專(zhuān)利名稱(chēng):一種少齒差齒輪副及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
本發(fā)明涉及一種少齒差齒輪副，它是一種漸開(kāi)線(xiàn)內(nèi)嚙合齒輪副，其分度圓螺旋角β＞0，齒線(xiàn)重合度εβ＞0。
GB1198737公開(kāi)了一種齒頂高修正的漸開(kāi)線(xiàn)內(nèi)齒輪，為改善齒輪效率，該專(zhuān)利提出了內(nèi)齒輪的變位系數(shù)和外齒輪的變位系數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足公式(0.0002αc2－0.025αc＋1.52)hx＋0.8x1≥x2≥Khx＋x1……(1)式中，αc是標(biāo)準(zhǔn)壓力角，hx是齒頂高系數(shù)，而K為K＝1(當(dāng)齒數(shù)差為1時(shí))或K＝f(αc)(當(dāng)齒數(shù)差為2時(shí))。
但是，在本發(fā)明以前的先有技術(shù)(包括GB1198737)中，在解決漸開(kāi)線(xiàn)少齒差的內(nèi)嚙合齒輪副的重合度與干涉現(xiàn)象的矛盾中，都只考慮了端面重合度εα，沒(méi)有考慮齒線(xiàn)重合度εβ，因而要求εα≥1，但εα是與齒頂高系數(shù)密切相關(guān)的，εβ則與ha*元關(guān)。只εα≥1就不能大幅度降低ha*，因而要用較大的變位系數(shù)差X＝X2－X1來(lái)彌補(bǔ)，而X大，就造成嚙合角大，使齒輪嚙合效率及軸承損失都大為變劣。
少齒差類(lèi)行星傳動(dòng)有體積小、速比大的優(yōu)點(diǎn)，但要克服效率偏低、載能力不足的弱點(diǎn)。本發(fā)明從降低行星軸承損失、提高齒輪的嚙合效率入手，來(lái)解決上述問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是，在解決漸開(kāi)線(xiàn)少齒差的內(nèi)嚙合齒輪副的重合度與干涉現(xiàn)象的矛盾時(shí)，仍能保持齒輪的嚙合效率高及軸承損失小。
本發(fā)明打破了先有技術(shù)對(duì)漸開(kāi)線(xiàn)少齒差內(nèi)嚙合齒輪副受εα≥1的限制，提出可以使端面重合εα＞0，從而使總重合度εγ＝εα＋εβ≥1即可，甚至εγ≥0.7即可，由于齒線(xiàn)重合度只與分度圓螺旋角β、齒寬B及模數(shù)M有關(guān)，而與齒頂高系數(shù)ha*無(wú)關(guān)，因而加大εβ不影響對(duì)ha*的減小，從而可大大減少ha*，直到ha*＝0.06到0.2(在齒數(shù)差Zd＝1時(shí))。這樣就解決了干涉問(wèn)題。而無(wú)須增大變位系數(shù)差X，而允許｜X｜≤0.1，甚至X＝0。從而大大提高了嚙合效率和傳動(dòng)效率及減少了軸承損失。
發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的提供一種少齒差齒輪副，它是一種漸開(kāi)線(xiàn)內(nèi)嚙合齒輪副，分度圓螺旋角β＞0，齒線(xiàn)重合度εβ＞0，齒頂高系數(shù)ha*小于0.55，端面重合度εα＜1，總重合度εγ≥0.7，并且其內(nèi)外齒輪的齒數(shù)差Zd、變位系數(shù)差X＝X2－X1及齒頂高系數(shù)，ha*之間符合下列關(guān)系
總重合度εγ≥1；所述齒輪副的變位系數(shù)差X＝0，內(nèi)外齒輪的變位系數(shù)差分別為X2≥0，X1≥0；所述齒輪副的齒輪是斜齒輪，分度圓螺旋角β＝1°到14°；所述齒輪副的齒輪是人字齒輪，分度圓螺旋角β＝25°到60°；所述齒輪副的齒形角α還符合下列關(guān)系內(nèi)外齒輪的齒數(shù)差 齒形角Zd α1 14°到25°≥2 6°到14°本發(fā)明還提出將上述的少齒差輪副用于下述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括左機(jī)殼和右機(jī)殼，和一個(gè)整體的由兩個(gè)同軸線(xiàn)的外齒輪齒環(huán)在徑向上形成的雙層環(huán)形結(jié)構(gòu)的雙層齒輪，其中一個(gè)齒環(huán)位于另一齒環(huán)的外面，該雙層齒輪通過(guò)軸承套裝在偏心軸的偏心部位上，該雙層齒輪的兩個(gè)齒輪環(huán)分別與插制在機(jī)殼上的固定的定軸線(xiàn)內(nèi)齒輪以及通過(guò)低速軸承裝在右機(jī)殼上的可轉(zhuǎn)動(dòng)的定軸線(xiàn)內(nèi)齒輪相嚙合，而偏心軸則通過(guò)高速軸承裝在機(jī)殼上，如此形成兩齒輪副，所述的兩齒輪副中至少一對(duì)具有齒頂高系數(shù)ha*小于0.55.端面重合度εα＜1，總重合度εγ＝εα＋εβ≥0.7，其內(nèi)外齒輪的齒數(shù)差Zd，變位系數(shù)X＝X2－X1及齒頂高系數(shù)ha*之間符合下列關(guān)系
下面將結(jié)合附圖以具體實(shí)施例的形式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的少齒差齒輪副的一種雙層齒輪的剖視圖；圖2是圖1的側(cè)視圖；圖3是示意地表示采用了根據(jù)本發(fā)明的在圖1中曾予以表示的雙層齒輪的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明提出一種齒輪結(jié)構(gòu)形式一雙層齒輪，它可以是由兩個(gè)齒環(huán)和一個(gè)側(cè)板同軸線(xiàn)地構(gòu)成的，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。雙層齒輪是由齒環(huán)1在徑向上同軸線(xiàn)地位于齒環(huán)2的外面，因而具有環(huán)形的雙層結(jié)構(gòu)，兩個(gè)齒環(huán)以軸向上的同一側(cè)與側(cè)板3的同一個(gè)側(cè)面同軸線(xiàn)地固連而成，它們的共同軸線(xiàn)就是雙層齒輪的軸線(xiàn)。4是連接螺釘，也可用其它方法固連，其中一個(gè)齒環(huán)可與側(cè)板制成一體以簡(jiǎn)化工藝，若制齒工藝允許，也可兩個(gè)齒環(huán)都與側(cè)板制成一體。雙層齒輪的兩個(gè)同軸線(xiàn)的齒環(huán)的齒寬中線(xiàn)在雙層齒輪軸線(xiàn)上的垂直投影應(yīng)重合為一個(gè)點(diǎn)，即兩個(gè)同軸線(xiàn)齒環(huán)的齒寬中線(xiàn)在雙層齒輪軸向上的距離應(yīng)為零。實(shí)際制造時(shí)，該距離如不為零，亦不應(yīng)超過(guò)同一雙層齒輪上的最小齒寬的1/4，最好是不超過(guò)1/10。同一雙層齒輪的兩個(gè)齒環(huán)應(yīng)都是外齒輪，或都是內(nèi)齒輪，都是外齒輪時(shí)易于減小體積。如果構(gòu)成雙層齒輪的兩個(gè)齒環(huán)不是如上述那樣用側(cè)板連接，而是用其它方法連接，那么只要連接的結(jié)果能符合上述雙層齒輪的特點(diǎn)，都是可行的。
雙層齒輪主要適用于NN型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它是一個(gè)基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。雙層齒輪(圖中簡(jiǎn)為一體的)5行星軸承8a、8b套裝在偏心軸7的偏心部位上，這里的雙層齒輪的兩個(gè)齒輪都是外齒輪，外層的一個(gè)與插制在左機(jī)殼11上的固定定軸線(xiàn)齒輪內(nèi)齒輪11b相嚙合，內(nèi)層的一個(gè)和與低速軸6a一體的或裝配的可轉(zhuǎn)動(dòng)定軸線(xiàn)齒輪內(nèi)齒輪6b相嚙合，低速軸6a經(jīng)低速軸承10a、10b架持在右機(jī)殼12上，而偏心軸7則通過(guò)高速軸承9a、9b架持在左機(jī)殼11a和低速軸6a上，14、15是油封，13是緊固螺栓。平衡重塊及其它一些通常裝有的但在這里無(wú)特別意義的零件在圖3中未予表示。該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理同少齒差NN型傳動(dòng)是相同的；當(dāng)偏心軸7快速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)雙層齒輪5保持與內(nèi)齒輪11b及6b嚙合并做行星運(yùn)動(dòng)，內(nèi)齒輪6b帶動(dòng)低速軸6a緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。要注意圖2所示的位置是雙層齒輪5運(yùn)動(dòng)達(dá)最上端的位置，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使雙層齒輪外層齒輪內(nèi)徑與內(nèi)層齒環(huán)相嚙合的定軸線(xiàn)齒輪外徑間的距離即偏心指向上的圖3中b所指示距離大于2倍的偏心距a。內(nèi)齒輪11b也可以是單制成后裝配在左機(jī)殼11a之上的。NN型傳動(dòng)的速比及效率的計(jì)算方法是公知的，在本發(fā)明中并無(wú)例外。
現(xiàn)行公式的少齒差傳動(dòng)中，行星軸承所受負(fù)荷包括著嚙合付分度圓上的圓周力(嚙合力的切向分力，下同)，而在使用雙層齒輪的NN型傳動(dòng)中，由于雙層齒輪的內(nèi)層齒輪與外層齒輪所受的圓周力是相互反向的，僅其差值與嚙合力的徑向分力一起作用于行星軸承上，行星軸承所受負(fù)荷相對(duì)大為減輕。因此軸承壽命可提高一至十?dāng)?shù)倍，軸承損失減小，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的負(fù)載能力增加。
為了減少行星軸承負(fù)荷，少齒差傳動(dòng)的漸開(kāi)線(xiàn)齒形的內(nèi)嚙合可采用數(shù)值較小的齒形角α。由于是內(nèi)嚙合、少齒差、較多齒數(shù)及有多對(duì)齒同時(shí)接觸的情況，齒輪強(qiáng)度常不成問(wèn)題。為了展寬發(fā)生根切、齒廓干涉及強(qiáng)度對(duì)減小α角的限制，可以較大幅度降低齒頂高系數(shù)ha*(一般降至0.55以下)及適當(dāng)采用正變位高變位，當(dāng)然也可以令內(nèi)外齒輪的變位系數(shù)都為零。齒形角α可減至20°以下，直至6°，特別是6—14°的范圍較為重要。α角減小，行星軸承所受?chē)Ш狭χ畯较蚍至﹄S之減小，重合度提高，嚙合效率亦提高。在使用雙層齒輪的NN型傳動(dòng)中，行星軸承受力主要成分是嚙合力徑向分力，因此使用上述的小齒形角特別有意義。
為了提高齒輪傳動(dòng)特別是少齒差傳動(dòng)和雙層齒輪傳動(dòng)的嚙合效率，可采用“斜齒——超超短齒”漸開(kāi)線(xiàn)齒輪。斜齒輪的總重合度εγ＝端面重合度εα＋齒線(xiàn)重合度εβ，當(dāng)保證內(nèi)嚙合的內(nèi)齒輪變位系數(shù)X2與外齒輪變位系數(shù)X1之差X為零或其絕對(duì)值不大于0.1時(shí)，降低εα通?？梢蕴岣邍Ш闲?。降低εα后，加大斜齒輪的εβ，使εγ≥1(一般等于1)即可。特殊情況下，考慮到內(nèi)嚙合少齒差多齒接觸對(duì)加大εα的影響，可取εγ≥0.7。此處所述方法對(duì)于提高外嚙合漸開(kāi)線(xiàn)齒輪付的嚙合效率同樣是有意義的，對(duì)于外嚙合付，降低ha*到0.5以下直至0.1，使εα降低，同時(shí)加大εβ(如加大β和齒寬，減小模數(shù)等)，使εγ≥1，下面著重分析內(nèi)嚙合付。εα及εβ的計(jì)算方法是公知的。降低εα，可用降低齒頂高系數(shù)ha*的方法，同時(shí)也避免了內(nèi)、外齒輪的齒數(shù)差Zd很小時(shí)可能發(fā)生的齒廓干涉。最佳參數(shù)在下述范圍內(nèi)選擇｜X｜≤0.1，最好是X＝X2－X1＝0，X1≥0，X2≥0，分度圓螺旋角β＝1—14°(斜齒輪)，及β＝25—60°(人字齒輪)；當(dāng)齒數(shù)差Zd＝1時(shí)，ha*＝0.06－0.2；當(dāng)Zd＝2時(shí)，ha*＝0.2－0.35，也可小于0.2；Zd為3或4時(shí)，ha*也一般不大于0.5；齒形角α如前述可減小，但在一齒差時(shí)仍用14°—25°為好。ha*降低后，制造精度要相應(yīng)提高。
無(wú)論是否使用雙層齒輪，在NN型傳動(dòng)中使用斜齒輪，兩級(jí)內(nèi)嚙齒付的旋向應(yīng)相同，或都是左旋，或都是右旋，以抵消行星軸承所受的軸向力，使用直齒輪時(shí)，最佳齒數(shù)差是4、5、6，ha*取0.35—0.6，變位系數(shù)滿(mǎn)足｜X｜≤0.05，最好是X＝0。
對(duì)于少齒差內(nèi)嚙合付的設(shè)計(jì)計(jì)算，已有大量文獻(xiàn)作了介紹，這里不贅述。需要指出的是，以往的方法為取得少齒差特別是一、二齒差下能夠同時(shí)滿(mǎn)足齒廓干涉和重合兩項(xiàng)主要條件，都采用X較大的角度變位，這樣設(shè)計(jì)出的少齒差內(nèi)嚙合付的嚙合效率不容易提高。使用本發(fā)明的參數(shù)優(yōu)化方法，能夠在滿(mǎn)足各限制條件前提下實(shí)現(xiàn)非角度變位的一、二齒差的嚙合，從而獲得高的嚙合效率。例如，取齒形角α＝14.5°，β＝6°，外齒輪齒數(shù)Z1＝87，內(nèi)齒輪齒數(shù)Z2＝89，X1＝X2＝0，ha*＝0.1，齒寬b＝80mm，模數(shù)m＝3.5，按現(xiàn)行公知的計(jì)算方法可得出εα＝0.26，εβ＝0.76，εγ＝1.02，齒廓重迭干涉指標(biāo)參數(shù)值GS＝0.0172，用于減速比1＝1,000的NN型減速機(jī)其損耗僅為使用角度變位方式的9％，該嚙合付的嚙合效率約為0.9916。
雙層齒輪NN傳動(dòng)的前面再加一級(jí)前置減速級(jí)形成的組合傳動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)二者分用所不能具有的新的技術(shù)進(jìn)步，二者各自的嚙合損失、軸承損失及液力損失都減小，強(qiáng)度條件改善因而承載能力提高，溫升、振動(dòng)及噪音下降，體積可相對(duì)減小，這是因?yàn)?，少齒差傳動(dòng)具有高速構(gòu)件(軸承等)承受輸出端大扭矩作用力的特點(diǎn)，而且雙層齒輪NN型傳動(dòng)一般情況下是單偏心的，動(dòng)平衡不易做得很好，油池液面也較高而液力損失較大，這種情況下，降低輸入轉(zhuǎn)速對(duì)于提高效率及傳動(dòng)質(zhì)量有事半功倍的益處。少齒差傳動(dòng)具有的大速比特點(diǎn)，可使前置級(jí)的速比與體積、強(qiáng)度、效率間的矛盾在很程度上緩解，最佳的傳動(dòng)組合方式是，前置級(jí)用NGW型(可以是行星架固定、內(nèi)齒輪輸出的變型)，主減速級(jí)用雙層齒輪NN型，在其它少齒差傳動(dòng)形式前加入前置減速級(jí)特別是NGB型前置減速級(jí)，也會(huì)收到很好的效果。
權(quán)利要求
1.一種少齒差齒輪副，它是一種漸開(kāi)線(xiàn)內(nèi)嚙合齒輪副，分度圓螺旋角β＞0，齒線(xiàn)重合度εβ＞0，其特征是齒頂高系數(shù)ha*小于0.55，端面重合度εα＜1，總重合度εγ≥0.7，并且其內(nèi)外齒輪的齒數(shù)差Zd、變位系數(shù)差X＝X2－X1及齒頂高系數(shù)，ha*之間符合下列關(guān)系
claim><claim>2.按照權(quán)利要求
1所述的齒輪副，其特征是總重合度εγ≥1。
3.按照權(quán)利要求
2所述的齒輪副，其特征是所述齒輪副的變位系數(shù)差X＝0，內(nèi)外齒輪的變位系數(shù)差分別為X2≥0，X1≥0。
4.按照權(quán)利要求
2所述的齒輪副，其特征是所述齒輪副的齒輪是斜齒輪，分度圓螺旋角β＝1°到14°。
5.按照權(quán)利要求
2所述的齒輪副，其特征是所述齒輪副的齒輪是人字齒輪，分度圓螺旋角β＝25°到60°。
6.按照權(quán)利要求
2所述的齒輪副，其特征是所述齒輪副的齒形角α還符合下列關(guān)系
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明涉及一種少齒差齒輪副，它是一種漸開(kāi)線(xiàn)內(nèi)嚙合齒輪副，分度圓螺旋角β＞0，齒線(xiàn)重合度ε
文檔編號(hào)F16H1/32GKCN1031363SQ89104790
公開(kāi)日1996年3月20日 申請(qǐng)日期1989年7月11日
發(fā)明者鄭悅, 李瀾 申請(qǐng)人:鄭悅, 李瀾導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan