式，其中不在球截面中而是在補(bǔ)充錐形上進(jìn)行觀察，該補(bǔ)充錐形垂直地位于錐齒輪上。該方法在現(xiàn)有技術(shù)中已知為背錐近似法，并且例如在專業(yè)書籍“ Kegelrader Grundlagen, Anwendungen(J. Klingelnberg, Springer 出版社，Berlin,2008)中進(jìn)行說明，特別是參見所述專業(yè)書籍的第28和29頁(=2. 2. 4. I章)。背錐近似法導(dǎo)致計算方面的替代齒輪，其中通過圓柱齒輪傳動裝置使錐齒輪傳動裝置的接觸區(qū)域中的條件近似。然后可以再次在單獨(dú)的端截面中觀察替代齒輪。對于該方法可以純不例性地參考專業(yè)書籍“Grundziige der Verzahnung^ (A. K. Thomas, Carl Hanser出版社，Munchen, 1957),特別是所述專業(yè)書籍的第28和29頁(=4. I章)。在制造技術(shù)的實(shí)際情況中，僅僅該近似法發(fā)現(xiàn)了方式。在實(shí)際制造錐齒輪時，僅僅近似地產(chǎn)生八字齒輪，其由理論的觀點(diǎn)所公開。通過將錐齒輪進(jìn)行單沿或雙沿的加工，視制造方法而定，外形在球形截面中無法被描繪，并且不隨增長的球半徑而變大。由此形成輪齒外形，其在每個時間點(diǎn)僅僅仍具有一個點(diǎn)接觸。作為接觸點(diǎn)的軌跡形成一維的接觸路徑，其和兩條旋轉(zhuǎn)軸線的交點(diǎn)的距離隨錐齒輪的旋轉(zhuǎn)而改變。在現(xiàn)有技術(shù)中也已經(jīng)討論了通過展開錐外周面來制造有效沿，用于形成所謂的球面漸開線。純示例性地參考已經(jīng)提到的J.Klingelnberg的專業(yè)書籍，在此參見第29頁。該方法相當(dāng)于通過展開圓周幾何地形成圓柱齒輪的漸開線齒輪。然而和應(yīng)用球形運(yùn)動學(xué)的解決方法一樣，球面漸開線形式由于受錐齒輪的制造可能性的限制而并不進(jìn)一步被跟蹤。在現(xiàn)有技術(shù)中錐齒輪被視為在工作狀態(tài)中，如果根據(jù)背錐近似法的齒輪規(guī)則在每個時間點(diǎn)滿足有效沿在端截面中的滾動的話。如果在滾動時觀察單個接觸點(diǎn)的順序，則獲得接觸路徑。然而齒輪可以實(shí)現(xiàn)僅僅一個點(diǎn)接觸。為了優(yōu)化錐齒輪傳動裝置的運(yùn)行特性，在現(xiàn)有技術(shù)中例如改變齒輪的宏觀幾何參數(shù)，例如齒數(shù)、模型、齒寬等等。在此純示例性地參考博士論文“Rechnerische Analyseund Optimierung des Beanspruchungsverhaltens bogenverzahnter Kegelrader(ff.M. Schweicher, RffTH Aachen, 1994)。特別重要的是該博士論文的第72至86頁(=第七章)?？商鎿Q地改變產(chǎn)生的基礎(chǔ)機(jī)器的調(diào)整，例如參考專業(yè)論文“Optimal Machine ToolSetting for Hypoid Gears Improving Load Distribution” (V. Simon,ASME Journal ofMechanical Design 123，2001)。也已知的是，改變自由形態(tài)的基礎(chǔ)機(jī)器的軸參數(shù)。對此參考EP I 773 530B1。但是借助于全部的這些改進(jìn)方案同樣不能實(shí)現(xiàn)線接觸。
由專業(yè)論文“Tooth Contact Shift in Loaded Spiral Bevel Gears”(M. Savageet al.，Gear Technology 9 (1992)，Nov. /Dec.，No. 6)的第 24 至 31 頁公開了一種維齒輪
傳動裝置，其具有第一和第二錐齒輪，
-其中第一錐齒輪具有多個第一輪齒，并且在運(yùn)行中以第一轉(zhuǎn)速圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，-其中第二錐齒輪具有多個第二輪齒，并且在運(yùn)行中以第二轉(zhuǎn)速圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，-其中兩條旋轉(zhuǎn)軸線在形成交角的情況下相交于軸線交點(diǎn)，-其中兩個錐齒輪通過第一輪齒的第一齒面和第二輪齒的第二齒面相互作用，
sin 5-其中滾動線和第一旋轉(zhuǎn)軸線形成滾動角，其滿足關(guān)系式tanr=0 10 +CQS^
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其中Y是滾動角，S是交角，《 :是第一轉(zhuǎn)速并且是第二轉(zhuǎn)速。由專業(yè)論文 “Algorithms for Involute and Octoidal Bevel-GearGeneration” (G. Figliolini 和 J. Angeles, Transactions of the ASME, Vol. 127, July2005)的第664至672頁公開了一種錐齒輪傳動裝置，其具有第一和第二錐齒輪，-其中第一錐齒輪具有多個第一輪齒，并且在運(yùn)行中以第一轉(zhuǎn)速圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，-其中第二錐齒輪具有多個第二輪齒，并且在運(yùn)行中以第二轉(zhuǎn)速圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，-其中兩條旋轉(zhuǎn)軸線在形成交角的情況下相交于軸線交點(diǎn)，-其中兩個錐齒輪通過第一輪齒的第一齒面和第二輪齒的第二齒面相互作用，-其中第一輪齒的第一齒面和第二輪齒的第二齒面對于多個相關(guān)于軸線交點(diǎn)的半徑沿著相關(guān)于相應(yīng)的半徑的接觸路徑相互作用，-其中相關(guān)于相應(yīng)的半徑的接觸路徑相應(yīng)于接觸點(diǎn)的順序，當(dāng)兩個錐齒輪旋轉(zhuǎn)時第一和第二齒面分別在接觸點(diǎn)上相互作用。由專業(yè)論文 “Korrekturverfahren fiir Kegelrad-Verzahnungen(DieterWiener, Antriebstechnik 39 (2000)，Nr. 6)的第 36 至 40 頁和 137f 頁公開了一種維齒輪
傳動裝置，其具有第一和第二錐齒輪，-其中第一錐齒輪具有多個第一輪齒，并且在運(yùn)行中以第一轉(zhuǎn)速圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，-其中第二錐齒輪具有多個第二輪齒，并且在運(yùn)行中以第二轉(zhuǎn)速圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，-其中兩條旋轉(zhuǎn)軸線在形成交角的情況下相交于軸線交點(diǎn)，-其中兩個錐齒輪通過第一輪齒的第一齒面和第二輪齒的第二齒面相互作用。由專業(yè)論文 “5_Achsen_ Frasen ersetzt klassisches Verzahnen”(SpanendeFertigung,Technische Rundschau Nr. 4/2010)的第 63 至 66 頁公開了一種用于維齒輪傳動裝置的第一錐齒輪的幾何形狀數(shù)據(jù)的確定方法，該錐齒輪傳動裝置除了第一錐齒輪之外還具有第二錐齒輪，-其中第一錐齒輪具有多個第一輪齒，并且在運(yùn)行中以第一轉(zhuǎn)速圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，-其中第二錐齒輪具有多個第二輪齒，并且在運(yùn)行中以第二轉(zhuǎn)速圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，-其中兩條旋轉(zhuǎn)軸線在形成交角的情況下相交于軸線交點(diǎn)，-其中兩個錐齒輪通過第一輪齒的第一齒面和第二輪齒的第二齒面相互作用，-其中計算機(jī)在應(yīng)用第一齒面的齒形的情況下確定第一錐齒輪的幾何數(shù)據(jù)，并且將幾何數(shù)據(jù)以一種格式存儲，根據(jù)該格式可以自動為具有至少五個軸的加工機(jī)器生成用于制造第一錐齒輪的子程序，或者計算機(jī)根據(jù)幾何數(shù)據(jù)直接生成相應(yīng)的子程序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，簡單地完成需要實(shí)現(xiàn)的可能性，以便在錐齒輪傳動裝置中在 錐齒輪傳動裝置的錐齒輪彼此滾動時實(shí)現(xiàn)線接觸。該目的通過具有權(quán)利要求I所述的特征的確定方法來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的確定方法的有利的實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求2至6的內(nèi)容。根據(jù)本發(fā)明提出，由此設(shè)計開頭所述類型的確定方法，-計算機(jī)根據(jù)其確定出第一齒面的齒形的數(shù)據(jù)針對多個相關(guān)于軸線交點(diǎn)的半徑反映了相關(guān)于相應(yīng)的半徑的接觸路徑的特征，-相關(guān)于相應(yīng)的半徑的接觸路徑相應(yīng)于接觸點(diǎn)的順序，當(dāng)兩個錐齒輪旋轉(zhuǎn)時第一和第二齒面分別在接觸點(diǎn)上相互作用，-計算機(jī)對于為其限定相應(yīng)的接觸路徑的半徑這樣確定第一齒面的相關(guān)于相應(yīng)的半徑的齒形，即在所有相關(guān)于相應(yīng)的半徑的接觸點(diǎn)中，分別相互作用的第一和第二齒面，相關(guān)于相應(yīng)的半徑，具有共同的法線，并且在所有相關(guān)于相應(yīng)的半徑的接觸點(diǎn)中，相應(yīng)的法線和相關(guān)于相應(yīng)的半徑的滾動點(diǎn)相交，-相關(guān)于相應(yīng)的半徑的滾動點(diǎn)位于兩條旋轉(zhuǎn)軸線之間，和軸線交點(diǎn)間隔相應(yīng)的半
sin 5
徑，并且和第一旋轉(zhuǎn)軸線形成滾動角，該滾動角滿足關(guān)系式tany=0 /(0 +cos^其中Y
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是滾動角，S是交角，CO :是第一轉(zhuǎn)速并且CO2是第二轉(zhuǎn)速，和-計算機(jī)在應(yīng)用第一齒面的由計算機(jī)確定的齒形的情況下確定第一錐齒輪的幾何數(shù)據(jù)，并且將幾何數(shù)據(jù)以一種格式存儲，根據(jù)該格式可以自動為具有至少五個軸的加工機(jī)器生成用于制造第一錐齒輪的子程序，或者計算機(jī)根據(jù)幾何數(shù)據(jù)直接生成相應(yīng)的子程序。在根據(jù)本發(fā)明的確定方法中，規(guī)定了相關(guān)于軸線交點(diǎn)的球形輪齒規(guī)則，并且在相關(guān)于軸線交點(diǎn)的球面中來實(shí)現(xiàn)?？梢员舜霜?dú)立地確定單個的解決方法。在適合的確定過程中這樣相互調(diào)整解決方法，即相互作用的齒面具有線接觸。接觸路徑可以-在一定的極限內(nèi)-自由地確定，并且從半徑到半徑地改變。然而優(yōu)選地，接觸路徑實(shí)質(zhì)上對于全部半徑來說相同。“實(shí)質(zhì)上相同”的說法表明，對于兩個任意的、為其限定相應(yīng)的接觸路徑的半徑，通過相關(guān)于軸線交點(diǎn)的中心延伸部可以在其它接觸路徑上或者在其它接觸路徑的、包括其它接觸路徑的滾動點(diǎn)中的任一個的部段上描繪兩個接觸路徑中的任一個。第一齒面的齒形、第二齒面的齒形和接觸路徑-相關(guān)于單獨(dú)的半徑-可以一對一(雙射)地相互換算。在此不僅可能的是，針對多個相關(guān)于軸線交點(diǎn)的半徑反映了相關(guān)于相應(yīng)的半徑的接觸路徑的特征的數(shù)據(jù)自身是接觸路徑。同樣可替換的可能的是，相應(yīng)的數(shù)據(jù)是第二齒面的齒形。在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，接觸路徑位于圍繞軸線交點(diǎn)的包括相應(yīng)的滾動點(diǎn)的大圓上。該齒輪在圓柱齒輪傳動裝置中和漸開線齒輪對應(yīng)一致?？商鎿Q的可能是，計算機(jī)根據(jù)錐齒輪傳動裝置的宏觀額定特性自動地確定數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)針對多個相關(guān)于交點(diǎn)的半徑反映了相關(guān)于相應(yīng)的半徑的接觸路徑的特征。特別可能的是，為了確定數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)針對多個相關(guān)于軸線交點(diǎn)的半徑反映了相關(guān)于相應(yīng)的半徑的接觸路徑的特征，計算機(jī)這樣確定接觸路徑，即在錐齒輪旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的摩擦力或滾動噪聲最小。此外該目的通過具有權(quán)利要求7的特征的錐齒輪傳動裝置來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的錐齒輪傳動裝置的有利的實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求8至10的內(nèi)容。根據(jù)本發(fā)明提出，由此設(shè)計開頭提到類型的錐齒輪傳動裝置，-第一輪齒的第一齒面和第二輪齒的第二齒面對于多個相關(guān)于軸線交點(diǎn)的半徑沿著相關(guān)于相應(yīng)的半徑的接觸路徑相互作用，-相關(guān)于相應(yīng)的半徑的接觸路徑相應(yīng)于接觸點(diǎn)的順序，當(dāng)兩個錐齒輪旋轉(zhuǎn)時第一和第二齒面分別在接觸點(diǎn)上相互作用，-對于為其限定相應(yīng)的接觸路徑的半徑這樣使第一齒面的齒形與第二齒面的齒形匹配，即在所有接觸點(diǎn)中，分別相互作用的第一和第二齒面，相關(guān)于相應(yīng)的半徑，具有共同的法線，并且在所有接觸點(diǎn)中，相應(yīng)的法線和相關(guān)于相應(yīng)的半徑的滾動點(diǎn)相交，和-相關(guān)于相應(yīng)的半徑的滾動點(diǎn)位于兩條旋轉(zhuǎn)軸線之間，和軸線交點(diǎn)間隔相應(yīng)的半
徑，并且和第一旋轉(zhuǎn)軸線形成滾動角，滾動角滿足關(guān)系式
權(quán)利要求
1.一種用于錐齒輪傳動裝置的第一錐齒輪(I)的幾何數(shù)據(jù)的確定方法，所述錐齒輪傳動裝置除了所述第一錐齒輪(I)之外還具有第二錐齒輪(2)， -其中所述第一錐齒輪(I)具有多個第一輪齒(3)并且在運(yùn)行中以第一轉(zhuǎn)速(O1)圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線(5)旋轉(zhuǎn)， -其中所述第二錐齒輪(2)具有多個第二輪齒(4)并且在運(yùn)行中以第二轉(zhuǎn)速(ω2)圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線(6)旋轉(zhuǎn)， -其中兩條所述旋轉(zhuǎn)軸線(5，6)在形成交角(δ)的情況下相交于軸線交點(diǎn)(9)， -其中兩個所述錐齒輪(1，2)通過所述第一輪齒(3)的第一齒面(7)和所述第二輪齒(4)的第二齒面(8)相互作用， -其中計算機(jī)(13)根據(jù)和所述第一齒面(7)的齒形不同的數(shù)據(jù)(D)確定所述第一齒面(7)的齒形， -其中所述數(shù)據(jù)(D)針對多個相關(guān)于所述軸線交點(diǎn)(9)的半徑(r)反映了相關(guān)于所述相應(yīng)的半徑(r)的接觸路徑(k)的特征， -其中相關(guān)于所述相應(yīng)的半徑(r)的所述接觸路徑(k)相應(yīng)于接觸點(diǎn)(12)的順序，當(dāng)兩個所述錐齒輪(1，2)旋轉(zhuǎn)時所述第一和第二齒面(7，8)分別在所述接觸點(diǎn)上相互作用，-其中所述計算機(jī)(13)對于為其限定所述相應(yīng)的接觸路徑(k)的半徑(r)這樣確定所述第一齒面(7)的相關(guān)于所述相應(yīng)的半徑(r)的齒形，即在所有相關(guān)于所述相應(yīng)的半徑(r)的所述接觸點(diǎn)(12)中，分別相互作用的所述第一和第二齒面(7，8)，相關(guān)于所述相應(yīng)的半徑(r)，具有共同的法線，并且在所有相關(guān)于所述相應(yīng)的半徑(r)的接觸點(diǎn)(12)中，所述相應(yīng)的法線和相關(guān)于所述相應(yīng)的半徑(r)的滾動點(diǎn)(c)相交， -其中相關(guān)于所述相應(yīng)的半徑(r)的所述滾動點(diǎn)(c)位于兩條所述旋轉(zhuǎn)軸線(5，6)之間，和所述軸線交點(diǎn)(9)間隔所述相應(yīng)的半徑(r)，并且和所述第一旋轉(zhuǎn)軸線(5)形成滾動sin 5角(Y)，所述滾動角滿足關(guān)系stanr=0/0 +cos^其中Y是所述滾動角，s是所述交1 2 角，O1是所述第一轉(zhuǎn)速并且《2是所述第二轉(zhuǎn)速，和 -其中所述計算機(jī)(13)在應(yīng)用所述第一齒面(7)的由所述計算機(jī)確定的所述齒形的情況下確定所述第一錐齒輪(I)的所述幾何數(shù)據(jù)，并且將所述幾何數(shù)據(jù)以一種格式存儲，根據(jù)所述格式可以自動為具有至少五個軸的加工機(jī)器(17)生成用于制造所述第一錐齒輪(I)的子程序(16)，或者所述計算機(jī)根據(jù)所述幾何數(shù)據(jù)直接生成所述相應(yīng)的子程序(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的確定方法，其特征在于，對于兩個任意的、為其限定相應(yīng)的接觸路徑(k)的所述半徑(r)，通過相關(guān)于所述軸線交點(diǎn)(9)的中心延伸部可以在其它接觸路徑(k)上或者在其它接觸路徑(k)的、包括其它接觸路徑(k)的所述滾動點(diǎn)(C)中的任一個的部段上描繪兩個所述接觸路徑(k)中的任一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的確定方法，其特征在于，針對多個相關(guān)于所述軸線交點(diǎn)(9)的半徑(r)反映了相關(guān)于所述相應(yīng)的半徑(r)的所述接觸路徑(k)的特征的所述數(shù)據(jù)(D)自身是所述接觸路徑(k)，或者是所述第二齒面(8)的所述齒形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的確定方法，其特征在于，所述接觸路徑(k)位于圍繞所述軸線交點(diǎn)(9)的包括所述相應(yīng)的滾動點(diǎn)(c)的大圓上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的確定方法，其特征在于，所述計算機(jī)(13)根據(jù)所述錐齒輪傳動裝置的宏觀額定特性自動地確定所述數(shù)據(jù)(D)，所述數(shù)據(jù)針對多個相關(guān)于所述軸線交點(diǎn)(9)的半徑(r)反映了相關(guān)于所述相應(yīng)的半徑(r)的所述接觸路徑(k)的特征。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的確定方法，其特征在于，為了確定所述數(shù)據(jù)(D)，其中所述數(shù)據(jù)針對多個相關(guān)于所述軸線交點(diǎn)(9)的半徑(r)反映了相關(guān)于所述相應(yīng)的半徑(r)的所述接觸路徑(k)的特征，所述計算機(jī)(13)這樣確定所述接觸路徑(k)，即在所述錐齒輪(1，2)旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的摩擦力或滾動噪聲最小。
7.—種錐齒輪傳動裝置,具有第一和第二錐齒輪(1,2), -其中所述第一錐齒輪(I)具有多個第一輪齒(3)，并且在運(yùn)行中以第一轉(zhuǎn)速(Co1)圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線(5)旋轉(zhuǎn)， -其中所述第二錐齒輪(2)具有多個第二輪齒(4)，并且在運(yùn)行中以第二轉(zhuǎn)速(ω2)圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線(6)旋轉(zhuǎn)， -其中兩條所述旋轉(zhuǎn)軸線(5，6)在形成交角(δ)的情況下相交于軸線交點(diǎn)(9)， -其中兩個所述錐齒輪(1，2)通過所述第一輪齒(3)的第一齒面(7)和所述第二輪齒(4)的第二齒面(8)相互作用， -其中所述第一輪齒(3)的所述第一齒面(7)和所述第二輪齒(4)的所述第二齒面(8)對于多個相關(guān)于所述軸線交點(diǎn)(9)的半徑(r)沿著相關(guān)于所述相應(yīng)的半徑(r)的接觸路徑(k)相互作用， -其中相關(guān)于所述相應(yīng)的半徑(r)的所述接觸路徑(k)相應(yīng)于接觸點(diǎn)(12)的順序，當(dāng)兩個所述錐齒輪(1，2)旋轉(zhuǎn)時所述第一和第二齒面(7，8)分別在所述接觸點(diǎn)上相互作用， -其中對于為其限定所述相應(yīng)的接觸路徑(k)的半徑(r)這樣使所述第一齒面(7)的齒形與所述第二齒面(8)的齒形匹配，即在所有接觸點(diǎn)(12)中，分別相互作用的所述第一和第二齒面(7，8)，相關(guān)于所述相應(yīng)的半徑(r)，具有共同的法線，并且在所有接觸點(diǎn)(12)中，所述相應(yīng)的法線和相關(guān)于所述相應(yīng)的半徑(r)的滾動點(diǎn)(c)相交，和 -其中相關(guān)于所述相應(yīng)的半徑(r)的所述滾動點(diǎn)(c)位于兩條所述旋轉(zhuǎn)軸線(5，6)之間，和所述軸線交點(diǎn)(9)間隔所述相應(yīng)的半徑(r)，并且和所述第一旋轉(zhuǎn)軸線(5)形成滾動sin 5角(Y)，所述滾動角滿足關(guān)系stanr=0/0 +cos^其中Y是所述滾動角，s是所述交 1 2 角，O1是所述第一轉(zhuǎn)速并且ω2是所述第二轉(zhuǎn)速。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的錐齒輪傳動裝置，其特征在于，對于兩個任意的、為其限定相應(yīng)的接觸路徑(k)的所述半徑(r)，通過相關(guān)于所述軸線交點(diǎn)(9)的中心延伸部可以在其它接觸路徑(k)上或者在其它接觸路徑(k)的、包括其它接觸路徑(k)的所述滾動點(diǎn)(C)中的任一個的部段上描繪兩個所述接觸路徑(k)中的任一個。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的錐齒輪傳動裝置，其特征在于，所述接觸路徑(k)位于圍繞所述軸線交點(diǎn)(9)的包括所述相應(yīng)的滾動點(diǎn)(c)的大圓上。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的錐齒輪傳動裝置，其特征在于，這樣確定所述接觸路徑(k)，即在所述錐齒輪(1，2)旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的摩擦力或滾動噪聲最小。
全文摘要
一種錐齒輪傳動裝置，具有兩個錐齒輪。錐齒輪具有輪齒并以轉(zhuǎn)速圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。其形成交角時相交于軸線交點(diǎn)。錐齒輪通過齒面相互作用。計算機(jī)根據(jù)和齒面齒形不同的數(shù)據(jù)確定齒面齒形。數(shù)據(jù)針對多個相關(guān)于交點(diǎn)的半徑反映相應(yīng)接觸路徑的特征。接觸路徑相應(yīng)于接觸點(diǎn)順序當(dāng)錐齒輪旋轉(zhuǎn)時齒面在接觸點(diǎn)上相互作用。計算機(jī)為接觸路徑確定齒面齒形，即在所有接觸點(diǎn)中相互作用的齒面相關(guān)于相應(yīng)半徑具有共同法線，其和相應(yīng)滾動點(diǎn)相交。滾動點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)軸線之間和交點(diǎn)間隔半徑并根據(jù)關(guān)系式tanγ＝sinδ/(ω1/ω2+cosδ)和軸線形成滾動角。計算機(jī)在應(yīng)用齒面齒形時確定并以格式存儲錐齒輪幾何數(shù)據(jù)，可自動為具有至少五個軸的加工機(jī)器生成或者根據(jù)幾何數(shù)據(jù)生成用于制造錐齒輪的子程序。
文檔編號F16H1/14GK102626809SQ20121002656
公開日2012年8月8日 申請日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月7日
發(fā)明者卡斯滕·哈姆, 安德烈亞斯·烏赫里希, 弗洛里安·多爾特, 托馬斯·紹爾, 沃爾夫?qū)づ疗柲峥?申請人:西門子公司