一種雙圓弧修正擺線齒輪差動(dòng)輪系

1、說明書摘要本發(fā)明涉及一種雙圓弧修正擺線齒輪差動(dòng)輪系，其包括：內(nèi)齒圈（1），行星 輪（2），中心輪（3），其中內(nèi)齒圈（1）與行星輪（2）為內(nèi)接觸內(nèi)嚙合，行星輪（2） 與中心輪（3）為外接觸內(nèi)嚙合。其加工特點(diǎn)為：模數(shù)相同，齒數(shù)不同的雙圓弧 齒輪，可以用同一把滾刀滾切，使?jié)L刀品種可以減少，大大降低了加工成本。傳 動(dòng)特點(diǎn)為：嚙合齒廓為內(nèi)外凸凹圓弧面接觸，其接觸面積大，接觸應(yīng)力小，傳動(dòng) 效率高；傳動(dòng)過程中，傳動(dòng)比為定值，傳動(dòng)平穩(wěn)、可靠；側(cè)隙和頂隙較大，傳動(dòng) 靈活；齒頂高和齒根高較小，不容易卡滯；輪齒根部有較寬的齒厚，提高了輪齒 根部的彎曲強(qiáng)度。雙圓弧修正擺線齒輪輪系輪齒的特殊嚙合形式-都是凹凸內(nèi)嚙 合，

2、相對于漸開線齒輪的凸凸曲線接觸外嚙合形式，有效地提高了齒輪嚙合的接 觸強(qiáng)度，使得雙圓弧修正擺線齒輪應(yīng)用于高接觸強(qiáng)度、高壽命的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中 成為可能。發(fā)明人聯(lián)系人電話郵箱摘要附圖權(quán)利要求書1、本發(fā)明涉及一種在漸開線齒輪、圓弧齒輪和擺線齒輪的基礎(chǔ)上提出的雙圓弧修正擺線齒輪差動(dòng)輪系。其包括：內(nèi)齒圈（1），5個(gè)行星輪（2），中心輪（3）。2、本發(fā)明所涉及的差動(dòng)輪系是指輪系的兩個(gè)中心輪內(nèi)齒圈（1）和中心輪（3） 都是主動(dòng)輪。3、如權(quán)利要求 1 所述結(jié)構(gòu)，行星輪（2）與中心輪（3）按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝。4、如權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其中：中心輪（3）與內(nèi)齒圈（1）具有相同的回轉(zhuǎn) 中心軸線，因此同軸且基于同一平面

3、安裝。5、如權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其中：行星輪（2）以中心輪（3）和內(nèi)齒圈（1）的 共同中心軸線為回轉(zhuǎn)軸線，均布嚙合裝配在內(nèi)齒圈（1）與中心輪（3）之間。6、如權(quán)利要求2所述的安裝方式，其中：行星輪（2）與中心輪（3）是凸凹嚙 合，屬于外接觸內(nèi)嚙合（5）。7、如權(quán)利要求3所述的安裝方式，其中：行星輪（2）與內(nèi)齒圈（1）之間是內(nèi) 接觸內(nèi)嚙合（4）。8、根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定起始條件和參數(shù)（齒輪材料、模數(shù)、輸入功率、轉(zhuǎn)速）。說明書一種雙圓弧修正擺線齒輪差動(dòng)輪系技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種雙圓弧修正擺線齒輪差動(dòng)輪系，屬于機(jī)械設(shè)備齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)和 齒輪技術(shù)領(lǐng)域。背景技術(shù)齒輪失效在各種機(jī)械故障中占 60%以上，因此對齒

4、輪嚙合性能的研究長期以來 一直是國內(nèi)外研究的重要課題。為了有效提高用于機(jī)械傳動(dòng)的齒輪系統(tǒng)中齒輪的性 能、質(zhì)量以及壽命，提高傳動(dòng)系統(tǒng)中齒輪的接觸強(qiáng)度是關(guān)鍵，常見的提高齒輪接觸 強(qiáng)度的方法如：1.提高齒輪的加工精度；2.熱處理；3.齒面修形；4.潤滑油使用添加 劑；除此之外還可以通過計(jì)算法來降低接觸應(yīng)力。但是這些方法普遍存在局限性與 缺陷，在很多時(shí)候由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及成本的限制，支撐剛度及齒輪制造精度的原因 這些方法僅僅適用于以考慮強(qiáng)度為主，而對噪聲和振動(dòng)要求不高的低速重載齒輪?，F(xiàn)有的幾種常用齒輪結(jié)構(gòu)類型雖然在提高齒輪嚙合與傳動(dòng)性能方面都有各自的 獨(dú)到之處，但在降低動(dòng)力傳動(dòng)過程中齒輪接觸應(yīng)力這一方面

5、仍舊存在一些問題。漸開線齒輪特有的嚙合方式帶來的突出問題是：隨著齒輪轉(zhuǎn)速升高或負(fù)荷加大， 輪齒的熱變形或機(jī)械變形將明顯增大，齒輪及其支承系統(tǒng)的變形也會(huì)增大，再加上 安裝制造誤差，因此齒輪傳動(dòng)中不可避免地會(huì)出現(xiàn)嚙入、嚙出沖擊，載荷突變，速 度波動(dòng)，以及不同振型、頻率組成的各階振動(dòng)，從而降低傳動(dòng)精度，縮短使用壽命 降低承載能力，增大振動(dòng)噪聲。圓弧齒輪將漸開線齒輪凸面與凸面相接觸，改變成凹形齒廓與凸形齒廓之間的 嚙合，具有承載能力高、嚙合性能好、壽命長，且承載能力比同樣條件下的漸開線 齒輪高。但是圓弧齒輪存在兩個(gè)主要問題： 1.這種齒輪的承載能力改善較難，主要 是因?yàn)辇X形限制，從而使齒根彎曲強(qiáng)度略顯

6、不足； 2.加工工藝比較麻煩，這是由于 一對嚙合齒輪，需要兩把滾刀（凸-凹齒）進(jìn)行加工;3.輪齒傳動(dòng)過程中，中心距和 切齒深度的偏差將引起沿齒高方向輪齒接觸位置變化，對齒輪的承載能力影響較大； 4.圓弧齒輪依靠接觸點(diǎn)沿齒寬方向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的方式，會(huì)導(dǎo)致嚙入和嚙出沖擊， 影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性；5.輪齒傳動(dòng)中，嚙合點(diǎn)沿齒寬方向傳動(dòng)，初始接觸點(diǎn)在齒端， 齒端是薄弱環(huán)節(jié)。擺線齒輪這種齒輪在傳動(dòng)中，中心距不能改變，若發(fā)生變化，則會(huì)使其瞬時(shí)傳 動(dòng)比發(fā)生變化；并且每一種參數(shù)的擺線齒輪就須一把專門的滾刀，加工成本高，同 時(shí)對于齒數(shù)少、齒距大的滾刀，設(shè)計(jì)制造存在很大的困難?，F(xiàn)有公知發(fā)明中也公開了一些其它形式的齒輪結(jié)

7、構(gòu)，用來改進(jìn)齒輪嚙合與傳動(dòng) 性能。CN1419064A 中公開了一種小齒數(shù)大重合度齒輪，它嚴(yán)格滿足平面共軛嚙合條件 的齒輪齒廓曲線。這種齒輪的相對滑移率比漸開線齒輪低，雖然其重合度可達(dá)到 2， 并且有效地減少標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒輪的最小齒數(shù)，最小可達(dá)到 4 齒，但卻忽視了齒輪 的根切問題，因而會(huì)造成齒輪輪齒強(qiáng)度降低，這種齒輪在長期的運(yùn)行中將導(dǎo)致齒輪 表面的疲勞剝落與磨損，降低其使用壽命。CN1153875A 中公開了一種斜齒輪，特別是一種即使在擺線、漸開線曲線以及圓 弧齒形構(gòu)成的連續(xù)相切齒形。這種齒輪整體強(qiáng)度較低，齒輪嚙合徑向力以外增大， 容易產(chǎn)生輪齒疲勞斷裂，使得齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)因?yàn)楣收项l發(fā)而大幅度地

8、降低了系統(tǒng)的 壽命，甚至因?yàn)橥话l(fā)故障而危及安全。CN102374273A 中公布了一種雙壓力角漸開線斜齒外嚙合圓柱齒輪的齒形設(shè)計(jì)， 由于該類結(jié)構(gòu)齒輪的主動(dòng)側(cè)與從動(dòng)側(cè)的壓力角不等，因此，單齒齒廓并不對稱，不 能使用傳統(tǒng)范成、插齒法進(jìn)行加工制造。必須使用特種加工方法，這樣便增加了生 產(chǎn)成本和加工時(shí)間，并且降低了生產(chǎn)效率。本發(fā)明在漸開線齒輪、圓弧齒輪和擺線齒輪以及現(xiàn)有公知技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出 了一種雙圓弧修正擺線齒輪差動(dòng)輪系，這種輪系中所應(yīng)用的雙圓弧修正擺線齒輪， 其嚙合齒廓為內(nèi)外凸凹圓弧面接觸，其接觸面積大，接觸應(yīng)力小，傳動(dòng)效率高；傳 動(dòng)過程中，傳動(dòng)比為定值，傳動(dòng)平穩(wěn)、可靠；側(cè)隙和頂隙較大，傳動(dòng)靈活

9、；齒頂高 和齒根高較小，不容易卡滯；輪齒根部有較寬的齒厚，提高了輪齒根部的彎曲強(qiáng)度 雙圓弧修正擺線齒輪的應(yīng)用，將現(xiàn)有的外接觸形式改進(jìn)為內(nèi)接觸形式，從而降低了 計(jì)算接觸應(yīng)力，改善了齒輪嚙合特性和動(dòng)力傳動(dòng)性能，從而使雙圓弧修正擺線齒輪 應(yīng)用于高接觸強(qiáng)度、高壽命的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種在漸開線齒輪、圓弧齒輪和擺線齒輪的基礎(chǔ)上提出的雙圓弧修 正擺線齒輪差動(dòng)輪系，目的是使雙圓弧修正擺線齒輪應(yīng)用于高接觸強(qiáng)度、高壽命的 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中。其包括：內(nèi)齒圈（1），5 個(gè)行星輪（2），中心輪（3）；目的在于使 雙圓弧修正擺線齒輪應(yīng)用于高接觸強(qiáng)度、高壽命的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中。行星輪（2）與 中心輪（3）按

10、標(biāo)準(zhǔn)中心距，以輪齒凸凹面嚙合形式安裝，中心輪（3）與內(nèi)齒圈（1） 具有相同的回轉(zhuǎn)中心軸線，因此同軸且基于同一平面安裝。行星輪（2）以中心輪（3）和內(nèi)齒圈（1）的共同中心軸線為回轉(zhuǎn)軸線，均布嚙合裝配在內(nèi)齒圈（ 1）與中心輪（3）之間。行星輪（2）其中，行星輪與內(nèi)齒圈（3）之間。行星輪（2）其中，行星輪與內(nèi)齒圈（1）之間是內(nèi)接觸內(nèi)嚙合（4）,根據(jù)赫茲（H.Hertz）公式：壬（丄士丄）B P P1 2/I_ P2 1 _ P2兀（卄+2）E Ep pvp pv稱為綜合曲率半徑。工p 士p12其中，令1p士，稱為綜合曲率，p廣匕 pi p2根據(jù)機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度計(jì)算方法可知，當(dāng)齒輪嚙合接觸為內(nèi)接觸時(shí)

11、，綜合曲 率用負(fù)號(hào)“-”因此曲率半徑增大，根據(jù)赫茲（H.Hertz）公式可知其接觸應(yīng)力減H小，因而接觸強(qiáng)度相對于漸開線輪齒的凸凸曲線外接觸的強(qiáng)度和使用壽命都要高， 從而提高了整個(gè)行星輪系的使用壽命。本發(fā)明所涉及的行星輪系是指輪系的內(nèi)齒圈（ 1）和中心輪（3）中其中一個(gè)是 主動(dòng)輪，另一個(gè)為固定的行星輪系。構(gòu)成該輪系的零件主要為雙圓弧修正擺線齒輪， 它是擺線齒輪的一種。發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，除了具有擺線齒輪本身的優(yōu)點(diǎn)之外， 還具有以下有益效果：1）側(cè)隙和頂隙較大，傳動(dòng)靈活；2）齒頂高和齒根高較小，不容易卡滯；3）輪齒根部齒厚較寬，輪齒根部的彎曲強(qiáng)度較大；4）模數(shù)相同，齒數(shù)不同的齒輪，可以使用同一把

12、滾刀，使?jié)L刀品種減少，大大降低 了加工成本等優(yōu)點(diǎn)。5）傳動(dòng)過程中，傳動(dòng)比為定值，傳動(dòng)平穩(wěn)可靠，且順勢速比穩(wěn)定。6）無根切現(xiàn)象，不用變位。7）嚙合齒廓間都為內(nèi)嚙合，其接觸面積大，接觸應(yīng)力小，傳動(dòng)效率高。行星輪與內(nèi)齒圈和行星輪與中心輪的嚙合形式都是內(nèi)接觸嚙合，有效的減小了 接觸應(yīng)力。附圖說明附圖1為本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)的主視圖。其中， 1為內(nèi)齒圈， 2為行星輪， 3為中 心輪。附圖2為本發(fā)明所涉及的兩種類型齒輪之間的接觸形式。其中， 4為內(nèi)接觸內(nèi)嚙 合， 5為內(nèi)接觸外嚙合。具體實(shí)施方式本發(fā)明所涉及的雙圓弧修正擺線齒輪差動(dòng)輪系，基本構(gòu)件為內(nèi)齒圈z (1個(gè))，1行星輪z(5個(gè))，中心輪z(1個(gè))。為了輪系

13、的合理裝配且不發(fā)生干涉，行星輪中 23各輪齒數(shù)的選配需滿足以下四個(gè)條件(標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng))：傳動(dòng)比條件：i二1 + z /z ； TOC o 1-5 h z 1H3 1Q同心條件：z = z + 2z ；312均勻安裝條件：(z + z )/k = N ；(其中：k為行星輪個(gè)數(shù)，N必須為整數(shù)。)13鄰接條件：(z + z )sin(180 /k) z + 2h12o2a下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于所 述范圍。實(shí)施例1：如圖1-2所示，一種雙圓弧修正擺線齒輪差動(dòng)輪系，該發(fā)明的目的在于 使雙圓弧修正擺線齒輪差動(dòng)輪系能夠應(yīng)用于高接觸強(qiáng)度、高壽命的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中。 其包括：內(nèi)齒圈(1)， 5個(gè)行星輪(2)，中心輪(3)