CN101285520A - 变齿厚圆柱变位齿轮及使用该齿轮的传动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变齿厚圆柱变位齿轮及使用该齿轮的传动装置,包括齿轮盘和轮齿,齿轮采用切向变位的形式,切向变位系数沿齿轮盘轴向按由小到大的规律变化,轮齿两齿面切向变位系数由小到大的方向相同,本发明齿轮的轮齿两齿面形成一定的夹角,通过调整相互啮合齿轮的轴向相对位置即可调整啮合侧隙,因而能够有效消除或减小齿侧间隙及回差,减小振动和噪声,延长使用寿命,与现有技术中径向变位的变厚齿轮传动相比,具有相对滑动率较小,齿轮加工工艺性好、成本低等优点,与其他调隙方式相比,具有结构简单,体积小等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种圆柱变位齿轮及使用该齿轮的传动装置,特别涉及一种变齿厚圆柱变位齿轮及使用该齿轮的传动装置。
背景技术
齿轮传动用于传递两轴之间的运动和动力,与其它机械传动比较,齿轮具有结构紧凑、运转平稳、噪声较小等优点,因此广泛应用于各种机器和仪器中。
随着生产技术的发展和高品质产品需求,特别是精密重载传动的发展需求,对传动精度和齿侧间隙的控制提出了较高的要求。
现有技术在精密齿轮传动中,为了实现消隙传动或调整啮合侧隙,常用的技术方案有:偏心轴套调整中心距法、双片薄齿轮错齿调整法、弹簧力偏置法、双电机驱动的双传动链消隙法,以上方法均存在结构和装配比较复杂,成本高,仅适用于小功率系统,并且不能彻底解决齿轮传动的回差问题。还有采用径向变位的锥形变齿厚齿轮等方法,如美国专利US3174356、US3171212和US5400672,但径向变位的锥形变齿厚齿轮由于齿顶圆呈锥形,啮合时其滑动系数沿轴线方向上不断变化,这将直接增大齿轮的磨损,且其精密加工也比较麻烦,需要对机床进行改装,工艺性差。
因此,需要一种齿轮及传动装置,能够消除或减小齿侧间隙及回差,减小振动和噪声,延长使用寿命。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种变齿厚圆柱变位齿轮,能够消除或减小齿侧间隙及回差,减小振动和噪声,延长使用寿命。
本发明的变齿厚圆柱变位齿轮,包括齿轮盘和轮齿,齿轮采用切向变位的形式,切向变位系数沿齿轮盘轴向按由小到大的规律变化,轮齿两齿面切向变位系数由小到大的方向相同。
进一步,齿轮还采用径向变位的形式,径向变位系数为恒定值;
进一步,所述切向变位系数为负值,径向变位系数为正值;
进一步,所述切向变位系数沿齿轮盘轴向按线性变化;
进一步,所述切向变位系数沿齿轮盘轴向按抛物线或圆弧形规律变化;
本发明还公开了使用变齿厚圆柱变位齿轮的传动装置,包括互相啮合的齿轮I和齿轮II,所述齿轮I和齿轮II切向变位系数变化规律相同、沿齿轮盘轴向由大到小的方向相反,所述齿轮I和/或齿轮II轴向设置回差补偿装置。
进一步,所述回差补偿装置为沿齿轮I和/或齿轮II的齿轮盘轴向设置的弹簧,所述弹簧设有预紧力,预紧力方向与齿轮齿厚沿轴向由大到小的方向相同。
进一步,所述齿轮I和齿轮II的直径不同,直径小的齿轮径向变位系数大于直径大的齿轮径向变位系数。
本发明的有益效果是:本发明的变齿厚圆柱变位齿轮,采用径向变位和渐变的切向变位,切向变位系数沿齿轮盘轴线方向从小到大按一定的规律变化,使轮齿的两齿面形成一定的夹角,通过调整相互啮合齿轮的轴向相对位置即可调整啮合侧隙,因而能够消除或减小齿侧间隙及回差,减小振动和噪声,延长使用寿命,与现有技术中径向变位的变厚齿轮传动相比,具有相对滑动率较小,齿轮加工工艺性好、成本低等优点,与其他调隙方式相比,具有结构简单,体积小等优点;还采用径向变位的形式,可以补偿切向变位对齿厚的影响,保证齿轮轮齿强度;加大较小直径齿轮的径向变位系数,可提高齿轮的强度;使用变齿厚圆柱变位齿轮的传动装置,利于增加啮合的重合度,承载能力高,适合于精密传动中的高速输入。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的变位齿轮结构示意图;
图2为切向变位系数线性变化时变位齿轮沿分度圆展开图;
图3为切向变位系数呈抛物线变化时变位齿轮沿分度圆展开图;
图4为使用变齿厚圆柱变位齿轮的传动装置结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的变位齿轮结构示意图,如图所示:本实施例的变齿厚圆柱变位齿轮,包括齿轮盘1和轮齿2,齿轮采用切向变位的形式,切向变位系数沿齿轮盘1轴向按线性按由小到大的规律变化,轮齿2两齿面切向变位系数由小到大的方向相同,因此使轮齿的两齿面形成一定的夹角;齿轮2还采用径向变位的形式,径向变位系数为恒定值;在加工的时候,先进行径向变位加工至设计的齿厚,然后再进行切向变位加工。
图2为切向变位系数线性变化时变位齿轮沿分度圆展开图,如图所示:图中4为标准齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线,3为变位后齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线,5为径向变位后齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线,31为由于切向变位引起的标准齿轮齿厚减少部分,51为由于径向变位引起的标准齿轮齿厚增加部分;径向变位后,轮齿2厚度增加,由于径向变位系数为恒定值,因此,径向变位后齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线5为直线,由于径向变位系数为正值,因此齿轮分度圆处齿厚增加;由于切向变位系数沿齿轮盘轴向呈线性变化,因此切向变位量沿齿轮轴线方向呈线性变化,在径向变位的基础上,齿厚由大到小变化,由于切向变位系数为负值,齿轮的齿厚一端大于相应的标准齿轮齿厚,一端小于相应的标准齿轮齿厚。
当需要提高较小直径齿轮强度时,较小直径齿轮的径向变位引起的齿厚增量也应该较大,径向变位后齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线5应该向右移动,在合适的切向变位系数时,其齿厚均大于相应的标准齿轮齿厚。由于模数一定,则相啮合的大齿轮的径向变位系数相应需要减小。
图3为切向变位系数呈抛物线变化时变位齿轮沿分度圆展开图,如图所示:图中4为标准齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线,3为变位后齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线,5为径向变位后齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线,31为由于切向变位引起的标准齿轮齿厚减少部分,51为由于径向变位引起的标准齿轮齿厚增加部分;由于切向变位系数呈抛物线变化,因此变位后齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线3为曲线,即抛物线形。
当然,切向变位系数并不局限于呈抛物线变化,可以是圆弧形、渐开线等形状。
图4为使用变齿厚圆柱变位齿轮的传动装置结构示意图,如图所示:变齿厚圆柱变位齿轮构成的传动装置,包括互相啮合的齿轮I 6和齿轮II 7,本实施例中齿轮I 6和齿轮II 7啮合方式为外啮合,齿轮I 6和齿轮II 7切向变位系数变化规律相同、沿齿轮盘1轴向由大到小的方向相反,齿轮I 6轴向设置回差补偿装置8,回差补偿装置8为弹簧,弹簧一端固定,另一端顶在齿轮I 6齿轮盘端面,弹簧设有预紧力,预紧力方向与齿轮I 6齿厚沿轴向由大到小的方向相同,可自动调整互相啮合的切向变位齿轮的轴向相对位置,达到调整齿侧间隙,消除回差的作用;本实施例中,齿轮I 6的直径大于齿轮II 7的直径,齿轮II 7的径向变位系数大于齿轮I 6的径向变位系数,可以提高齿轮II 7的强度。当然,回差补偿装置8并不局限于弹簧,也可以通过调隙垫片在轴向进行调节。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种变齿厚圆柱变位齿轮,包括齿轮盘(1)和轮齿(2),其特征在于:齿轮采用切向变位的形式,切向变位系数沿齿轮盘(1)轴向按由小到大的规律变化,轮齿(2)两齿面切向变位系数由小到大的方向相同。
2.根据权利要求1所述的变齿厚圆柱变位齿轮,其特征在于:齿轮还采用径向变位的形式,径向变位系数为恒定值。
3.根据权利要求2所述的变齿厚圆柱变位齿轮,其特征在于:所述切向变位系数为负值,径向变位系数为正值。
4.根据权利要求1或2或3所述的变齿厚圆柱变位齿轮,其特征在于:所述切向变位系数沿齿轮盘(1)轴向按线性变化。
5.根据权利要求1或2或3所述的变齿厚圆柱变位齿轮,其特征在于:所述切向变位系数沿齿轮盘(1)轴向按抛物线或圆弧形规律变化。
6.一种使用权利要求1所述的变齿厚圆柱变位齿轮的传动装置,其特征在于:包括互相啮合的齿轮I(6)和齿轮II(7),所述齿轮I(6)和齿轮II(7)切向变位系数变化规律相同、沿齿轮盘(1)轴向由大到小的方向相反,所述齿轮I(6)和/或齿轮II(7)轴向设置回差补偿装置(8)。
7.根据权利要求6所述的传动装置,其特征在于:所述回差补偿装置(8)为沿齿轮I(6)和/或齿轮II(7)的齿轮盘(1)轴向设置的弹簧,所述弹簧设有预紧力,预紧力方向与齿轮齿厚沿轴向由大到小的方向相同。
8.根据权利要求6或7所述的传动装置,其特征在于:所述齿轮I(6)和齿轮II(7)的直径不同,直径小的齿轮径向变位系数大于直径大的齿轮径向变位系数。
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