專利名稱：寬齒形組合行星齒輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
各種機(jī)械設(shè)備內(nèi)部的動(dòng)力變速傳動(dòng)齒輪。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外齒輪行業(yè)設(shè)計(jì)、制造的齒輪齒形，其輪廓線主要有漸開線、圓弧及雙圓弧齒輪。近年我國(guó)從歐美引進(jìn)的擺線齒錐齒輪和準(zhǔn)雙曲線齒輪，還有前蘇聯(lián)曾設(shè)計(jì)過的諧波齒輪。查看近期進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)高檔汽車的齒輪零件，從互聯(lián)網(wǎng)上檢索中國(guó)F16H類1985年以來的發(fā)明和實(shí)用新型專利公告，都屬上述輪廓線齒形的齒輪。
上述各類齒形的齒輪，均有如下不足(1)齒形較窄，使齒輪能夠承受的力矩強(qiáng)度難以再成倍提高。
(2)齒形輪廓線的精確設(shè)計(jì)和制造工藝都較復(fù)雜。
(3)齒間傳動(dòng)時(shí)，齒面的磨損難免，尤其是接近齒根部的磨損尤甚。
自齒輪問世數(shù)百年以來，國(guó)內(nèi)外科技界曾對(duì)齒輪的齒形輪廓線的設(shè)計(jì)和精確加工方面做過大量的研究實(shí)驗(yàn)，雖然使齒輪傳動(dòng)性能不斷提高，并趨于理想極限，但均未取得重大突破。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的寬齒形組合行星齒輪具有如下特征和實(shí)用效果(1)寬齒形組合行星齒輪是在筆者發(fā)明的沿固定軸嚙合傳動(dòng)的寬齒形疊合齒輪的基礎(chǔ)上，根據(jù)行星齒輪組中的多個(gè)行星齒輪組合的嚙合連續(xù)接力傳動(dòng)特點(diǎn)，全由單片寬齒形齒輪組成。為了系統(tǒng)論述寬齒形組合行星齒輪的特征和設(shè)計(jì)原理，本發(fā)明的基本內(nèi)容，都來自筆者發(fā)明的固定軸嚙合傳動(dòng)的寬齒形疊合齒輪，由寬齒形齒輪的特征開始說明。
(2)在自動(dòng)滿足連續(xù)平穩(wěn)傳動(dòng)的前提下，寬齒形齒輪的齒形寬度是現(xiàn)有各種齒輪的3倍以上。應(yīng)力接觸點(diǎn)均在兩個(gè)基準(zhǔn)圓之間，所以，從材料力學(xué)的相關(guān)公式就可估算出寬齒形齒輪的輪齒能夠承受的力矩強(qiáng)度是現(xiàn)有齒輪的9倍以上。使齒輪有利于小型化和薄型化，這對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)的齒輪，尤其是對(duì)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用的大力矩高功率的動(dòng)力傳動(dòng)行星齒輪，更為重要，詳見說明書和附圖。
(3)寬齒形齒輪的齒形輪廓線由半徑線、折線和基準(zhǔn)圓的圓弧線段拼接而成。拐角點(diǎn)連接處可以自動(dòng)跑合磨損成弧形，也可以預(yù)先切削磨成光滑的弧線形。它具有設(shè)計(jì)方便、外形簡(jiǎn)單、齒端部和齒根部凹凸不顯著，對(duì)齒形輪廓線精度要求低，采用鍛壓-整修-表面處理的工藝流程制造就更容易了。
(4)寬齒形齒輪的齒間傳動(dòng)接觸面與應(yīng)力方向大部分都接近垂直，接觸面上的節(jié)點(diǎn)切向滑動(dòng)的速度和行程均很小，所以，齒面之間的磨損小，可延長(zhǎng)使用壽命。
(4)齒輪是現(xiàn)代和未來大多數(shù)機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)零件，尤其是動(dòng)力傳動(dòng)的變速箱，主要由行星齒輪組成。因?yàn)閷掿X形組合行星齒輪的生產(chǎn)成本低廉，有利于小型化和薄型化，耐磨損，所以應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，整體經(jīng)濟(jì)效果可觀。


圖1是寬齒形疊合齒輪齒形和疊合方式示意圖；圖2是寬齒形齒輪齒形輪廓線設(shè)計(jì)原理示意圖；圖3是寬齒形齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)節(jié)點(diǎn)位置變化示意圖；圖4是寬齒形齒輪未嚙合傳動(dòng)時(shí)節(jié)點(diǎn)位置變化示意圖；圖5是寬齒形齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)輪齒受力位置變化圖；圖6是寬齒形行星齒輪齒形輪廓線設(shè)計(jì)原理示意圖；圖7是寬齒形組合行星齒輪組合原理示意圖(摘要附圖)。
圖中1.齒端部、2.齒根部、3.疊合齒輪的輪齒旋轉(zhuǎn)角、4.齒頂圓、5.齒根圓、6.齒端部外增部分、7.齒根部?jī)?nèi)留部分、8.轉(zhuǎn)動(dòng)方向、9.主動(dòng)輪、10.從動(dòng)輪、11.嚙合受力時(shí)節(jié)點(diǎn)起點(diǎn)、12.嚙合受力時(shí)節(jié)點(diǎn)終點(diǎn)、13.未嚙合受力時(shí)節(jié)點(diǎn)位置、14.太陽(yáng)輪、15.行星輪、16.內(nèi)齒圈。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明(1)參見圖2，先根據(jù)齒輪直徑大小估計(jì)值和傳動(dòng)比，確定兩個(gè)齒輪齒數(shù)z1、z2及主動(dòng)輪或從動(dòng)輪齒頂圓4的半徑Rd1或Rd2值。
(2)由齒數(shù)z1、z2直接計(jì)算齒端部1或齒根部2所對(duì)應(yīng)的圓心角3，也就是行星齒輪接力嚙合傳動(dòng)應(yīng)錯(cuò)開的最大圓心角，或各為兩片齒輪同軸疊合時(shí)的輪齒應(yīng)錯(cuò)開的旋轉(zhuǎn)角θ1、θ2。
(3)由主動(dòng)輪9或從動(dòng)輪10的齒頂圓4半徑Rd1或Rd2值，導(dǎo)出兩個(gè)齒頂圓4相交的弦長(zhǎng)AB 由圖2、(1.1)式，可求出另一個(gè)齒頂圓4半徑Rd2和節(jié)點(diǎn)最大的間距CD分別為
(4)根據(jù)齒輪嚙合傳動(dòng)連續(xù)穩(wěn)定性要求，確定齒端部1外增部分6和齒根部2內(nèi)留部分7的厚度值ΔH。
(5)由圖2即可看出齒輪各參數(shù)分別為全齒高H＝CD+2ΔH齒形寬度最大處P2=AB]]>齒輪外輪廓線的實(shí)際半徑R1=Rd1+ΔHR2=Rd2+ΔH]]>因?yàn)辇X形兩側(cè)的輪廓線都是半徑線段，齒端部1和齒根部2均為齒頂圓4、齒根圓5的圓弧線段拼接而成。連接拐彎處可直接切削成小圓弧形。圖2、圖3、圖4的A、B位置及整個(gè)齒根部2都應(yīng)略為擴(kuò)大，留下嚙合傳動(dòng)的適當(dāng)間隙即可。
(6)由圖3、圖4、圖5看出在嚙合傳動(dòng)中，只有主動(dòng)輪9為齒根部2、從動(dòng)輪10為齒端部1時(shí)，從節(jié)點(diǎn)11處沿齒頂圓4圓弧線AD和CB軌跡至節(jié)點(diǎn)12處，嚙合傳動(dòng)才能成立；當(dāng)主動(dòng)輪9為齒端部1、從動(dòng)輪10為齒根部2時(shí)，節(jié)點(diǎn)12處已經(jīng)是嚙合傳動(dòng)的終點(diǎn)，隨后齒輪將處于末嚙合傳動(dòng)的滑動(dòng)狀態(tài)。所以，寬齒形組合行星齒輪剛好利用2～6個(gè)行星齒輪與太陽(yáng)輪和內(nèi)齒圈之間錯(cuò)開的嚙合傳動(dòng)關(guān)系才實(shí)現(xiàn)接力嚙合傳動(dòng)的。同理，對(duì)固定軸寬齒形疊合齒輪，由2片或2片以上齒輪，輪齒錯(cuò)開同軸疊合，實(shí)行接力嚙合傳動(dòng)才是必要的選擇。
(7)對(duì)行星齒輪，(1.3)式中的節(jié)點(diǎn)間距CD，見圖6，應(yīng)改為 它將使節(jié)點(diǎn)上的齒面滑動(dòng)距離和磨損更小(8)現(xiàn)有的齒形為漸開線、圓弧及雙圓弧......的各類齒輪，在每個(gè)嚙合傳動(dòng)區(qū)段必須同時(shí)存在兩個(gè)以上的輪齒嚙合接觸點(diǎn)，傳動(dòng)才能連續(xù)。為了使兩個(gè)以上的嚙合接觸點(diǎn)沿軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)保持相同的角速度 達(dá)到平穩(wěn)傳動(dòng)的目的，對(duì)齒形輪廓線的設(shè)計(jì)、加工的精度要求就非常高。由本發(fā)明的圖2、圖3、圖4、圖5、圖7可以看出寬齒形疊合齒輪和行星組合齒輪的連續(xù)嚙合傳動(dòng)全過程，每個(gè)嚙合傳動(dòng)區(qū)段始終只有一個(gè)應(yīng)力接觸點(diǎn)，(在中心線處為半徑線段組成的整合面)。這個(gè)應(yīng)力接觸點(diǎn)分別固定在兩個(gè)齒輪的齒端部1拐角點(diǎn)A處，并沿著另一側(cè)齒形整個(gè)側(cè)面滑動(dòng)。由此可知它不同時(shí)存在兩個(gè)以上的嚙合應(yīng)力接觸點(diǎn)，因角速度 的微小差別發(fā)生互相干擾現(xiàn)象，齒形輪廓線的設(shè)計(jì)加工精度和磨損產(chǎn)生的誤差也不影響該齒輪嚙合傳動(dòng)原有的平穩(wěn)性能。
下面以具體實(shí)施例子進(jìn)行優(yōu)化選擇(1)設(shè)中心太陽(yáng)輪齒頂圓半徑Rda＝4cm，齒數(shù)za＝6，行星輪為4個(gè)，齒數(shù)zc＝3，內(nèi)齒圈齒數(shù)zb＝10。太陽(yáng)輪和行星輪的凹凸內(nèi)留和外增部分ΔHac＝0.1cm，內(nèi)齒圈齒頂端的外增部分ΔHb＝0.2cm。
(請(qǐng)注意為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)接力嚙合傳動(dòng)，4個(gè)行星輪與太陽(yáng)輪和內(nèi)齒圈之間的輪齒嚙合傳動(dòng)的圓心角應(yīng)適當(dāng)錯(cuò)開。太陽(yáng)輪和內(nèi)齒圈的齒數(shù)不等于行星輪個(gè)數(shù)4的倍數(shù)，行星輪的齒數(shù)應(yīng)取奇數(shù)，這樣才能在太陽(yáng)輪和內(nèi)齒圈之間有效地連續(xù)接力嚙合傳遞力矩。)(2)由(1.2)式得，行星輪和內(nèi)齒圈的齒頂圓半徑Rdc、Rdb分別為 (3)由(1.3)(1.4)式，太陽(yáng)輪與行星輪和行星輪與內(nèi)齒圈的節(jié)點(diǎn)間距CDac、CDcb分別為 由上述計(jì)算結(jié)果，繪出寬齒形組合行星齒輪見圖7。由圖7可以看出假設(shè)太陽(yáng)輪14為主動(dòng)輪，內(nèi)齒圈16為從動(dòng)輪，行星架固定，則左右行星輪15處于嚙合傳動(dòng)力矩狀態(tài)，而上下行星輪15則由內(nèi)齒圈16將力矩回傳給太陽(yáng)輪14。只要有2個(gè)或2個(gè)以上的行星輪，就能在太陽(yáng)輪和內(nèi)齒圈之間有效地連續(xù)接力嚙合傳遞力矩。
權(quán)利要求
1.一種用于機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)裝置的寬齒形組合行星齒輪，與現(xiàn)有的齒形輪廓線為漸開線、圓弧形、雙圓弧形......的行星齒輪比較，其特征是齒形寬度是現(xiàn)有齒輪的3倍以上，由2個(gè)或2個(gè)以上的行星輪，輪齒適當(dāng)錯(cuò)開，與太陽(yáng)輪和內(nèi)齒圈共同組成連續(xù)接力嚙合傳動(dòng)裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的寬齒形組合行星齒輪，其特征在于如果是2個(gè)行星輪，則2個(gè)行星輪相對(duì)太陽(yáng)輪和內(nèi)齒圈的輪齒嚙合位置，應(yīng)錯(cuò)開的圓心角θ，由行星輪齒數(shù)z決定， 行星輪的齒數(shù)必須是奇數(shù)，太陽(yáng)輪和內(nèi)齒圈的齒數(shù)應(yīng)該都是不等于行星輪個(gè)數(shù)的倍數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的寬齒形組合行星齒輪，其特征在于如果是2個(gè)以上的行星輪組合，則各個(gè)行星輪相對(duì)太陽(yáng)輪和內(nèi)齒圈的輪齒嚙合位置，應(yīng)錯(cuò)開的圓心角θ，可以有多種選擇。若行星輪是奇數(shù)個(gè)，則輪齒圓心角θ可以均勻錯(cuò)開；若是偶數(shù)個(gè)，則輪齒圓心角θ可以均勻錯(cuò)開，也可以成對(duì)以適當(dāng)?shù)膱A心角θ值錯(cuò)開。
4.如權(quán)利要求1所述的寬齒形齒輪，其特征在于齒形輪廓線和節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)，由齒數(shù)z和相交的齒頂圓半徑確定，齒形輪廓線直接由半徑線段、齒頂圓和齒根圓的圓弧線段連接而成，節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡就是兩個(gè)齒頂圓相交的圓弧線段的各一半。
5.如權(quán)利要求4所述的寬齒形齒輪，其特征在于在齒端部有外增部分，在齒根部有內(nèi)留部分，拐角點(diǎn)處預(yù)先切削磨成光滑的弧線形，以增大齒輪連續(xù)嚙合傳動(dòng)的穩(wěn)定性，齒根部略大于齒端部，在嚙合傳動(dòng)中留有一定的間隙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)裝置用的寬齒形組合行星齒輪。與現(xiàn)有的行星齒輪相比，其特征是齒形寬度是現(xiàn)有的3倍以上，單個(gè)輪齒所能承受的力矩強(qiáng)度是現(xiàn)有的9倍以上。齒形輪廓線的設(shè)計(jì)加工工藝簡(jiǎn)單，制造成本低廉。將它用于機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)裝置的變速箱中，可節(jié)省原材料60％以上。
文檔編號(hào)F16H55/17GK1752477SQ20051011392
公開日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2005年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月15日
發(fā)明者黃振強(qiáng) 申請(qǐng)人:黃振強(qiáng)