專(zhuān)利名稱(chēng)：雙層齒輪組合傳動(dòng)的制作方法
這是涉及齒輪傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)明。
少齒差類(lèi)行星傳動(dòng)有體積小、速比大的優(yōu)點(diǎn)，但要克服效率偏低、承載能力不足的弱點(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(lái)解決上述問(wèn)題。
本發(fā)明提出新的齒輪結(jié)構(gòu)形式-雙層齒輪，它可以是由兩個(gè)齒環(huán)和一個(gè)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(gè)齒環(huán)以軸向側(cè)與側(cè)板3的同一個(gè)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(gè)齒環(huán)可與側(cè)板制成一體以簡(jiǎn)化工藝，若制齒工藝允許，也可兩個(gè)齒環(huán)都與側(cè)板制成一體。雙層齒輪的兩個(gè)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(gè)點(diǎn)，即兩個(gè)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(shí)際制造時(shí)，該距離如不為零，亦不應(yīng)超過(guò)同一雙層齒輪上的最小齒寬的1/4，最好是不超過(guò)1/10。同一雙層齒輪的兩個(gè)齒環(huán)應(yīng)都是外齒輪，或都是內(nèi)齒輪，都是外齒輪時(shí)易于減小體積。如果構(gòu)成雙層齒輪的兩個(gè)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(dòng)機(jī)構(gòu)。它的一個(gè)基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。雙層齒輪(圖中簡(jiǎn)為一體的)5經(jīng)行星軸承8a8b套裝在偏心軸7的偏心上，這里的雙層齒輪的兩個(gè)齒輪都是外齒輪，外層的一個(gè)與插制在左機(jī)殼11a上的固定定軸線齒輪內(nèi)齒輪11b相嚙合，內(nèi)層的一個(gè)和與低速軸6a一體的或裝配的可轉(zhuǎn)動(dòng)定軸線齒輪內(nèi)齒輪6b相嚙合，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(guò)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(wú)特別意義的零件在圖2中未予表示。該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理同少齒差NN型傳動(dòng)是相同的當(dāng)7快速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)雙層齒輪5保持與11b及6b嚙合并做行星運(yùn)動(dòng)，6b帶動(dòng)6a緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。要注意圖2所示的位置，是雙層齒輪5運(yùn)動(dòng)達(dá)最上端的位置，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使雙層齒輪外層齒輪內(nèi)徑與和內(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2中b所指示距離大于2倍的偏心距a。11b也可以是單制成后裝配在11a之上的。NN型傳動(dòng)的速比及效率的計(jì)算方法是公知的，在本發(fā)明中并無(wú)例外。
現(xiàn)行方式的少齒差傳動(dòng)中，行星軸承所受負(fù)荷包括著嚙合付分度園上的園周力(嚙合力的切向分力，下同)，而在使用雙層齒輪的NN型傳動(dòng)中，由于雙層齒輪的內(nèi)層齒輪與外層齒輪所受的園周力是相互反向的，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(duì)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(dòng)機(jī)構(gòu)的負(fù)載能力增加。
為了減小行星軸承負(fù)荷，少齒差傳動(dòng)的漸開(kāi)線齒形的內(nèi)嚙合付可采用數(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(duì)齒同時(shí)接觸的情況，齒輪強(qiáng)度常不成問(wèn)題。為了展寬發(fā)生根切、齒廓干涉及強(qiáng)度對(duì)減小α角的限制，可以較大幅度降低齒頂高系數(shù)h＊a(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?chē)Ш狭χ畯较蚍至﹄S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(dòng)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(dòng)特別是少齒差傳動(dòng)和雙層齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的嚙合效率，可采用“斜齒-超超短齒”漸開(kāi)線齒輪。斜齒輪的總重合度εr＝端面重合度εα+齒線重合度εβ，當(dāng)保證內(nèi)嚙合付的內(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(duì)值不大于0.1時(shí)，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(duì)加大εα的影響，可取εγ≥0.7。此處所述方法對(duì)于提高外嚙合漸開(kāi)線齒輪付的嚙合效率同樣是有意義的，對(duì)于外嚙合付，降低h＊a到0.5以下直至0.1，使εα降低，同時(shí)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(jì)算方法是公知的。降低εα，可用降低齒頂高系數(shù)h＊a的方法，同時(shí)也避免了內(nèi)、外齒輪的齒數(shù)差Zd很小時(shí)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;分度園螺旋角β＝1～14°(斜齒輪)，及β＝25～60°(人字齒輪);當(dāng)齒數(shù)差Zd＝1時(shí)，h＊a＝0.06～0.2;當(dāng)Zd＝2時(shí)，h＊a＝0.2～0.35也可小于0.2;Zd為3或4時(shí)，h＊a也一般不大于0.5;齒形角α如前述可減小，但在一齒差時(shí)仍用14°～25°為好。h＊a降低后，制造精度要相應(yīng)提高。
無(wú)論是否使用雙層齒輪，在NN型傳動(dòng)中使用斜齒輪，兩級(jí)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(shí)，最佳齒數(shù)差是4、5、6，h＊a取0.35～0.6，變位系數(shù)滿(mǎn)足｜X｜≤0.05，最好是X＝0。
對(duì)于少齒差內(nèi)嚙合付的設(shè)計(jì)計(jì)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(shí)滿(mǎn)足齒廓干涉和重合度兩項(xiàng)主要條件，都采用X較大的角度變位。這樣設(shè)計(jì)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(mǎn)足各限制條件前提下實(shí)現(xiàn)非角度變位的一、二齒差的內(nèi)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，h＊a＝0.1，齒寬b＝80mm，模數(shù)m＝3.5，按現(xiàn)行公知的計(jì)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i＝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(dòng)的前面再加一級(jí)前置減速級(jí)形成的組合傳動(dòng)，可以實(shí)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(dòng)及噪音下降，體積可相對(duì)減小。這是因?yàn)椋冽X差傳動(dòng)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(dòng)一般情況下是單偏心的，動(dòng)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(duì)于提高效率及傳動(dòng)質(zhì)量有事半功倍的益處。少齒差傳動(dòng)具有的大速比特點(diǎn)，可使前置級(jí)的速比與體積、強(qiáng)度、效率間的矛盾在很大程度上緩解。最佳的傳動(dòng)組合方式是，前置級(jí)用NGW型(可以是行星架固定、內(nèi)齒輪輸出的變型)，主減速級(jí)用雙層齒輪NN型。在其它少齒差傳動(dòng)形式前加入前置減速級(jí)特別是NGW型前置減速級(jí)，也會(huì)收到很好的效果。
權(quán)利要求
1.一種齒輪，由兩個(gè)齒環(huán)和連接物同軸線地固定連接而成，其特征是，它的齒環(huán)[1]在徑向上同軸線地位于齒環(huán)[2]的外面，因而在徑向上具有環(huán)形雙層結(jié)構(gòu)，它們的共同軸線就是雙層齒輪的軸線，它是一種雙層齒輪，兩個(gè)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1個(gè)點(diǎn)，即齒環(huán)[1]的齒寬中線與齒環(huán)[2]的齒寬中線在雙層齒輪軸線方向上的距離應(yīng)為零，如不為零，亦不應(yīng)超過(guò)同一雙層齒輪上最小齒寬的1/4兩個(gè)齒環(huán)應(yīng)都是外齒輪或都是內(nèi)齒輪，特別是應(yīng)都是外齒輪。
2.權(quán)利要求1所述的齒輪，其特征是，兩個(gè)齒環(huán)是用一個(gè)側(cè)板同軸線地固連的，兩個(gè)齒環(huán)的軸向的一側(cè)與側(cè)板〔3〕的同一個(gè)側(cè)面同軸線地固連在一起，其中一個(gè)齒環(huán)或全部?jī)蓚€(gè)齒環(huán)可與側(cè)板制成一體。
3.權(quán)利要求1所述的齒輪，其特征是，它被用做NN型傳動(dòng)中的行星齒輪，它的一個(gè)齒環(huán)與固定定軸線齒輪嚙合，另一個(gè)齒環(huán)與可轉(zhuǎn)動(dòng)定軸線齒輪嚙合，它本身通過(guò)行星軸承架持在偏心軸的偏心上，在偏心指向上雙層齒輪外層齒環(huán)的內(nèi)徑與和內(nèi)層齒環(huán)相嚙合的定軸線齒輪外徑間的距離應(yīng)大于等于2倍的偏心距。
4.一種漸開(kāi)線內(nèi)嚙合齒輪付，其特征是，它的齒形角α的范圍為6～14°，齒頂高系數(shù)h＊a≤0.55，采用正變位的高變位，或是內(nèi)、外齒輪的變位系數(shù)都為零，它用于行星傳動(dòng)。
5.權(quán)利要求3和權(quán)利要求4所述的齒輪，其特征是，它是具有權(quán)利要求3所述特征的用于NN型傳動(dòng)的漸開(kāi)線的雙層齒輪，它和它所構(gòu)成的內(nèi)嚙合付并具有權(quán)利要求4所述的特征。
6.一種漸開(kāi)線齒輪付，其特征是，當(dāng)齒輪是斜齒的或人字齒時(shí)，分度園螺旋角β的范圍對(duì)于斜齒為1～14°，對(duì)于人字齒為25～60°，是外嚙合付時(shí)齒頂高系數(shù)h＊a為0.1～0.5，是內(nèi)嚙合付時(shí)，當(dāng)齒數(shù)差為1時(shí)，h＊a為0.06～0.2，當(dāng)齒數(shù)差為2時(shí)，h＊a不大于0.35，齒數(shù)差為3或4時(shí)，h＊a不大于0.5，變位系數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足｜X｜≤0.1，X1≥0，X2≥0，特別是X＝0，當(dāng)齒輪是直齒的時(shí)，齒數(shù)差為4、5、6，h＊a為0.3～0.6，變位系數(shù)滿(mǎn)足｜X｜≤0.05，特別是X＝0。
7.權(quán)利要求4和權(quán)利要求6所述的漸開(kāi)線內(nèi)嚙合齒輪付，其特征是，齒數(shù)差為2及2以上時(shí)，齒形角α為6～14°，齒數(shù)差為1時(shí)，齒形角α為14～25°。
8.權(quán)利要求1或2和權(quán)利要求6所述的齒輪，其特征是，它是權(quán)利要求1或2所述的雙層齒輪，作為行星齒輪用于NN型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它及它所構(gòu)成的內(nèi)嚙合付具有權(quán)利要求6所述的有關(guān)特征，它所構(gòu)成的兩個(gè)內(nèi)嚙合付都是斜齒的時(shí)，具有相同的旋向，或都是左旋的，或都是右旋的。
9.權(quán)利要求1或2和權(quán)利要求4、權(quán)利要求6所述的齒輪，其特征是，它是權(quán)利要求1或2所述的雙層齒輪，作為行星齒輪用于NN型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它及它所構(gòu)成的內(nèi)嚙合付具有權(quán)利要求4及權(quán)利要求6所述的有關(guān)特征，它所構(gòu)成的兩個(gè)內(nèi)嚙合付都是斜齒的時(shí)，具有相同的旋向，或都是左旋向，或都是右旋向。
10.一種組合式兩級(jí)減速機(jī)構(gòu)，其特征是，它有前置減速級(jí)和后置的主減速機(jī)，主減速級(jí)的傳動(dòng)型式為少齒差式傳動(dòng)，特別是前置減速級(jí)為NGW型(可以是行星架固定、內(nèi)齒輪輸出的變型)，主減速級(jí)為使用雙層齒輪的NN型傳動(dòng)的組合形式。
全文摘要
在NN型少齒差傳動(dòng)中，行星齒輪為環(huán)形雙層結(jié)構(gòu)，可以減輕行星軸承負(fù)荷，齒輪使用小齒形角、斜齒或人字齒、超超短齒、零變位系數(shù)或高變位，可以提高嚙合效率。在少齒差傳動(dòng)前加一級(jí)NGW型傳動(dòng)構(gòu)成組合傳動(dòng)，可以更好地發(fā)揮各自長(zhǎng)處，解決各自的設(shè)計(jì)難題，使性能大為提高。
文檔編號(hào)F16H1/32GK1048744SQ89104790
公開(kāi)日1991年1月23日 申請(qǐng)日期1989年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月11日
發(fā)明者鄭悅, 李瀾 申請(qǐng)人:鄭悅, 李瀾