專利名稱：高可靠精密濾波齒輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒輪，具體的為一種能夠過濾掉力矩與轉(zhuǎn)速傳遞中產(chǎn)生的波動的高可靠精密濾波齒輪。
背景技術(shù)：
齒輪作為機械傳動裝置中的基礎(chǔ)零件，在機械傳動領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展。隨著船舶、車輛、石油、水利、航空航天和國防武器等工程領(lǐng)域事業(yè)的迅速發(fā)展，對齒輪的傳動精度、可靠性、壽命及減振、降噪等性能提出了新的要求，迫切需要研發(fā)出“高精度、高可 靠、長壽命、大轉(zhuǎn)矩、低能耗、輕量化、免維護”的高性能機電傳動系統(tǒng)。在各種裝備的動力傳動與運動控制系統(tǒng)中，由于動力裝置通過齒輪將動力傳遞并轉(zhuǎn)換為機械能，輸入端的高轉(zhuǎn)速、小轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵龆说牡娃D(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩，不可避免地導致傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生波動；各零件自身的制造及裝配誤差，輪齒嚙合時的嚙入、嚙出沖擊，運行過程中零部件的磨損、負載等各種因素的影響，也必將使其產(chǎn)生更大波動，加大振動、噪聲、摩擦、磨損、疲勞和無功能耗等問題，從而影響動力傳動與運動控制系統(tǒng)的傳動精度、高可靠性、使用壽命等綜合性能。另一方面，高精度與高可靠是相互對立的，如何更好的協(xié)調(diào)兩者的關(guān)系，是目前工程領(lǐng)域的一個科學難題。在精密傳動中，回差是減速器傳動精度的重要指標，回差主要是由嚙合齒輪輪齒變形和齒側(cè)間隙決定，變形量和側(cè)隙小，則傳動精度高，但是由于載荷變化、安裝誤差等因素使得齒輪在嚙合時容易產(chǎn)生各種干涉，容易導致齒面磨損加劇，影響運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，導致傳動的可靠性降低。特別是在高低溫交變、振動沖擊等特殊環(huán)境與極端工況下，由于齒輪材料的熱變形與工作環(huán)境影響所產(chǎn)生耦合振動，將導致齒廓干涉甚至是齒與齒之間的“卡澀”甚至“卡死”現(xiàn)象，嚴重影響齒輪傳動精度與可靠性，甚至使傳動件及系統(tǒng)產(chǎn)生完全失效。有鑒于此，本發(fā)明旨在探索一種高可靠精密濾波齒輪，該高可靠精密濾波齒輪在傳動精度范圍內(nèi)通過可控自適應(yīng)彈性變形，能降低接觸應(yīng)力并提高承載能力，為傳動件提供一個緩沖和容差的單元，過濾掉動力傳遞與運動變換過程中的波動，有效防止齒輪傳動的“卡澀”甚至“卡死”等問題，從而具有高精度、高可靠、長壽命、大轉(zhuǎn)矩、低能耗、減振降噪等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種高可靠精密濾波齒輪，該高可靠精密濾波齒輪在傳動精度范圍內(nèi)通過可控自適應(yīng)彈性變形，能降低接觸應(yīng)力并提高承載能力，為傳動件提供一個緩沖和容差的單元，過濾掉動力傳遞與運動變換過程中的波動，有效防止齒輪傳動的“卡澀”甚至“卡死”等問題，從而具有高精度、高可靠、長壽命、大轉(zhuǎn)矩、低能耗、減振降噪等優(yōu)點。要實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的高可靠精密濾波齒輪，包括齒輪本體，所述齒輪本體上設(shè)有輪齒和齒槽；
所述輪齒內(nèi)設(shè)有輪齒槽，所述輪齒槽包括兩條分別與所述輪齒的齒廓線呈等距曲線的曲線輪齒槽和設(shè)置在所述輪齒齒頂與兩條曲線輪齒槽交匯點之間并位于所述齒輪本體徑向方向的直線輪齒槽，所述輪齒槽內(nèi)填充設(shè)有彈性體；或，
所述齒槽內(nèi)設(shè)有齒輪槽，所述齒輪槽包括對稱設(shè)置在所述齒槽內(nèi)并位于所述齒輪本體徑向方向的直線齒輪槽，所述齒輪槽內(nèi)填充設(shè)有彈性體；或， 所述輪齒內(nèi)設(shè)有輪齒槽，所述輪齒槽包括兩條分別與所述輪齒的齒廓線呈等距曲線的曲線輪齒槽和設(shè)置在所述輪齒齒頂與兩條曲線輪齒槽交匯點之間并位于所述齒輪本體徑向方向的直線輪齒槽；所述齒槽內(nèi)設(shè)有齒輪槽，所述齒輪槽包括對稱設(shè)置在所述齒槽內(nèi)并位于所述齒輪本體徑向方向的直線齒輪槽；所述輪齒槽和齒輪槽內(nèi)均填充設(shè)有彈性體。進一步，所述齒輪槽還包括設(shè)置在所述直線齒輪槽靠近所述齒輪本體中心一端的圓孔槽。進一步，所述直線齒輪槽的長度等于所述輪齒齒全高的O. 1-1. 5倍，所述圓孔槽的直徑等于所述齒輪本體分度圓直徑的O. OOfO. 2倍。進一步，所述直線齒輪槽的槽寬等于O. OOf 2mm。進一步，所述直線輪齒槽的長度等于所述輪齒齒全高的O. 1-0. 5倍。進一步，所述彈性體為高分子橡膠合金彈性體或金屬橡膠彈性體。進一步，所述彈性體為高分子橡膠合金彈性體，所述高分子橡膠合金彈性體采用硫化工藝制作而成，其各個組分的重量份為
丁晴橡膠4(Γ100 ;氧化鋅31 ;硫磺f 3 ;脂肪酸f 3 ;防老劑f 3 ;半補強炭黑6(Γ80 ；填充劑20 60。進一步，所述防老劑為二丁基二硫代氨基甲酸鎳；脂肪酸為C16或C18飽和脂肪酸；填充劑為二硫化鑰、聚四氟乙烯、石墨、玻璃纖維和碳纖維中的一種或至少兩種的混合物；且在所述高分子橡膠合金彈性體硫化過程中采用的硫化促進劑為硫酰胺類促進劑。本發(fā)明的有益效果為
本發(fā)明的高可靠精密濾波齒輪，通過在輪齒上設(shè)置輪齒槽和/或在齒槽內(nèi)設(shè)置齒輪槽，通過可控的自適應(yīng)彈性變形過濾掉由電機產(chǎn)生的機械能形態(tài)改變、裝配制造誤差和嚙合沖擊等產(chǎn)生的嚙合干涉、齒面疲勞磨損、振動和噪聲，保證傳動裝置在所設(shè)計的傳動精度和承載的能力范圍內(nèi)工作的同時，取得了如下有益效果
1)協(xié)調(diào)齒輪的高精度與高可靠性
本發(fā)明的高可靠精密濾波齒輪通過在輪齒上設(shè)置輪齒槽和/或在齒槽上設(shè)置齒輪槽，使得輪齒更具彈性，可以使側(cè)隙降低到某一最小值，甚至消除側(cè)隙，從而在輪齒嚙合表面間有可能得到零隙，使回差顯著減小，提高傳動精度；當齒輪處于惡劣的工況時，普通輪齒易發(fā)生齒廓干涉，甚至“卡死” “卡澀”，導致可靠性降低，而通過在齒輪本體上開設(shè)輪齒槽和/或齒輪槽，輪齒的彈性變形能力使得其能夠發(fā)生變形，能夠有效減少干涉量，甚至為零干涉，從而提高了齒輪傳動的可靠性；
2)提高齒輪壽命
本發(fā)明的高可靠精密濾波齒輪通過在輪齒上設(shè)置輪齒槽和/或在齒槽上設(shè)置齒輪槽，可以有效降低赫茲接觸應(yīng)力，通過在輪齒槽內(nèi)設(shè)置與輪齒齒廓曲線呈等距曲線的曲線輪齒槽，可以增大接觸面積，改善輪齒槽內(nèi)部的接觸應(yīng)力，另外，齒根部的彎曲應(yīng)力也會因輪齒槽和齒輪槽的影響而顯著降低，從而提高了齒輪的壽命；另外，通過設(shè)置齒輪槽，將直線齒輪槽的槽寬設(shè)計為合理的寬度，并在齒輪槽內(nèi)填充設(shè)置彈性體，當處于極端工況時(比如載荷突然增大)，彈性體可以產(chǎn)生適當?shù)淖冃危瑥亩淖冚嘄X的應(yīng)力狀態(tài)，使其應(yīng)力更加均布，從而達到提高齒輪壽命和可靠性的目的；
3)減小齒輪振動和實現(xiàn)高效節(jié)能
由于齒輪的重合度通常在廣2之間，在嚙合過程中存在單雙對齒交替嚙合的過程，導致嚙合剛度存在較大的突變，產(chǎn)生剛度激勵，引起齒輪振動，而本發(fā)明的高可靠精密濾波齒輪則可有效改善上述情況，因為齒槽內(nèi)開設(shè)有直線齒輪槽，當齒輪在單對嚙合時，載荷由一個輪齒承擔，輪齒產(chǎn)生的變形將消除齒輪本體上的槽的側(cè)隙，根據(jù)疊加原理，輪齒的剩余部分載荷將由輪齒從齒頂?shù)烬X根的懸臂梁來承擔；當齒輪進入雙嚙合區(qū)時，載荷由兩個輪齒承擔，每一個齒上承載的力將顯著減小，所以其產(chǎn)生的變形量不足以彌補直線齒輪槽的側(cè) 隙值，使得齒輪的承載相當于由輪齒的齒頂?shù)烬X輪本體槽的根部的懸臂梁來承擔，導致懸臂長度相對于一個輪齒承載時增加了近一倍，根據(jù)材料力學可知，將顯著減小其剛度值；這樣單嚙和雙嚙的剛度之間的差值將會減小，從而有效減少了剛度激勵，減輕了齒輪振動；通過在輪齒槽和齒輪槽內(nèi)填充設(shè)置彈性體，彈性體可以有效增大齒輪系統(tǒng)阻尼，降低齒輪振動幅值，從而達到濾波的效果，同時，減小了能量損耗，達到了高效節(jié)能的目的。4)適用范圍廣
本發(fā)明的高可靠精密濾波齒輪可適用于外齒輪和內(nèi)齒輪，并適用于漸開線的直齒、斜齒、錐齒、擺線齒等齒形的齒輪，當然，非漸開線齒輪也可適用于本發(fā)明的高可靠精密濾波齒輪，其原理相當，不再累述。


圖I為本發(fā)明高可靠精密濾波齒輪實施例I的結(jié)構(gòu)示意 圖2為圖I的A詳 圖3為普通齒輪在第一個嚙合點時的應(yīng)力云 圖4為本實施例高可靠精密濾波齒輪在第一個嚙合點時的應(yīng)力云 圖5為普通齒輪在第二個嚙合點時的應(yīng)力云 圖6為本實施例高可靠精密濾波齒輪在第二個嚙合點時的應(yīng)力云 圖7為普通齒輪在第三個嚙合點時的應(yīng)力云 圖8為本實施例高可靠精密濾波齒輪在第三個嚙合點時的應(yīng)力云 圖9為普通齒輪的綜合嚙合剛度 圖10本實施例高可靠精密濾波齒輪的綜合嚙合剛度 圖11為本發(fā)明高可靠精密濾波齒輪實施例2的結(jié)構(gòu)示意 圖12為本發(fā)明高可靠精密濾波齒輪實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細說明。實施例I如圖I所示，為本發(fā)明高可靠精密濾波齒輪實施例I的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的高可靠精密濾波齒輪，包括齒輪本體I，齒輪本體I上設(shè)有輪齒和齒槽。輪齒內(nèi)設(shè)有輪齒槽，輪齒槽包括兩條分別與輪齒的齒廓線呈等距曲線的曲線輪齒槽3和設(shè)置在輪齒齒頂與兩條曲線輪齒槽3交匯點之間并位于齒輪本體I徑向方向的直線輪齒槽2。齒槽內(nèi)設(shè)有齒輪槽4,齒輪槽4包括對稱設(shè)置在齒槽內(nèi)并位于齒輪本體I徑向方向的直線齒輪槽，輪齒槽和齒輪槽4內(nèi)均填充設(shè)有彈性體5，本實施例的齒輪槽4還包括設(shè)置在直線齒輪槽靠近齒輪本體I中心一端的圓孔槽，通過設(shè)置圓孔槽，能夠有效改善齒輪本體I在齒輪槽4處變形后的應(yīng)力分布。
進一步，直線齒輪槽的長度等于輪齒齒全高的O. 1-1. 5倍，圓孔槽的直徑等于齒輪本體I分度圓直徑的O. 00Γ0. 2倍，且直線齒輪槽的槽寬等于O. OOf 2_，通過將直線齒輪槽的長度和槽寬根據(jù)齒輪實際運行情況設(shè)計為合理值，能夠在保證齒輪傳動精度和承載能力的條件下，使齒輪本體I具有合適的彈性變形能力，能夠有效減小齒輪傳動過程中的振動，改善齒輪傳動受力的應(yīng)力分布，提高齒輪壽命。本實施例的直線齒輪槽的長度等于輪齒齒全高的O. 8倍，圓孔槽的直徑等于齒輪本體I分度圓直徑的O. 01倍，直線齒輪槽的槽寬等于O. Imm,能夠滿足齒輪受力要求。進一步，直線輪齒槽2的長度等于輪齒齒全高的O. 1-0. 5倍，且直線輪齒槽2和曲線輪齒槽3的槽寬等于O. 00025、. OOlmm,同理，通過將直線輪齒槽2的長度以及輪齒槽的槽寬根據(jù)齒輪的實際運行情況設(shè)計為合理值，能夠在保證齒輪傳動精度和承載能力的條件下，使齒輪本體I具有合適的彈性變形能力，能夠有效減小齒輪傳動過程中的振動，改善齒輪傳動受力的應(yīng)力分布，提高齒輪壽命。本實施例的直線輪齒槽2的長度等于輪齒齒全高的O. 3倍，直線輪齒槽2和曲線輪齒槽3的槽寬等于O. 0005mm,能夠滿足使用要求。本實施例的高可靠精密濾波齒輪，通過在輪齒上設(shè)置輪齒槽和/或在齒槽內(nèi)設(shè)置齒輪槽4，能夠利用變形協(xié)調(diào)原理，通過可控的彈性變形量過濾掉由電機產(chǎn)生的機械能形態(tài)改變、裝配制造誤差和嚙合沖擊等產(chǎn)生的嚙合干涉、齒面疲勞磨損、振動和噪聲，保證傳動裝置在所設(shè)計的傳動精度和承載的能力范圍內(nèi)工作的同時，取得了如下有益效果。I)協(xié)調(diào)齒輪的高精度與高可靠性
本實施例的高可靠精密濾波齒輪通過在輪齒上設(shè)置輪齒槽和/或在齒槽上設(shè)置齒輪槽4，使得輪齒更具彈性，可以使側(cè)隙降低到某一最小值，甚至消除側(cè)隙，從而在輪齒嚙合表面間有可能得到零隙，使回差顯著減小，提高傳動精度；當齒輪處于惡劣的工況時，普通輪齒易發(fā)生齒廓干涉，甚至“卡死”“卡澀”，導致可靠性降低，而通過在齒輪本體I上開設(shè)輪齒槽和/或齒輪槽4，輪齒的彈性變形能力使得其能夠發(fā)生變形，能夠有效減少干涉量，甚至為零干涉，從而提高了齒輪傳動的可靠性。2)提高齒輪壽命
本實施例的高可靠精密濾波齒輪通過在輪齒上設(shè)置輪齒槽和/或在齒槽上設(shè)置齒輪槽4，可以有效降低赫茲接觸應(yīng)力，通過在輪齒槽內(nèi)設(shè)置與輪齒齒廓曲線呈等距曲線的曲線輪齒槽3，可以增大接觸面積，改善輪齒槽內(nèi)部的接觸應(yīng)力，另外，齒根部的彎曲應(yīng)力也會因輪齒槽和齒輪槽4的影響而顯著降低，從而提高了齒輪的壽命；另外，通過設(shè)置齒輪槽4，將直線齒輪槽的槽寬設(shè)計為合理的寬度，并在齒輪槽4內(nèi)填充設(shè)置彈性體，當處于極端工況時(比如載荷突然增大),彈性體可以產(chǎn)生適當?shù)淖冃?從而改變輪齒的應(yīng)力狀態(tài),使其應(yīng)力更加均布，從而達到提高齒輪壽命和可靠性的目的。如圖3-8所示，分別為普通齒輪和本實施例的高可靠精密濾波齒輪的動態(tài)仿真受力云圖,普通齒輪和本實施例的高可靠精密濾波齒輪的齒輪參數(shù)均為模數(shù)M=I,齒數(shù)Z=20，齒輪材料彈性模量為200Gpa，本實施例的高可靠精密濾波齒輪彈性體5的彈性模量為IOGpa0在對普通齒輪和本實施例高可靠精密濾波齒輪施加相同載荷的情況下
1)如圖3和圖4所示，為普通齒輪和本實施例高可靠精密濾波齒輪第一個相同嚙合點時的應(yīng)力云圖,可知普通齒輪的最大應(yīng)力737Mpa，本實施例的高可靠精密濾波齒輪最大應(yīng)力 620Mpa ；
2)如圖5和圖6所示，為普通齒輪和本實施例高可靠精密濾波齒輪第二個相同嚙合點時的應(yīng)力云圖,可知普通齒輪的最大應(yīng)力562Mpa，本實施例的高可靠精密濾波齒輪最大應(yīng) 力 439Mpa ；
3)如圖7和圖8所示，為普通齒輪和本實施例高可靠精密濾波齒輪第三個相同嚙合點時的應(yīng)力云圖,可知普通齒輪的最大應(yīng)力607Mpa，本實施例的高可靠精密濾波齒輪最大應(yīng)力 525Mpa ；
由上述仿真分析結(jié)果可以得出，本實施例的高可靠精密濾波齒輪的應(yīng)力分布較為均勻，最大應(yīng)力值也隨之減小，彈性體起到了變形協(xié)調(diào)的作用，并且緩解了應(yīng)力集中的狀況。3)減小齒輪振動和實現(xiàn)高效節(jié)能
由于齒輪的重合度通常在f 2之間，在嚙合過程中存在單雙對齒交替嚙合的過程，導致嚙合剛度存在較大的突變，產(chǎn)生剛度激勵，引起齒輪振動，而本實施例的高可靠精密濾波齒輪則可有效改善上述情況，因為齒槽內(nèi)開設(shè)有直線齒輪槽，當齒輪在單對嚙合時，載荷由一個輪齒承擔，輪齒產(chǎn)生的變形將消除齒輪本體I上的齒輪槽4的側(cè)隙，根據(jù)疊加原理，輪齒的剩余部分載荷將由輪齒從齒頂?shù)烬X根的懸臂梁來承擔；當齒輪進入雙嚙合區(qū)時，載荷由兩個輪齒承擔，每一個齒上承載的力將顯著減小，所以其產(chǎn)生的變形量不足以彌補直線齒輪槽的側(cè)隙值，使得齒輪的承載相當于由輪齒的齒頂?shù)烬X輪本體槽的根部的懸臂梁來承擔，導致懸臂長度相對于一個輪齒承載時增加了近一倍，根據(jù)材料力學可知，將顯著減小其剛度值；這樣單嚙和雙嚙的剛度之間的差值將會減小，從而有效減少了剛度激勵，減輕了齒輪振動。圖9和圖10分別為普通齒輪和本實施例高可靠精密濾波齒輪的綜合嚙合剛度圖，通過對輪齒槽和齒輪槽4選取適當?shù)膫?cè)隙，本實施例高可靠精密濾波齒輪的突變量d2可減小為普通齒輪dl的O. 5^0. 2倍，即減小了振動。通過在輪齒槽和齒輪槽4內(nèi)填充設(shè)置彈性體5，彈性體5可以有效增大齒輪系統(tǒng)阻尼，降低齒輪振動幅值，從而達到濾波的效果，同時，減小了能量損耗，達到了高效節(jié)能的目的。4)適用范圍廣
本實施例的高可靠精密濾波齒輪可適用于外齒輪和內(nèi)齒輪，并適用于漸開線的直齒、斜齒、錐齒、擺線齒等齒形的齒輪，當然，非漸開線齒輪也可適用于本發(fā)明的高可靠精密濾波齒輪，其原理相當，不再累述。進一步，本實施例的彈性體5為高分子橡膠合金彈性體或金屬橡膠彈性體。采用金屬橡膠彈性體，在特殊與極端環(huán)境下(高溫、低溫、高壓、高真空及劇烈振動)具有所選金屬的固有特性，又具有類似于橡膠一樣的彈性，在空間環(huán)境下不蒸發(fā)，不懼高溫和低溫，不怕空間輻射和粒子撞擊，選擇不同的金屬還可以耐腐蝕環(huán)境，且無老化的可能，并具有阻尼減振等特性。本實施例的彈性體為高分子橡膠合金彈性體。本實施例的高分子橡膠合金彈性體采用硫化工藝制作而成，其各個組分的重量份為丁晴橡膠4(Γ100 ;氧化鋅31 ;硫磺f 3 ；脂肪酸廣3 ;防老劑廣3 ;半補強炭黑6(Γ80 ;填充劑2(Γ60。優(yōu)選的，本實施例的防老劑為二丁基二硫代氨基甲酸鎳；脂肪酸為C16或C18飽和脂肪酸；填充劑為二硫化鑰、聚四氟乙烯、石墨、玻璃纖維和碳纖維中的一種或至少兩種的混合物；且在所述高分子橡膠合金彈性體硫化過程中采用的硫化促進劑為硫酰胺類促進劑。具體的高分子橡膠合金彈性體的組分可以按比例采用多種重量份組合制備
1)丁晴橡膠40，氧化鋅8，硫磺I，N-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺I，二丁基二硫代氨基甲酸鎳1，C16飽和脂肪酸1，半補強炭黑60，二硫化鑰20 ；
2)丁晴橡膠100，氧化鋅3，硫磺3，N-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺3，二丁基二硫代 氨基甲酸鎳3，C16飽和脂肪酸3，半補強炭黑80，二硫化鑰60 ；
3)丁晴橡膠60，氧化鋅5，硫磺2，N-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺2，二丁基二硫代氨基甲酸鎳2，C16飽和脂肪酸2，半補強炭黑70，二硫化鑰40。當然，高分子橡膠合金彈性體還可在上述重量份范圍內(nèi)進行任意組合均能實現(xiàn)，且二硫化鑰還可采用聚四氟乙烯、石墨、玻璃纖維和碳纖維中的一種或至少兩種的混合物進行替代，C16飽和脂肪酸可采用C18飽和脂肪酸替代，均可制備得到符合要求的高分子橡膠合金彈性體。通過將彈性體5設(shè)置為上述高分子橡膠合金彈性體，在滿足彈性變形能力的同時，能夠獲得較大的阻尼，可以有效增大齒輪系統(tǒng)阻尼，降低齒輪振動幅值，從而達到濾波的效果，同時，減小了能量損耗，達到了高效節(jié)能的目的。彈性體I還可采用現(xiàn)有的多種金屬彈性體和非金屬彈性體材料進行替換，不在一一累述。實施例2
如圖11所示，為本發(fā)明高可靠精密濾波齒輪實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的高可靠精密濾波齒輪包括齒輪本體1，齒輪本體I上設(shè)有輪齒和齒槽。輪齒內(nèi)設(shè)有輪齒槽，輪齒槽包括兩條分別與輪齒的齒廓線呈等距曲線的曲線輪齒槽3和設(shè)置在所齒齒頂與兩條曲線輪齒槽3交匯點之間并位于齒輪本體I徑向方向的直線輪齒槽2，輪齒槽內(nèi)填充設(shè)有彈性體5，采用該結(jié)構(gòu)的高可靠精密濾波齒輪能夠利用變形協(xié)調(diào)原理，通過可控的彈性變形量過濾掉由電機產(chǎn)生的機械能形態(tài)改變、裝配制造誤差和嚙合沖擊等產(chǎn)生的嚙合干涉、齒面疲勞磨損、振動和噪聲，保證傳動裝置在所設(shè)計的傳動精度和承載的能力范圍內(nèi)工作的同時，能夠有效防止極端工況與特殊環(huán)境影響下齒輪傳動裝置的“卡澀”和“卡死”現(xiàn)象，從而解決目前齒輪傳動中普遍存在的高精度與高可靠的矛盾關(guān)系，達到降低振動和噪聲，提高齒輪壽命的目的。進一步，直線輪齒槽2的長度等于輪齒齒全高的O. 1-0. 5倍，且直線輪齒槽2和曲線輪齒槽3的槽寬等于O. 00025、. OOlmm,同理，通過將直線輪齒槽2的長度以及輪齒槽的槽寬根據(jù)齒輪的實際運行情況設(shè)計為合理值，能夠在保證齒輪傳動精度和承載能力的條件下，使齒輪本體I具有合適的彈性變形能力，能夠有效減小齒輪傳動過程中的振動，改善齒輪傳動受力的應(yīng)力分布，提高齒輪壽命。本實施例的直線輪齒槽2的長度等于輪齒齒全高的O. 2倍，直線輪齒槽2和曲線輪齒槽3的槽寬等于O. 0008mm,能夠滿足使用要求。本實施例的彈性體5與實施例I相同，不再累述。實施例3
如圖12所示，為本發(fā)明高可靠精密濾波齒輪實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的高可靠精密濾波齒輪包括齒輪本體1，齒輪本體I上設(shè)有輪齒和齒槽。齒槽內(nèi)設(shè)有齒輪槽4，齒輪槽4包括對稱設(shè)置在齒槽內(nèi)并位于齒輪本體I徑向方向的直線齒輪槽，設(shè)置在直線齒輪槽靠近齒輪本體I中心一端的圓孔槽，齒輪槽4內(nèi)填充設(shè)有彈性體5，通過設(shè)置圓孔槽，能夠有效改善齒輪本體I在齒輪槽4處變形后的應(yīng)力分布。采用該結(jié)構(gòu)的高可靠精密濾波齒輪能夠利用變形協(xié)調(diào)原理，通過可控的彈性變形量過濾掉由電機產(chǎn)生的機械能形態(tài)改變、裝 配制造誤差和嚙合沖擊等產(chǎn)生的嚙合干涉、齒面疲勞磨損、振動和噪聲，保證傳動裝置在所設(shè)計的傳動精度和承載的能力范圍內(nèi)工作的同時，能夠有效防止極端工況與特殊環(huán)境影響下齒輪傳動裝置的“卡澀”和“卡死”現(xiàn)象，從而解決目前齒輪傳動中普遍存在的高精度與高可靠的矛盾關(guān)系，達到降低振動和噪聲，提高齒輪壽命的目的。進一步，直線齒輪槽的長度等于輪齒齒全高的O. 1-1. 5倍，圓孔槽的直徑等于齒輪本體I分度圓直徑的O. 00Γ0. 2倍，且直線齒輪槽的槽寬等于O. OOf 2_，通過將直線齒輪槽的長度和槽寬根據(jù)齒輪實際運行情況設(shè)計為合理值，能夠在保證齒輪傳動精度和承載能力的條件下，使齒輪本體I具有合適的彈性變形能力，能夠有效減小齒輪傳動過程中的振動，改善齒輪傳動受力的應(yīng)力分布，提高齒輪壽命。本實施例的直線齒輪槽的長度等于輪齒齒全高的I. O倍，圓孔槽的直徑等于齒輪本體I分度圓直徑的O. I倍，直線齒輪槽的槽寬等于O. Imm,能夠滿足齒輪受力要求。本實施例的彈性體5與實施例I相同，不再累述。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1.一種高可靠精密濾波齒輪，包括齒輪本體，所述齒輪本體上設(shè)有輪齒和齒槽，其特征在于 所述輪齒內(nèi)設(shè)有輪齒槽，所述輪齒槽包括兩條分別與所述輪齒的齒廓線呈等距曲線的曲線輪齒槽和設(shè)置在所述輪齒齒頂與兩條曲線輪齒槽交匯點之間并位于所述齒輪本體徑向方向的直線輪齒槽，所述輪齒槽內(nèi)填充設(shè)有彈性體；或， 所述齒槽內(nèi)設(shè)有齒輪槽，所述齒輪槽包括對稱設(shè)置在所述齒槽內(nèi)并位于所述齒輪本體徑向方向的直線齒輪槽，所述齒輪槽內(nèi)填充設(shè)有彈性體；或， 所述輪齒內(nèi)設(shè)有輪齒槽，所述輪齒槽包括兩條分別與所述輪齒的齒廓線呈等距曲線的曲線輪齒槽和設(shè)置在所述輪齒齒頂與兩條曲線輪齒槽交匯點之間并位于所述齒輪本體徑向方向的直線輪齒槽；所述齒槽內(nèi)設(shè)有齒輪槽，所述齒輪槽包括對稱設(shè)置在所述齒槽內(nèi)并位于所述齒輪本體徑向方向的直線齒輪槽；所述輪齒槽和齒輪槽內(nèi)均填充設(shè)有彈性體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高可靠精密濾波齒輪，其特征在于所述齒輪槽還包括設(shè)置在所述直線齒輪槽靠近所述齒輪本體中心一端的圓孔槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高可靠精密濾波齒輪，其特征在于所述直線齒輪槽的長度等于所述輪齒齒全高的O. 1-1. 5倍，所述圓孔槽的直徑等于所述齒輪本體分度圓直徑的O.OOI O. 2 倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高可靠精密濾波齒輪，其特征在于所述直線齒輪槽的槽寬等于O. 001 2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的高可靠精密濾波齒輪，其特征在于所述直線輪齒槽的長度等于所述輪齒齒全高的O. 1-0. 5倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的高可靠精密濾波齒輪，其特征在于所述彈性體為高分子橡膠合金彈性體或金屬橡膠彈性體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高可靠精密濾波齒輪，其特征在于所述彈性體為高分子橡膠合金彈性體，所述高分子橡膠合金彈性體采用硫化工藝制作而成，其各個組分的重量份為 丁晴橡膠4(Γ100 ;氧化鋅31 ;硫磺f 3 ;脂肪酸f 3 ;防老劑f 3 ;半補強炭黑6(Γ80 ；填充劑20 60。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高可靠精密濾波齒輪，其特征在于所述防老劑為二丁基二硫代氨基甲酸鎳；脂肪酸為C16或C18飽和脂肪酸；填充劑為二硫化鑰、聚四氟乙烯、石墨、玻璃纖維和碳纖維中的一種或至少兩種的混合物；且在所述高分子橡膠合金彈性體硫化過程中采用的硫化促進劑為硫酰胺類促進劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在齒輪本體上設(shè)置有輪齒、輪齒槽、齒輪槽與彈性體有機結(jié)合的高可靠精密濾波齒輪；所述輪齒與兩齒間底部可同時設(shè)置輪齒槽和齒輪槽，亦可僅設(shè)置輪齒槽或齒輪槽，其輪齒槽包括兩條分別與齒廓線呈等距曲線的輪齒槽，以及輪齒齒頂與兩條曲線齒輪槽交匯點之間并位于齒輪本體徑向方向的直線輪齒槽；其齒輪槽為對稱設(shè)置在兩齒間底部并位于齒輪本體徑向方向的直線齒輪槽；輪齒槽和齒輪槽內(nèi)均填充有彈性體。本發(fā)明在傳動精度范圍內(nèi)通過可控自適應(yīng)彈性變形，提供一個緩沖和容差單元，能過濾掉動力傳遞與運動變換中的波動，大大降低接觸應(yīng)力，有效防止齒輪傳動的“卡澀”甚至“卡死”等問題，具有高精度、高可靠、長壽命、減振降噪等優(yōu)點。
文檔編號C08K3/06GK102966721SQ201210497978
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者王家序, 蒲偉, 周廣武, 李俊陽, 楊榮松, 劉文紅 申請人:四川大學