專利名稱:一種少齒差齒輪副及其傳動機(jī)構(gòu)的制作方法
本發(fā)明涉及一種少齒差齒輪副，它是一種漸開線內(nèi)嚙合齒輪副，其分度圓螺旋角β＞0，齒線重合度εβ＞0。
GB1198737公開了一種齒頂高修正的漸開線內(nèi)齒輪，為改善齒輪效率，該專利提出了內(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)或K＝f(αc)(當(dāng)齒數(shù)差為2時)。
但是，在本發(fā)明以前的先有技術(shù)(包括GB1198737)中，在解決漸開線少齒差的內(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，沒有考慮齒線重合度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。
少齒差類行星傳動有體積小、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，來解決上述問題。
本發(fā)明的目的是，在解決漸開線少齒差的內(nèi)嚙合齒輪副的重合度與干涉現(xiàn)象的矛盾時，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)對漸開線少齒差內(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*無關(guān)，因而加大εβ不影響對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)。這樣就解決了干涉問題。而無須增大變位系數(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效率及減少了軸承損失。
發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的提供一種少齒差齒輪副，它是一種漸開線內(nèi)嚙合齒輪副，分度圓螺旋角β＞0，齒線重合度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機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括左機(jī)殼和右機(jī)殼，和一個整體的由兩個同軸線的外齒輪齒環(huán)在徑向上形成的雙層環(huán)形結(jié)構(gòu)的雙層齒輪，其中一個齒環(huán)位于另一齒環(huán)的外面，該雙層齒輪通過軸承套裝在偏心軸的偏心部位上，該雙層齒輪的兩個齒輪環(huán)分別與插制在機(jī)殼上的固定的定軸線內(nèi)齒輪以及通過低速軸承裝在右機(jī)殼上的可轉(zhuǎn)動的定軸線內(nèi)齒輪相嚙合，而偏心軸則通過高速軸承裝在機(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)合附圖以具體實施例的形式對本發(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，它可以是由兩個齒環(huán)和一個側(cè)板同軸線地構(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)，兩個齒環(huán)以軸向上的同一側(cè)與側(cè)板3的同一個側(cè)面同軸線地固連而成，它們的共同軸線就是雙層齒輪的軸線。4是連接螺釘，也可用其它方法固連，其中一個齒環(huán)可與側(cè)板制成一體以簡化工藝，若制齒工藝允許，也可兩個齒環(huán)都與側(cè)板制成一體。雙層齒輪的兩個同軸線的齒環(huán)的齒寬中線在雙層齒輪軸線上的垂直投影應(yīng)重合為一個點(diǎn)，即兩個同軸線齒環(huán)的齒寬中線在雙層齒輪軸向上的距離應(yīng)為零。實際制造時，該距離如不為零，亦不應(yīng)超過同一雙層齒輪上的最小齒寬的1/4，最好是不超過1/10。同一雙層齒輪的兩個齒環(huán)應(yīng)都是外齒輪，或都是內(nèi)齒輪，都是外齒輪時易于減小體積。如果構(gòu)成雙層齒輪的兩個齒環(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型傳動機(jī)構(gòu)，它是一個基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。雙層齒輪(圖中簡為一體的)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齒輪都是外齒輪，外層的一個與插制在左機(jī)殼11上的固定定軸線齒輪內(nèi)齒輪11b相嚙合，內(nèi)層的一個和與低速軸6a一體的或裝配的可轉(zhuǎn)動定軸線齒輪內(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特別意義的零件在圖3中未予表示。該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)原理同少齒差NN型傳動是相同的；當(dāng)偏心軸7快速轉(zhuǎn)動，帶動雙層齒輪5保持與內(nèi)齒輪11b及6b嚙合并做行星運(yùn)動，內(nèi)齒輪6b帶動低速軸6a緩慢轉(zhuǎn)動。要注意圖2所示的位置是雙層齒輪5運(yùn)動達(dá)最上端的位置，設(shè)計時應(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型傳動的速比及效率的計算方法是公知的，在本發(fā)明中并無例外。
現(xiàn)行公式的少齒差傳動中，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，少齒差傳動的漸開線齒形的內(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)及有多對齒同時接觸的情況，齒輪強(qiáng)度常不成問題。為了展寬發(fā)生根切、齒廓干涉及強(qiáng)度對減小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，行星軸承所受嚙合力之徑向分力隨之減小，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。
為了提高齒輪傳動特別是少齒差傳動和雙層齒輪傳動的嚙合效率，可采用“斜齒——超超短齒”漸開線齒輪。斜齒輪的總重合度εγ＝端面重合度εα＋齒線重合度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為零或其絕對值不大于0.1時，降低εα通常可以提高嚙合效率。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加大εα的影響，可取εγ≥0.7。此處所述方法對于提高外嚙合漸開線齒輪付的嚙合效率同樣是有意義的，對于外嚙合付，降低ha*到0.5以下直至0.1，使εα降低，同時加大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，同時也避免了內(nèi)、外齒輪的齒數(shù)差Zd很小時可能發(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，ha*＝0.06－0.2；當(dāng)Zd＝2時，ha*＝0.2－0.35，也可小于0.2；Zd為3或4時，ha*也一般不大于0.5；齒形角α如前述可減小，但在一齒差時仍用14°—25°為好。ha*降低后，制造精度要相應(yīng)提高。
無論是否使用雙層齒輪，在NN型傳動中使用斜齒輪，兩級內(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，最佳齒數(shù)差是4、5、6，ha*取0.35—0.6，變位系數(shù)滿足｜X｜≤0.05，最好是X＝0。
對于少齒差內(nèi)嚙合付的設(shè)計計算，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、二齒差下能夠同時滿足齒廓干涉和重合兩項主要條件，都采用X較大的角度變位，這樣設(shè)計出的少齒差內(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，能夠在滿足各限制條件前提下實現(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傳動的前面再加一級前置減速級形成的組合傳動，可以實現(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、振動及噪音下降，體積可相對減小，這是因為，少齒差傳動具有高速構(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型傳動一般情況下是單偏心的，動平衡不易做得很好，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)速對于提高效率及傳動質(zhì)量有事半功倍的益處。少齒差傳動具有的大速比特點(diǎn)，可使前置級的速比與體積、強(qiáng)度、效率間的矛盾在很程度上緩解，最佳的傳動組合方式是，前置級用NGW型(可以是行星架固定、內(nèi)齒輪輸出的變型)，主減速級用雙層齒輪NN型，在其它少齒差傳動形式前加入前置減速級特別是NGB型前置減速級，也會收到很好的效果。
權(quán)利要求
1.一種少齒差齒輪副，它是一種漸開線內(nèi)嚙合齒輪副，分度圓螺旋角β＞0，齒線重合度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
專利摘要
本發(fā)明涉及一種少齒差齒輪副，它是一種漸開線內(nèi)嚙合齒輪副，分度圓螺旋角β＞0，齒線重合度ε
文檔編號F16H1/32GKCN1031363SQ89104790
公開日1996年3月20日 申請日期1989年7月11日
發(fā)明者鄭悅, 李瀾 申請人:鄭悅, 李瀾導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan