專利名稱：一種新型齒形的齒輪偏心傳動機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種齒輪偏心傳動機構(gòu)，尤其涉及一種內(nèi)嚙合行星齒輪的傳動。
背景技術(shù)：
目前通用的齒輪傳動，大多都采用漸開性齒形或擺線針輪齒形。而且均已系列化，標準化，產(chǎn)業(yè)化。由于齒形形線所決定，這兩種齒形齒輪傳動的功率，扭矩，噪聲，傳動的效率，齒輪的材料及結(jié)構(gòu)等等大都已經(jīng)決定，很難再有大的突破和改進。例如通用的內(nèi)嚙合行星齒輪機構(gòu)按齒形分主要是漸開線少齒差齒輪傳動機構(gòu)和擺線針輪傳動機構(gòu)。漸開線內(nèi)嚙合少齒差傳動為了避免干涉需要較小的齒高系數(shù)和較大的壓力角。因此，嚙合過程中，齒面壓應(yīng)力較大。而一齒差擺線針輪傳動由于內(nèi)齒為針齒銷或針齒套。為了獲得較好的性能，其針齒直徑只能根據(jù)針齒齒數(shù)在一定范圍內(nèi)選取。在針齒分布圓尺寸確定的情況下，內(nèi)齒的數(shù)目也基本確定了。這樣也就是說，擺線針輪傳動的速比范圍也就基本確定了。當然可以用多齒差來擴大傳動比范圍，但由于減少了同時嚙合的齒數(shù)，實際上也就降低了傳動的·扭矩。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提出一種具有高設(shè)計自由度，和更高的傳遞效率、傳遞功率、傳遞扭矩，及更低的傳遞噪聲、制造成本的齒輪偏心傳動機構(gòu)。本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)—種新型齒形的齒輪偏心傳動機構(gòu)，包括至少一個內(nèi)齒輪和一個偏心的外齒輪，所述內(nèi)齒輪的端面模數(shù)與外齒輪的端面模數(shù)相同；所述內(nèi)齒輪的分度圓與基圓重合，其端截面的左、右齒形分別由齒面圓弧，齒根過渡段和齒頂段三部分構(gòu)成，所述左、右齒形的齒面圓弧圓心在內(nèi)齒基圓上，位于內(nèi)齒分齒點的兩側(cè)，所述內(nèi)齒輪的根圓半徑大于基圓半徑，齒頂厚小于基圓齒厚；所述外齒輪的分度圓與基圓、齒頂圓重合，其端截面的齒形為外齒輪基圓與內(nèi)齒輪基圓做內(nèi)切純滾動由內(nèi)齒齒面圓弧而形成的共軛齒廓。即，內(nèi)齒輪的分度圓與基圓重合,可稱之為內(nèi)齒分齒基圓。外齒輪的分度圓與基圓重合，可稱之為外齒分齒基圓。內(nèi)齒輪的端截面齒面圓弧的圓心相對于內(nèi)齒分齒點可對稱，也可以不對稱分布。組成內(nèi)齒輪端截形左、右齒面圓弧的半徑可以相同，也可以不同。內(nèi)齒端截形齒槽和齒厚可以相等，也可以不等。內(nèi)齒的齒高可以根據(jù)需要在可能允許的范圍內(nèi)自行設(shè)計。內(nèi)齒輪的根圓半徑大于內(nèi)齒的分齒基圓半徑，其增大的數(shù)值可根據(jù)需要自行設(shè)計，且內(nèi)齒的根圓與齒形的過渡圓弧亦可自行設(shè)計。外齒的齒高可以與內(nèi)齒的齒高相同，也可以不同。外齒的齒根圓半徑及齒根圓與齒面的過渡圓弧可自行設(shè)計。與內(nèi)齒輪相嚙合的外齒輪端截面齒廓齒形是左、右兩段獨立的可分別與內(nèi)齒齒形面相嚙合的共軛齒形。此兩段齒形通過齒頂圓和各自齒根過渡段與齒根圓相連接。此兩段共軛齒形是由外齒輪的外齒基圓在內(nèi)齒輪的內(nèi)齒基圓上做純滾動，而形成的與內(nèi)齒齒面圓弧共軛的齒廓。外齒輪端截面上的左、右兩段齒形是分齒基圓相同，模數(shù)相同，但與內(nèi)齒端截面左、右齒面圓弧相共軛的，不同的，兩條擺線的一部分。這條擺線稱之為短幅外擺線的等距線，也可稱之為余擺線。作為優(yōu)選方式，所述內(nèi)齒輪的齒根過渡段為圓弧段，所述齒根過渡圓弧與齒面圓弧相切于內(nèi)齒基圓上，齒根過渡圓弧的另一端與內(nèi)齒輪的齒根圓相切。作為優(yōu)選，所述內(nèi)齒輪的齒頂段為圓弧段。作為進一步優(yōu)選方式,所述內(nèi)齒輪和外齒輪均為螺旋齒,所述內(nèi)齒輪螺旋齒的基圓螺旋角與外齒輪螺旋齒的基圓螺旋角相等，且方向相同。作為優(yōu)選方式，外齒輪與內(nèi)齒輪螺旋角β值根據(jù)需要可以在-90° <β〈+90°的范圍內(nèi)選擇，但是通常在選擇-45° ( β ^ +45°的范圍以便于制造。即，內(nèi)齒齒面是內(nèi)齒端截形沿內(nèi)齒中心軸線以及分齒基圓螺旋角做螺旋運動形成的內(nèi)齒螺旋齒面。外齒齒面是外齒端截形沿外齒中心軸線以及分齒基圓螺旋角做螺旋運動而形成的外齒螺旋齒面。當螺旋內(nèi)齒與螺旋外齒的螺旋角值為O時，螺旋齒傳動就變成了 直齒傳動。內(nèi)齒輪端截面的左、右兩條齒形曲線沿內(nèi)齒輪中心軸線按基圓螺旋角做螺旋運動，就形成了內(nèi)齒輪的每一條內(nèi)齒齒形面。它是一條圓弧螺線面，而外齒輪的端截面的左、右兩條擺線的齒形曲線，沿外齒輪的中心軸線和相同的基圓螺旋角做螺旋運動，就形成了外齒輪的每一條外齒齒形面，它是一條擺線螺旋面。本實用新型的有益效果是一種全新齒形的齒輪傳動。它不同于傳統(tǒng)的漸開線齒形(見附圖I)和擺線齒形。采用左、右兩端圓弧構(gòu)成內(nèi)齒輪端截面齒形的嚙合齒形曲線，內(nèi)齒齒形圓弧的圓心在內(nèi)齒分齒基圓上，且位于內(nèi)齒分齒點的兩側(cè)，其半徑大小及位置可根據(jù)實際需要自行設(shè)計。而且，內(nèi)齒左右齒面齒形圓弧半徑可以相同，也可以不同。從而解決了漸開線少齒差傳動中嚙合壓力角過大和擺線針輪傳動機構(gòu)中無法滿足大速比范圍和大扭矩同時傳動的要求。與傳統(tǒng)的漸開線齒形和擺線齒形相比，本申請齒輪具有可對齒廓的曲率進行最優(yōu)化設(shè)計，但不增加工藝制造麻煩等優(yōu)點。這種齒輪傳動機構(gòu)不僅可以獲得極大的傳動比范圍，而且極大的降低了嚙合齒面的接觸應(yīng)力，大幅度提高了嚙合齒輪的重合系數(shù)。本申請由于大大增大了傳動齒輪的重合系數(shù)，因此大大地降低了齒面?zhèn)鲃拥膲簯?yīng)力和齒輪傳動的噪聲，大幅度提高了傳動的平穩(wěn)性和傳動效率。與現(xiàn)有的傳動技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異之處是根據(jù)所需傳遞的速比，功率，扭矩，效率及噪聲等需求，可對內(nèi)齒齒面圓弧曲率半徑，位置，分布數(shù)目，齒高等參數(shù)自行設(shè)計。這樣，不僅大大提高了設(shè)計的自由度，更為可觀的是在傳遞效率，傳遞功率，傳遞扭矩，傳遞噪聲，和制造成本等方方面面都會有良好的結(jié)果。該傳動機構(gòu)幾乎可以在傳統(tǒng)使用漸開線和擺線齒輪傳動的所有場合使用。特別在冶金、船舶、交通及其他齒輪機械傳動需求的行業(yè)，作為更新?lián)Q代產(chǎn)品廣泛應(yīng)用。
圖I為現(xiàn)有技術(shù)漸開線示意圖；圖2為本實用新型實施例的螺旋齒輪端截面?zhèn)鲃訄D；圖3為本實用新型實施例的內(nèi)齒輪螺旋齒示意圖；圖4為本實用新型實施例的外齒輪螺旋齒示意圖；圖5為本實用新型實施例的內(nèi)齒輪螺旋齒端截面齒形圖；[0020]圖6為本實用新型實施例的外齒輪螺旋齒端截面齒形圖；圖7為本實用新型實施例的內(nèi)、外螺旋齒輪端截面嚙合狀態(tài)圖；其中K12為內(nèi)齒左齒面圓弧半徑； K11為內(nèi)齒右齒面圓弧半徑；O11為K11圓弧的圓心；O12為K12圓弧的圓心；A為內(nèi)齒分齒點；B為內(nèi)齒輪齒高；O1為內(nèi)齒輪的圓心；O2為外齒輪的圓心；m為齒輪的模數(shù)；β為齒輪的分齒基圓螺旋角，簡稱螺旋角；它是在基圓上齒長切線方向與齒輪軸線的夾角；Z1為內(nèi)齒輪的齒數(shù)；Z2為外齒輪的齒數(shù)；Rltl為內(nèi)齒基圓半徑；內(nèi)齒輪基圓同時又是內(nèi)齒輪分度圓，稱之為內(nèi)齒分齒基圓；R11為內(nèi)齒輪齒根圓半徑；R12為內(nèi)齒輪齒頂圓半徑；R20為外齒輪基圓半徑；外齒輪基圓同時又是外齒輪齒頂圓和分度圓，稱之為外齒分齒基圓；R21為外齒輪齒根圓半徑；T11為內(nèi)齒右齒面齒根過渡圓弧半徑；r12為內(nèi)齒左齒面齒根過渡圓弧半徑；r21和r22分別為外齒輪右、左齒根圓過渡圓弧半徑。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步的說明。如圖2、3所示，一種新型齒形的齒輪偏心傳動機構(gòu)，包括一個螺旋齒內(nèi)齒輪I和一個偏心的螺旋齒外齒輪2,內(nèi)齒輪I螺旋齒的基圓螺旋角與外齒輪2螺旋齒的基圓螺旋角相等，且方向相同。外齒輪2與內(nèi)齒輪I螺旋角β值根據(jù)需要可以在-90° <β〈+90°的范圍內(nèi)選擇，但是通常在選擇-45° ( β ^+45°的范圍以便于制造。內(nèi)齒輪I的端面模數(shù)與外齒輪的端面模數(shù)相同；內(nèi)齒輪I的分度圓與基圓重合，其端截面的左、右齒形分別由齒面圓弧11，齒根過渡圓弧12和齒頂圓弧13三部分構(gòu)成。如圖4至7所示，齒根過渡圓弧與齒面圓弧相切于內(nèi)齒基圓上，齒根過渡圓弧的另一端與內(nèi)齒輪的齒根圓相切，左、右齒形的齒面圓弧圓心在內(nèi)齒基圓上，位于內(nèi)齒分齒點A的兩側(cè)，內(nèi)齒輪的根圓半徑大于基圓半徑，齒頂厚小于基圓齒厚；外齒輪的分度圓與基圓、齒頂圓重合，其端截面的齒形為外齒輪基圓與內(nèi)齒輪基圓做內(nèi)切純滾動由內(nèi)齒齒面圓弧而形成的共軛齒廓。[0046]本申請齒輪傳動機構(gòu)制作其中，Ri0= ^m-ZiR20 = ^jn-Z2S；為內(nèi)螺旋齒輪端截面基圓弧齒厚；ζ為外螺旋齒輪端截面基圓弧齒厚；f為內(nèi)、外螺旋齒輪截面基T1，f = Tc · ia ;H 為偏心量,H = =Hi * (Z1 - Z2)。首先確定內(nèi)齒輪的端截面齒形。根據(jù)需求設(shè)定內(nèi)齒輪模數(shù)m和分齒基圓半徑Rltl,
內(nèi)齒輪的齒數(shù)Z5 ,右齒面圓弧半徑K12和左齒面圓弧半徑K11,齒高B，基圓弧齒厚,其中Kn·和K12圓心坐標O11和O12位于分齒中心點A的兩側(cè)，且在內(nèi)齒分齒基圓Rltl上。然后使rn和r12圓弧分別與K11和K12相切于分齒基圓Rltl,而rn和r12的另一端與內(nèi)齒根圓R12相切，形成齒根過渡圓弧部分。將內(nèi)齒端截面齒形截形沿內(nèi)齒輪中心O1軸心線按分齒基圓螺旋角P做螺旋運動，就形成了內(nèi)齒輪的左、右圓弧螺旋齒形面。確定外齒端截面齒形可以采取兩種方法方法一將內(nèi)齒分齒基圓Rltl固定，夕卜齒分齒基圓R2Ci位于內(nèi)齒分齒基圓內(nèi)，且與內(nèi)齒分齒基圓Rltl內(nèi)相切。兩分齒基圓偏心量為H。使外齒分齒基圓R2tl在內(nèi)齒分齒基圓Rltl內(nèi)做純滾動。這樣，內(nèi)齒左、右齒面的齒形圓弧在外齒基圓上會形成與之共軛的外齒齒形。外齒分齒基圓沿內(nèi)齒分齒基圓純滾動一周，內(nèi)齒的各個左、右齒形就會形成外齒的全部齒形。用作圖法可畫出外齒的左、右齒形線。然后將r21和r22圓弧分別與外齒齒根圓和外齒齒形線相切，即形成了全部的外齒端截形齒形。使外齒端截面齒形沿外齒中心O2軸心線按分齒
基圓螺旋角β做螺旋運動，就形成了外齒輪的左、右擺線螺旋齒形面。方法二 用計算法計算出外齒端截面的左、右齒形線的坐標點，連接坐標點并用1 和Γ22分別與外齒齒根圓相切，也可以做出外齒的端截面齒形。應(yīng)該指出外齒端截面左、右齒形線是兩條獨立的，分齒基圓相同，模數(shù)相同，分別與內(nèi)齒端截面左、右齒形線相共軛的兩條擺線的一部分。其中，任意一條擺線均是短幅外擺線的等距線，也有人稱之為余擺線。同樣的，將外齒端截面齒形沿外齒中心O2軸心線按分齒基圓螺旋角β做螺旋運動，就形成了外齒輪的左、右擺線螺旋齒形面。特別指出，從上述的外齒形成方法和齒輪嚙合原理可知由于內(nèi)齒輪端截面的基本齒形是圓心在分齒基圓上的左、右兩段圓弧。因此，與其相嚙合的外齒輪端截形共軛齒廓為與左、右內(nèi)齒圓弧齒面共軛的兩段擺線齒形。速比計算設(shè)內(nèi)螺旋齒輪的齒數(shù)為2:,外螺旋齒輪齒數(shù)為Z2,內(nèi)齒輪固定。驅(qū)動外齒輪在內(nèi)齒輪中做自轉(zhuǎn)并公轉(zhuǎn)，此時，外齒輪公轉(zhuǎn)輸出與輸入的速比為[0060]
權(quán)利要求1.一種新型齒形的齒輪偏心傳動機構(gòu)，包括至少一個內(nèi)齒輪和一個偏心的外齒輪，其特征在于所述內(nèi)齒輪的端面模數(shù)與外齒輪的端面模數(shù)相同；所述內(nèi)齒輪的分度圓與基圓重合，其端截面的左、右齒形分別由齒面圓弧，齒根過渡段和齒頂段三部分構(gòu)成，所述左、右齒形的齒面圓弧圓心在內(nèi)齒基圓上，位于內(nèi)齒分齒點的兩側(cè)，所述內(nèi)齒輪的根圓半徑大于基圓半徑，齒頂厚小于基圓齒厚；所述外齒輪的分度圓與基圓、齒頂圓重合，其端截面的齒形為外齒輪基圓與內(nèi)齒輪基圓做內(nèi)切純滾動由內(nèi)齒齒面圓弧而形成的共軛齒廓。
2.如權(quán)利要求I所述的新型齒形的齒輪偏心傳動機構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)齒輪的齒根過渡段為圓弧段，所述齒根過渡圓弧與齒面圓弧相切于內(nèi)齒基圓上，齒根過渡圓弧的另一端與內(nèi)齒輪的齒根圓相切。
3.如權(quán)利要求2所述的新型齒形的齒輪偏心傳動機構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)齒輪的齒頂段為圓弧段。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的新型齒形的齒輪偏心傳動機構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)齒輪和外齒輪均為螺旋齒，所述內(nèi)齒輪螺旋齒的基圓螺旋角與外齒輪螺旋齒的基圓螺旋角相等，且方向相同。
5.如權(quán)利要求4所述的新型齒形的齒輪偏心傳動機構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)齒輪和外齒輪螺旋角β值為-90° <β〈+90°。
6.如權(quán)利要求5所述的新型齒形的齒輪偏心傳動機構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)齒輪和外齒輪螺旋角β值為-45°彡β < +45°。
專利摘要本實用新型公開了一種新型齒形的齒輪偏心傳動機構(gòu)，涉及一種齒輪偏心傳動機構(gòu)，包括至少一個內(nèi)齒輪和一個偏心的外齒輪，內(nèi)齒輪的端面模數(shù)與外齒輪的端面模數(shù)相同；內(nèi)齒輪的分度圓與基圓重合，其端截面的左、右齒形分別由齒面圓弧，齒根過渡段和齒頂段三部分構(gòu)成，左、右齒形的齒面圓弧圓心在內(nèi)齒基圓上，位于內(nèi)齒分齒點的兩側(cè)，內(nèi)齒輪的根圓半徑大于基圓半徑，齒頂厚小于基圓齒厚；外齒輪的分度圓與基圓、齒頂圓重合，其端截面的齒形為外齒輪基圓與內(nèi)齒輪基圓做內(nèi)切純滾動由內(nèi)齒齒面圓弧而形成的共軛齒廓。本實用新型是一種具有高設(shè)計自由度，和更高的傳遞效率、傳遞功率、傳遞扭矩，及更低的傳遞噪聲、制造成本的齒輪偏心傳動機構(gòu)。
文檔編號F16H55/08GK202690900SQ20122037412
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者孟石如, 孟方瀾 申請人:孟石如, 孟方瀾