專利名稱：均勻接觸一齒差擺線針輪副的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種擺線針輪副，尤其是均勻接觸一齒差擺線針輪副，屬于擺線液壓馬達(dá)和全液壓轉(zhuǎn)向器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
一齒差擺線針輪副具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動精度高、噪音低、齒形強(qiáng)度高、承載能力強(qiáng)， 結(jié)合面摩擦小、傳動效率高、功率密度大等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于低速大扭矩擺線液壓馬達(dá)、全液壓轉(zhuǎn)向器、擺線泵等產(chǎn)品。一齒差擺線針輪嚙合副運(yùn)動應(yīng)用于液壓傳動主要有如


圖1和圖2所示的兩種結(jié)構(gòu)。
圖1為獨(dú)立式針輪齒結(jié)構(gòu)，圖2為整體式針輪齒結(jié)構(gòu)，圖中01是定子，02是作為轉(zhuǎn)子的擺線針輪，03是定子上的針齒。在一齒差擺線嚙合副的運(yùn)動中，擺線針輪與所有的針齒均接觸，從而形成各個獨(dú)立的腔體，理論上各腔之間零隙密封。但是由于存在零件的加工誤差以及零件的形位誤差，因此不得不在設(shè)計時預(yù)留一定間隙，以補(bǔ)償上述誤差，因此實(shí)際上各個獨(dú)立腔體之間依靠油膜密封。在重載、大扭矩傳動時，上述誤差以及預(yù)留間隙有可能造成擺線嚙合副(如液壓馬達(dá))的內(nèi)部泄漏，嚴(yán)重影響液壓馬達(dá)等液壓裝置工作的穩(wěn)定性，降低容積效率和機(jī)械效率。檢索發(fā)現(xiàn)，美國專利US7481633公開了一種修形擺線針輪副，其中的擺線針輪原先的擺線廓線按一定規(guī)律被間斷修凹，從而在與定子針齒嚙合傳動過程中，依靠修凹間隙補(bǔ)償誤差，而無需預(yù)留設(shè)計間隙。其優(yōu)點(diǎn)是，修凹段只會使液壓壓力相近的鄰腔之間連通， 而不會使壓差較大的相隔腔出現(xiàn)形成泄漏，因此有利于保證運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，提高容積效率和機(jī)械效率。此外，修形之后擺線針輪副的嚙合接觸減少，有助于減小傳動阻力，減小液壓脈動。然而，該技術(shù)方案中的修形段過多，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計計算繁瑣，而且制造困難。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，在保持原有液壓元件擺線針輪副結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的前提下，提出一種不僅可以避免內(nèi)部泄漏、提高容積效率和機(jī)械效率，而且結(jié)構(gòu)簡化、制造工藝性好的均勻接觸一齒差擺線針輪副。研究表明，擺線擺線針輪副運(yùn)動時(參見圖3A)，轉(zhuǎn)子的輪齒與針齒不斷嚙合，其擺線曲線相對連續(xù)滾動，嚙合接觸點(diǎn)隨著擺線針輪副的運(yùn)動不斷變化。嚙合瞬心P是針齒圓心ol、o2、o3、o4、o5、o6、o7分別與各輪齒理論接觸點(diǎn)11、12、13、14、15、16、17連線的交點(diǎn)， 也是轉(zhuǎn)子輪齒與針齒的嚙合節(jié)點(diǎn)。該嚙合瞬心P的運(yùn)動軌跡是以定子中心ο為圓心、以針齒數(shù)與轉(zhuǎn)子偏心距之積7xe為半徑的圓。在一個傳動周期中，每個輪齒針齒——以圓心為o5 的針齒為例，都有兩個特定位置，其一是其圓心o5離嚙合瞬心P距離最近的位置(圖3A)， 在此位置，圓心離嚙合瞬心P距離最遠(yuǎn)的針齒是圓心為ol或o2的兩對稱分布針齒，嚙合瞬心P至距離最遠(yuǎn)的針齒圓心ol的連線與對應(yīng)針齒嚙合輪齒廓線的交點(diǎn)11正好也是此處的嚙合點(diǎn)，嚙合瞬心P至圓心o5針齒相鄰的圓心o6針齒的圓心o6連線與對應(yīng)針齒嚙合輪齒廓線的交點(diǎn)16正好也是此處的嚙合點(diǎn)；其二是其圓心o5離嚙合瞬心P距離最遠(yuǎn)的位置，在此位置，圓心離嚙合瞬心P距離最近的針齒是圓心為ol或o2的兩對稱分布針齒，嚙合瞬心 P與距離最近的針齒圓心o2的連線與該針齒嚙合輪齒廓線的交點(diǎn)22正好也是此處的嚙合點(diǎn)，嚙合瞬心P至圓心o5針齒相鄰的圓心o6針齒的圓心o6連線與對應(yīng)針齒嚙合輪齒廓線的交點(diǎn)沈正好也是嚙合點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的均勻接觸一齒差擺線針輪副包括具有間隔分布針齒的定子，以及與之嚙合的針輪轉(zhuǎn)子，所述針輪轉(zhuǎn)子的每個輪齒齒廓具有兩側(cè)對稱的修形凹陷；所述輪齒齒廓一側(cè)的修形凹陷起點(diǎn)位于以下第一和第二兩點(diǎn)之間當(dāng)預(yù)定針齒離嚙合瞬心距離最近位置時，離嚙合瞬心距離最遠(yuǎn)針齒與對應(yīng)輪齒的同側(cè)嚙合點(diǎn)對應(yīng)第一點(diǎn)，當(dāng)預(yù)定針齒離嚙合瞬心距離最遠(yuǎn)位置時，其相鄰針齒與對應(yīng)輪齒的同側(cè)嚙合點(diǎn)對應(yīng)第
二占---^ \\\ 所述輪齒齒廓一側(cè)的修形凹陷終點(diǎn)位于以下第三和第四兩點(diǎn)之間當(dāng)預(yù)定針齒離嚙合瞬心距離最近位置時，其相鄰針齒與對應(yīng)輪齒的同側(cè)嚙合點(diǎn)對應(yīng)第三點(diǎn)，當(dāng)預(yù)定針齒離嚙合瞬心距離最遠(yuǎn)位置時，離嚙合瞬心距離最近針齒與對應(yīng)輪齒的同側(cè)嚙合點(diǎn)對應(yīng)第四
點(diǎn)ο實(shí)驗證明，所述修形凹陷起點(diǎn)位于所述第一和第二點(diǎn)中間、所述修形凹陷終點(diǎn)位于所述第三和第四點(diǎn)中間最為理想。所述修形凹陷為標(biāo)準(zhǔn)擺線針輪齒廓的等深度凹陷，凹陷深度在0. 03mm至0. 008mm 之間，最佳為0. 012mm。采用本實(shí)用新型后，使得傳動過程中，相鄰的高壓腔相互連通，相鄰的低壓腔也連成一體，高、低壓腔之間為實(shí)現(xiàn)壓力轉(zhuǎn)換的過渡腔體。由于可以修形凹陷取代原先補(bǔ)償誤差的設(shè)計間隙，因此有效避免了原先高、低壓腔之間的內(nèi)部泄漏，顯著提高了容積效率和機(jī)械效率，而且其結(jié)構(gòu)十分簡單，可以一次性成型磨削制成，工藝性良好。并且高壓腔和低壓腔處的修形凹陷產(chǎn)生的嚙合間隙形成充斥液壓油的油膜，有利于減少運(yùn)動副的摩擦，提高運(yùn)動靈活性，降低加工精度要求。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖1為現(xiàn)有獨(dú)立式針輪齒結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為現(xiàn)有整體式針輪齒結(jié)構(gòu)示意圖。圖3中A和B分別為本實(shí)用新型一個實(shí)施例兩極限位置狀態(tài)示意圖。圖中反映出 定子中心ο，轉(zhuǎn)子中心ο’，嚙合瞬心(嚙合節(jié)點(diǎn))P，針齒圓心(腔體中心)ol、o2、o3、o4、o5、 06、o7，理論嚙合接觸點(diǎn) 11、12、13、14、15、16、17，以及 22、23、24、25、26、27，修形結(jié)點(diǎn) A、B、 C、D。圖4為本實(shí)用新型一個實(shí)施例的擺線針輪修形結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實(shí)用新型一個實(shí)施例的局部放大圖。圖中反映修形結(jié)點(diǎn)A、B形成的修形線AB。圖6為本實(shí)用新型一個實(shí)施例的某運(yùn)動時刻形成的液壓容腔示意圖。圖中反映定子01、轉(zhuǎn)子02、針齒03及其嚙合點(diǎn)形成的液壓容腔Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一本實(shí)施例的均勻接觸一齒差擺線針輪副的結(jié)構(gòu)如圖3A、B所示，包括具有七個間隔分布針齒03的定子01，以及與之嚙合的六齒針輪轉(zhuǎn)子02，7個針齒圓心分別為ol、02、 o3、o4、o5、o6、o7。嚙合瞬心P是轉(zhuǎn)子與針齒的嚙合節(jié)點(diǎn)，也是ol、o2、o3、o4、o5、06、o7分別與嚙合接觸點(diǎn)11、12、13、14、15、16、17連線的交點(diǎn)。針輪轉(zhuǎn)子的每個輪齒齒廓都具有兩側(cè)對稱的修形凹陷(參見圖4)。如圖4所示，輪齒齒廓一側(cè)的修形凹陷起點(diǎn)A位于以下方法確定的第一點(diǎn)11’和第二點(diǎn)26’之間11’點(diǎn)由當(dāng)圓心o5的預(yù)定針齒離嚙合瞬心P距離最近的圖3A所示位置時，離嚙合瞬心距離P最遠(yuǎn)的圓心ol針齒與對應(yīng)輪齒的同側(cè)嚙合點(diǎn)11對應(yīng)，即將11點(diǎn)移置到各輪齒對應(yīng)點(diǎn)11’。26’點(diǎn)由當(dāng)圓心o5的預(yù)定針齒離嚙合瞬心P距離最遠(yuǎn)的圖:3B所示位置時，其相鄰的圓心為o6針齒與對應(yīng)輪齒的同側(cè)嚙合點(diǎn)沈?qū)?yīng)，即將沈點(diǎn)移置到各輪齒對應(yīng)點(diǎn)26’。修形凹陷起點(diǎn)A的理想位置為上述第一點(diǎn)11’和第二點(diǎn)26’的中間點(diǎn)。如圖4所示，輪齒齒廓一側(cè)的修形凹陷終點(diǎn)B位于以下方法確定的第三點(diǎn)16’和第四點(diǎn)22’之間16’由當(dāng)圓心o5的預(yù)定針齒離嚙合瞬心P距離最近的圖3A所示位置時， 其相鄰的圓心o6針齒與對應(yīng)輪齒的同側(cè)嚙合點(diǎn)16對應(yīng)，即將16點(diǎn)移置到各輪齒對應(yīng)點(diǎn) 16’。22’點(diǎn)由當(dāng)圓心o5的預(yù)定針齒離嚙合瞬心P距離最遠(yuǎn)的圖:3B所示位置時，離嚙合瞬心P距離最近的圓心o2針齒與對應(yīng)輪齒的同側(cè)嚙合點(diǎn)22對應(yīng)，即將22點(diǎn)移置到各輪齒對應(yīng)點(diǎn)22’。修形凹陷終端B的理想位置為上述第三點(diǎn)16’和第四點(diǎn)22’的中間點(diǎn)。由于每個輪齒齒廓兩側(cè)的修形凹陷對稱，因此無論確定了哪一側(cè)的修形凹陷，另一側(cè)(⑶)也就確定了。從簡化工藝角度考慮，修形凹陷為標(biāo)準(zhǔn)擺線針輪齒廓的等深度凹陷，凹陷深度在 0. 03mm至0. 008mm之間，最佳為0. 012mm。修形凹陷底部與起點(diǎn)A和終點(diǎn)B均宜圓弧圓滑過渡(參見圖5)。工作時，如圖6所示，在某一運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，腔體Ql處在壓力交變狀態(tài)，即高壓和低壓轉(zhuǎn)換狀態(tài)；腔體Q2、Q3和Q4處在相同的壓力狀態(tài)(例如是低壓)，而腔體Q5、腔體Q6和腔體Q7也處在相同的壓力狀態(tài)(例如為高壓)。由于各輪齒具有按上述方法設(shè)定的修形凹陷， 因此在此位置狀態(tài)下(相當(dāng)圖3A的狀態(tài))，實(shí)際上改變了傳統(tǒng)理論7個針齒與6個輪齒分別同時接觸的狀態(tài)，只有11、12、15三點(diǎn)嚙合，相同壓力狀態(tài)的腔體相互連通，形成了所謂均勻接觸一齒差擺線針輪副。同樣，在其他位置狀態(tài)，始終構(gòu)成兩處三個壓力狀態(tài)相同的連通腔體，剩余的單獨(dú)一個為高壓和低壓轉(zhuǎn)換狀態(tài)腔體。這樣，由于一齒差擺線擺線針輪副嚙合運(yùn)動中保持三點(diǎn)嚙合接觸，因此運(yùn)動更加靈活，受力更加平穩(wěn)，相連的油腔之間形成油膜，增加了嚙合副之間的承壓能力，有助于改善運(yùn)動受力。并且可以修形凹陷補(bǔ)償制造誤差，取代原先以設(shè)計間隙補(bǔ)償誤差，從而大大減少現(xiàn)有技術(shù)在承受重載時高、低壓腔之間容易出現(xiàn)的內(nèi)部泄漏，顯著提高容積效率和機(jī)械效率。實(shí)踐證明，本實(shí)施例的一齒差擺線擺線針輪副轉(zhuǎn)、定子加工工藝簡單，嚙合運(yùn)動更加靈活，提高了效率，延長了使用壽命。采用之后能夠節(jié)約使用成本，提高使用產(chǎn)品的整體可靠性。 除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式，例如擺線針輪副的齒數(shù)也可以是針齒5、輪齒4，或其它更多的齒數(shù)；再如，既可以是獨(dú)立式，也可以是整體式結(jié)構(gòu)，等等。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種均勻接觸一齒差擺線針輪副，包括具有間隔分布針齒的定子，以及與之嚙合的針輪轉(zhuǎn)子，所述針輪轉(zhuǎn)子的每個輪齒齒廓具有兩側(cè)對稱的修形凹陷；其特征在于所述輪齒齒廓一側(cè)的修形凹陷起點(diǎn)位于以下第一和第二兩點(diǎn)之間當(dāng)預(yù)定針齒離嚙合瞬心距離最近位置時，離嚙合瞬心距離最遠(yuǎn)針齒與對應(yīng)輪齒的同側(cè)嚙合點(diǎn)對應(yīng)第一點(diǎn)，當(dāng)預(yù)定針齒離嚙合瞬心距離最遠(yuǎn)位置時，其相鄰針齒與對應(yīng)輪齒的同側(cè)嚙合點(diǎn)對應(yīng)第二點(diǎn)；所述輪齒齒廓一側(cè)的修形凹陷終點(diǎn)位于以下第三和第四兩點(diǎn)之間當(dāng)預(yù)定針齒離嚙合瞬心距離最近位置時，其相鄰針齒與對應(yīng)輪齒的同側(cè)嚙合點(diǎn)對應(yīng)第三點(diǎn)，當(dāng)預(yù)定針齒離嚙合瞬心距離最遠(yuǎn)位置時，離嚙合瞬心距離最近針齒與對應(yīng)輪齒的同側(cè)嚙合點(diǎn)對應(yīng)第四點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻接觸一齒差擺線針輪副，其特征在于所述修形凹陷起點(diǎn)位于所述第一和第二點(diǎn)中間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的均勻接觸一齒差擺線針輪副，其特征在于所述修形凹陷終點(diǎn)位于所述第三和第四點(diǎn)中間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的均勻接觸一齒差擺線針輪副，其特征在于所述修形凹陷為標(biāo)準(zhǔn)擺線針輪齒廓的等深度凹陷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的均勻接觸一齒差擺線針輪副，其特征在于所述修形凹陷深度在 0. 03mm M 0. 008mm 之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的均勻接觸一齒差擺線針輪副，其特征在于所述修形凹陷底部與起點(diǎn)和終點(diǎn)均圓弧過渡。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的均勻接觸一齒差擺線針輪副，其特征在于所述修形凹陷深度為 0. 012mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種均勻接觸一齒差擺線針輪副，屬于擺線液壓馬達(dá)和全液壓轉(zhuǎn)向器技術(shù)領(lǐng)域。該擺線針輪副包括定子、轉(zhuǎn)子，針輪轉(zhuǎn)子的每個輪齒齒廓具有兩側(cè)對稱的修形凹陷；輪齒齒廓一側(cè)的修形凹陷起點(diǎn)位于根據(jù)兩極限位置狀態(tài)確定的第一和第二兩點(diǎn)之間，輪齒齒廓一側(cè)的修形凹陷終點(diǎn)位于根據(jù)兩極限位置狀態(tài)確定的第三和第四兩點(diǎn)之間。采用本實(shí)用新型后，相鄰的高壓腔以及相鄰的低壓腔相互連通。由于可以修形凹陷取代原先補(bǔ)償誤差的設(shè)計間隙，因此有效避免了原先高、低壓腔之間的內(nèi)部泄漏，顯著提高了容積效率和機(jī)械效率，而且其結(jié)構(gòu)十分簡單，可以一次性成型磨削制成，工藝性良好。
文檔編號F16H55/08GK202326977SQ20112047374
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者張智敏, 樓峰, 王志生, 紀(jì)立群, 翁愛光 申請人:鎮(zhèn)江大力液壓馬達(dá)有限責(zé)任公司