專利名稱：內(nèi)嚙合雙圓弧結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)械零件技術(shù)領(lǐng)域裝置，具體是一種內(nèi)嚙合雙圓弧結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
漸開線齒輪已應(yīng)用數(shù)百年，大多數(shù)齒輪傳動為漸開線傳動。近年先發(fā)展了單雙圓弧結(jié)構(gòu)傳動，現(xiàn)有的雙圓弧結(jié)構(gòu)裝置有外嚙合形式，由雙圓弧和漸開線組成不對稱齒形，優(yōu)點(diǎn)是降低裝置體積和重量，軟齒面雙圓弧結(jié)構(gòu)接觸疲勞強(qiáng)度及彎曲疲勞強(qiáng)度遠(yuǎn)高于漸開線齒輪，硬齒面雙圓弧結(jié)構(gòu)強(qiáng)度又成倍增加；所以大大降低了傳動體積和重量，因而成倍降低了成本。雙圓弧結(jié)構(gòu)傳動有下列優(yōu)點(diǎn)雙圓弧結(jié)構(gòu)沿齒高方向凸齒和凹齒相配，相對曲率差很小，嚙合齒廓間分離量遠(yuǎn)小于漸開線齒輪，因而跑合性能好；嚙合過程中二齒面沿齒線方向相互滾動，且滾動速度很大，齒面間能建立較厚油膜，因而磨擦損失小，效率高，不易磨損；齒面上各點(diǎn)相對滑動速度相同，因而齒面磨損小而均勻，跑合性能好。正常磨損后會降 低齒面粗糙度，改進(jìn)傳動質(zhì)量；因齒形特點(diǎn)無根切，齒數(shù)可取得很小。而其不足之處在于雙圓弧結(jié)構(gòu)傳動僅有外嚙合形式，未充分發(fā)揮內(nèi)嚙合雙圓弧結(jié)構(gòu)接觸疲勞極限遠(yuǎn)高于內(nèi)嚙合漸開線齒輪的特點(diǎn)?，F(xiàn)有的內(nèi)齒輪有很大的曲率半徑，因而有更高的強(qiáng)度。內(nèi)嚙合廣泛用于漸開線與擺線傳動，其優(yōu)點(diǎn)是降低了傳動體積和重量；不足之處在于未充分發(fā)雙圓弧齒形強(qiáng)度遠(yuǎn)高于漸開線齒形與擺線齒形潛力。目前雙圓弧結(jié)構(gòu)傳動僅有外嚙合方式，因而不能全部發(fā)揮其潛力。目前漸開線行星傳動合理采用內(nèi)嚙合，大大降低傳動體積；重量。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號CN1474078，
公開日2004_02_11，記載了一種“由雙圓弧和漸開線組成的不對稱齒形的齒輪傳動”，通過正方向傳力時或反方向傳力時具有不同承載能力的齒輪，適用于傳力方向固定只偶爾有反轉(zhuǎn)的齒輪傳動。正方向傳力時主工作面接觸，主工作面是較大齒厚比的分階式雙圓弧齒形，它同標(biāo)準(zhǔn)雙圓弧齒形相比，彎曲應(yīng)力較低，從而進(jìn)一步提高了承載能力。反方向傳力時副工作面接觸，副工作面是大壓力角漸開線，承載能力比雙圓弧結(jié)構(gòu)弱，比標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪強(qiáng)些；該技術(shù)在傳力方向?yàn)殡p向時的齒輪傳動場合不適用，從而大大限止其用途；同時也沒有現(xiàn)成的齒輪刀具及量具可用，增加了制造成本，并沒足夠的理論成果(承載能力計(jì)算等)。中國專利文獻(xiàn)號CN1366590，
公開日2002-08-28，記載了一種“內(nèi)嚙合行星齒輪結(jié)構(gòu)的傳動裝置”該技術(shù)包括一個框架主體，設(shè)有與其內(nèi)嚙合的齒輪；一個第一軸，設(shè)有中心齒輪；多個行星齒輪，可操縱地耦接到所述中心齒輪；多個曲柄結(jié)構(gòu)，機(jī)械耦接到相應(yīng)的行星齒輪；一個行星齒輪結(jié)構(gòu)，機(jī)械地耦接到曲柄結(jié)構(gòu)，可操縱地與框架主體的齒輪接合；和一個第二軸，機(jī)械耦接到曲柄結(jié)構(gòu)。但該技術(shù)未充分發(fā)揮內(nèi)嚙合雙圓弧結(jié)構(gòu)接觸疲勞極限遠(yuǎn)高于內(nèi)嚙合漸開線齒輪的特點(diǎn)，且該技術(shù)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，曲柄結(jié)構(gòu)制造成本高傳動效率低，也缺乏理論成果。中國專利文獻(xiàn)號CN1534217，
公開日2004-10-06，記載了一種擺動內(nèi)嚙合型行星齒輪裝置，是使用次擺線齒形的齒輪和圓弧齒形的齒輪的動力傳遞裝置，即使不使用添加了亞硝酸鈉的潤滑脂也能實(shí)現(xiàn)長壽命和高效率的維持。該擺動內(nèi)嚙合型行星齒輪裝置，在上述外齒輪和上述內(nèi)齒輪之間充填至少含有基油和增稠劑的潤滑脂，上述基油在溫度100°C時的動黏度為IOmmVs以上，上述增稠劑是由己ニ酸合成的鋰復(fù)合物。但該技術(shù)未充分發(fā)雙圓弧齒形強(qiáng)度遠(yuǎn)高于漸開線齒形與擺線齒形潛力；眾所周知齒輪裝置采用潤滑脂方式僅適用小功率，小扭矩。潤滑脂粘度高影響效率。也沒現(xiàn)成量具刀具可用，提高了成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種內(nèi)嚙合雙圓弧結(jié)構(gòu)，其內(nèi)齒輪齒頂圓采用大曲率半徑，并組成行星齒輪傳動，發(fā)揮多行星輪同時傳遞載荷并達(dá)到功率分流和變速目的，進(jìn)ー步提高效率，體積和重量低于現(xiàn)有技術(shù)的1/3且不易磨損，大大提高產(chǎn)品壽命，可應(yīng)用于各行業(yè)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括太陽輪、行星架、彈性桿以及設(shè)置于彈性桿上的若干組內(nèi)齒機(jī)構(gòu)及對應(yīng)的內(nèi)齒輪，其中弾性桿的兩端均與行星架相連，太 陽輪活動設(shè)置于若干組內(nèi)齒機(jī)構(gòu)的外部，所述內(nèi)齒機(jī)構(gòu)為由外而內(nèi)依次嚙合的行星輪和軸承組成，軸承套接于彈性桿上，內(nèi)齒輪與對應(yīng)的行星輪相嚙合。所述的太陽輪為人字齒輪，且為左右對稱結(jié)構(gòu)，其中間設(shè)有退刀槽的雙圓弧結(jié)構(gòu)的外齒輪。由于雙圓弧結(jié)構(gòu)保持連續(xù)傳動必須做成具有螺旋角的斜齒輪，為抵消因而產(chǎn)生的軸向力，傳動設(shè)計(jì)成人字齒，避免了復(fù)雜和昂貴的結(jié)構(gòu)。當(dāng)所述的內(nèi)齒機(jī)構(gòu)共兩組時，兩組內(nèi)齒機(jī)構(gòu)的兩個行星輪之間旋轉(zhuǎn)方向相反，對應(yīng)兩個內(nèi)齒輪之間旋轉(zhuǎn)方向相反。所述的內(nèi)齒輪和外齒輪均為雙圓弧齒形結(jié)構(gòu)。所述的兩組內(nèi)齒機(jī)構(gòu)的雙排傳動齒寬大于或等于中心距，通常單排傳動齒寬為中心距的O. 5-0. 6倍，齒寬成倍增加使相同條件下傳動承載能力達(dá)單排傳動I. 8倍以上。所述的彈性桿具體為帶有対稱的圓柱體及等強(qiáng)度桿所組成。本發(fā)明采用彈性桿均載機(jī)構(gòu)同時解決雙排齒及多行星輪均載問題，該彈性桿也可采用油膜浮動均載機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。所述的內(nèi)齒機(jī)構(gòu)之間以及內(nèi)齒機(jī)構(gòu)與行星架之間均設(shè)有軸向的隔套。所述的軸承與軸承套之間以及軸承與行星輪之間均設(shè)有擋圏。太陽輪載荷同時傳到雙排行星輪上，在因制造，安裝，變形，溫差產(chǎn)生不均載時，彈性桿會自行調(diào)整受力狀態(tài)達(dá)到均載。因行星輪受カ最大，所以補(bǔ)償動作靈敏。均載時位移量小于太陽輪和內(nèi)齒輪。弾性桿有緩沖和減振作用，結(jié)構(gòu)簡単，方便制造，安裝，維修，有利傳動總體布置。由于行星輪內(nèi)裝一個調(diào)心軸承和彈性桿，加上太陽輪浮動，機(jī)構(gòu)靜定度為零，完全滿足空間靜定條件。


圖I為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖中行星架I、左內(nèi)齒輪2、左軸承3、左行星輪4、第一擋圈5、右內(nèi)齒輪6、第一隔套7、彈性桿8、右軸承9、軸承套10、第二擋圈11、第二隔套12、太陽輪13、右行星輪14。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例I I. 5MW齒輪箱低速級齒輪如圖I所示，本實(shí)施例包括行星架I、左內(nèi)齒輪2、左軸承3、左行星輪4、第一擋圈5、右內(nèi)齒輪6、第一隔套7、彈性桿8、右軸承9、軸承套10、第二擋圈11、第二隔套12、太陽輪13、右行星輪14，其中太陽輪13活動設(shè)置于行星輪4和14上，左內(nèi)齒輪2和左行星輪4嚙合，右內(nèi)齒輪6和右行星輪14嚙合，左軸承3裝在4中，右軸承9裝在14中，每個行星輪軸承均裝在軸承套10上。彈性桿8同時連接行星架I和軸承套10，第一擋圈5，第二擋圈11和第一隔套7，第二隔套12固定軸承及弾性桿。 本實(shí)施例中葉輪轉(zhuǎn)數(shù)14. 88r/min,葉輪扭矩96. 42GN · m,齒高系數(shù)為I. 45 ;傳動比為4，行星輪共3個，法向模數(shù)12mm，螺旋角30度；所述的外齒輪為6級精度，內(nèi)齒輪為7級精度且內(nèi)外齒輪法向模數(shù)相等，齒寬2 *210mm,中心距415. 692mm，所采用的合金為20CrNi2MoA ；所述的太陽輪及行星輪為滲碳淬火HRC58-62エ藝制成且均為6級精度，單側(cè)縱向重合度2. 785。經(jīng)計(jì)算外嚙合接觸疲勞應(yīng)カ為616. 63MPa，本發(fā)明應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制熱處理，接觸疲勞極限1700MPa，安全系數(shù)遠(yuǎn)高于齒輪手冊為I. 5要求。由于本發(fā)明采用超短齒形，彎曲疲勞強(qiáng)度比GB/T12759-1991齒形高3. I倍。完全滿足20年使用要求。內(nèi)齒輪，3只行星輪，太陽輪總重為1956kg。當(dāng)改為5個行星輪，法向模數(shù)8mm，螺旋角30度，6級精度，齒寬2女190mm,中心距369. 504mm，所采用的合金為25Cr2MoV，深層離子氮化HV > 650，單側(cè)縱向重合度3. 778，經(jīng)計(jì)算外嚙合接觸疲勞應(yīng)カ為708. 462MPa。安全系數(shù)遠(yuǎn)高于齒輪手冊安全系數(shù)為I. 5要求。內(nèi)齒輪，5只行星輪，太陽輪總重為2020. 925kg。因使用深層離子氮化，普通機(jī)床，普通刀具就可加工，制造成本不高。實(shí)施例2 I. 5MW齒輪箱中速級齒輪本實(shí)施例中傳動比為4，法向模數(shù)8mm，螺旋角30度，6級精度，齒寬2 * 135mm,中心距258. 653mm，所采用的合金為25Cr2MoV，深層離子氮化HV > 650，單側(cè)縱向重合度
2. 686ο經(jīng)計(jì)算外嚙合接觸疲勞應(yīng)カ為620. 467MPa，本發(fā)明應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制熱處理，接觸疲勞極限1650MPa，安全系數(shù)遠(yuǎn)高于齒輪手冊安全系數(shù)為I. 5要求。由于本發(fā)明采用超短齒形，彎曲疲勞強(qiáng)度比GB/T12759-1991齒形高3. I倍。完全滿足20年使用要求。內(nèi)齒輪，3只行星輪，太陽輪總重為834kg。因使用深層離子氮化，普通機(jī)床，普通刀具就可加工，制造成本不高。實(shí)施例3 1.5MW齒輪箱高速級齒輪本實(shí)施例中由于風(fēng)電齒輪箱特殊結(jié)構(gòu)，高速級為平行軸傳動，傳動比為4. 2，法向模數(shù)8mm,螺旋角30度,6級精度，齒寬2 ~k 120mm,中心距460mm,所采用的合金為25Cr2MoV，深層離子氮化HV > 650，單側(cè)縱向重合度2. 429.大、小齒輪總重為712kg。經(jīng)計(jì)算接觸疲勞應(yīng)力為602. 89MPa，同樣計(jì)算機(jī)控制熱處理，接觸疲勞極限1650MPa，安全系數(shù)遠(yuǎn)高于齒輪手冊安全系數(shù)為I. 5要求。因使用深層離子氮化，普通機(jī)床，普通刀具就可加工，制造成本不高。所有齒輪總重為2575kg，加上其它另件，總重低于6噸。實(shí)施例4 5MW齒輪箱低速級齒輪本實(shí)施例中葉輪轉(zhuǎn)數(shù)9. 5r/min,葉輪扭矩503. 41GN · m傳動比為4，法向模數(shù)20mm，螺旋角30度，6級精度，齒寬2 * 290mm，中心距718. 28mm，所采用的合金為20CrNi2MoA，滲碳淬火HRC58-62，單側(cè)縱向重合度2. 308.經(jīng)計(jì)算外嚙合接觸疲勞應(yīng)力為774. 319MPa，本發(fā)明應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制熱處理，接觸 疲勞極限1700MPa，安全系數(shù)遠(yuǎn)高于齒輪手冊安全系數(shù)為I. 5要求。由于本發(fā)明采用超短齒形，彎曲疲勞強(qiáng)度比GB/T12759-1991齒形高3. I倍。完全滿足20年使用要求。相同條件時漸開線行星傳動法向模數(shù)24mm，螺旋角30度，齒寬2 * 370mm,中心距735mm,所采用的合金為20CrNi2MoA，滲碳淬火HRC58-62，6級精度，單側(cè)縱向重合度2. 454。經(jīng)計(jì)算接觸疲勞應(yīng)力為782. lOMPa，漸開線行星傳動安全系數(shù)為I. 67，安全系數(shù)大大低于雙圓弧結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)嚙合雙圓弧結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括太陽輪、行星架、彈性桿以及設(shè)置于彈性桿上的若干組內(nèi)齒機(jī)構(gòu)及對應(yīng)的內(nèi)齒輪，其中彈性桿的兩端均與行星架相連，太陽輪活動設(shè)置于若干組內(nèi)齒機(jī)構(gòu)的外部，所述內(nèi)齒機(jī)構(gòu)為由外而內(nèi)依次嚙合的行星輪和軸承組成，軸承套接于彈性桿上，內(nèi)齒輪與對應(yīng)的行星輪相嚙合；所述的太陽輪為人字齒輪，且為左右對稱結(jié)構(gòu)，其中間設(shè)有退刀槽的雙圓弧結(jié)構(gòu)的外齒輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi) 嚙合雙圓弧結(jié)構(gòu)，其特征是，所述的內(nèi)齒輪和外齒輪均為雙圓弧齒形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的內(nèi)嚙合雙圓弧結(jié)構(gòu)，其特征是，所述的雙圓弧結(jié)構(gòu)為具有螺旋角的斜齒輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)嚙合雙圓弧結(jié)構(gòu)，其特征是，當(dāng)所述的內(nèi)齒機(jī)構(gòu)共兩組時，兩組內(nèi)齒機(jī)構(gòu)的兩個行星輪之間旋轉(zhuǎn)方向相反，對應(yīng)兩個內(nèi)齒輪之間旋轉(zhuǎn)方向相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)嚙合雙圓弧結(jié)構(gòu)，其特征是，所述的兩組內(nèi)齒機(jī)構(gòu)的雙排傳動齒寬大于或等于中心距。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)嚙合雙圓弧結(jié)構(gòu)，其特征是，當(dāng)所述的內(nèi)齒機(jī)構(gòu)共一組時，單排傳動齒寬為中心距的O. 5-0. 6倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)嚙合雙圓弧結(jié)構(gòu)，其特征是，所述的彈性桿為帶有對稱的圓柱體及等強(qiáng)度桿所組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)嚙合雙圓弧結(jié)構(gòu)，其特征是，所述的彈性桿為油膜浮動均載機(jī)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或4或5或6所述的內(nèi)嚙合雙圓弧結(jié)構(gòu)，其特征是，所述的內(nèi)齒機(jī)構(gòu)之間以及內(nèi)齒機(jī)構(gòu)與行星架之間均設(shè)有軸向的隔套。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)嚙合雙圓弧結(jié)構(gòu)，其特征是，所述的軸承與軸承套之間以及軸承與行星輪之間均設(shè)有擋圈。
全文摘要
一種機(jī)械零件技術(shù)領(lǐng)域的內(nèi)嚙合雙圓弧結(jié)構(gòu)，包括太陽輪、行星架、彈性桿以及設(shè)置于彈性桿上的若干組內(nèi)齒機(jī)構(gòu)及對應(yīng)的內(nèi)齒輪，彈性桿的兩端均與行星架相連，太陽輪活動設(shè)置于若干組內(nèi)齒機(jī)構(gòu)的外部，內(nèi)齒機(jī)構(gòu)為由外而內(nèi)依次嚙合的行星輪和軸承組成，軸承套接于彈性桿上，內(nèi)齒輪與對應(yīng)的行星輪相嚙合。本發(fā)明內(nèi)齒輪齒頂圓采用大曲率半徑，并組成行星齒輪傳動，發(fā)揮多行星輪同時傳遞載荷并達(dá)到功率分流和變速目的，進(jìn)一步提高效率，體積和重量低于現(xiàn)有技術(shù)的1/3且不易磨損，大大提高產(chǎn)品壽命，可應(yīng)用于各行業(yè)。
文檔編號F16H1/32GK102817968SQ20121016592
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者袁宗凡 申請人:袁宗凡