CN103867687A - 组合式分段人字内齿圈 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式分段人字内齿圈，分段为两份及以上，其特征在于人字内齿圈采用径向分段，轴向左旋和右旋轮齿为整体不分开；多份单段人字齿圈通过定位圆环联接组合形成整体人字内齿圈；单段人字齿圈左右旋向轮齿均为整体加工而成，正反两面采用两个定位圆环将多份单段人字齿圈固定组合成一整体人字齿圈，实现组合式分段人字齿圈径向定位，定位销分别安装在各单段人字齿圈结合面的两侧，实现组合式分段人字齿圈周向定位。有益效果是可以实现各种人字齿行星传动的装配，保证分段齿圈组合后的精度，制造、搬运、包装、装配及拆卸过程十分方便，能够实现单段齿圈维修更换，无需更换整个齿圈，节省大量材料和加工费用。

Description

组合式分段人字内齿圈

技术领域

本发明涉及齿轮传动技术领域，特别是涉及一种人字内齿圈。 

背景技术

人字齿轮传动不但具有斜齿轮传动的优点，而且能克服斜齿轮传动时因轴向力过大而不能采用过大螺旋角的缺点。人字齿啮合具有在大螺旋角下齿轮整个重合度大,不产生轴向力,承载能力高，使用寿命长、可靠性高、传动平稳和振动噪声小等优点,已被广泛应用于舰船、航空、冶金、矿山等高速载重的动力传动领域。 

内齿圈作为内啮合传动必不可少的传动件之一，广泛用于行星传动等领域。人字齿行星传动装配困难，是人字齿行星传动技术发展的瓶颈。因无法解决人字内齿圈行星传动装配问题，目前行星传动领域不得已只能采用直齿或小螺旋角斜齿内齿圈，对于大直径人字内齿圈，限于设备加工最大加工直径限制，更是很难加工，即使采用超大机床加工出整体式的人字内齿圈也很难完成整个行星传动装配，专利文献1[WO2012041428]公开的技术中采用了整体式内齿圈，但其他部件结构作出了调整变化，以能够装配，太阳轮、行星轮、内齿圈均采用整体式人字齿轮常规结构和方法将无法装配。大直径人字内齿圈分段加工是大型人字齿轮行星传动发展的必然趋势，组合式人字内齿圈目前多采用两个斜齿整体内齿圈组合联接而成，专利文献2[US3757608]即采用此技术，解决了人字齿行星传动的装配问题，但 采用两斜齿内齿圈机械拼接而成人字内齿圈，左旋齿和右旋齿的齿向对中性不好，且整体式大直径内齿圈还是无法加工，整体式齿圈直径取决于插齿机床最大加工直径，无法利用小设备加工大工件，充分发挥机床的加工能力。整体式齿圈一旦出现一个齿或者少量几个齿失效，就得整体更换齿圈，耗费大量财力、物力。目前也出现了人字内齿圈分段设计技术，专利文献3[CN101793308A]公开了一种人字齿行星减速机的发明方法，关键技术是分段人字内齿圈，此技术解决人字齿行星传动的装配问题，也解决了大直径内齿圈的制造问题，可以利用小机床加工大直径的内齿圈，技术上的确是重大突破和创新，但是此分段人字内齿圈采用径向和轴向均分段的方法，轴向上左旋和右旋轮齿被分割，再采用螺栓联接组合在一起，这样对中性肯定存在较大误差，特别是径向圆周上两齿段的联接时是靠在斜面上打孔通过螺栓联接，斜面上加工孔非常困难，特别是不好定位，斜孔定位及其不准确，孔特别容易打偏，孔的位置和形状精度都很难保证，而且还是加工阶梯孔，内孔中再加工螺纹，还安装定位套，在深孔底部如何压入定位套，定位套安装问题也非常困难，常规工艺和方法根本无法解决，即使勉强压入定位套，如何保证压入的位置准确，如何测量，如何保证压入的定位套不变形，斜孔空间位置及其狭小，没有足够的扳手空间来紧固螺栓，螺栓如何拧紧的问题成为难题，由于斜面打孔空间位置和结构的限制，两齿段斜面两侧只能各加工一个孔，仅通过两个螺栓联接联接大直径的内齿圈，从强度和刚度上均有巨大隐患，且这种斜面打孔方式破坏了齿圈两侧表面的完整性，造成应力集中，并会出 现有很多金属锐角，及其锋利，容易造成操作人员划伤等而引发安全事故，此技术的两齿段的联接精度是通过孔来保证的，由此可知根本无法保证两齿段斜面组合联接时的装配精度，螺栓起联接作用，定位作用及其有限。齿轮作为精密传动零件，对误差非常敏感，另外分开的单段内齿圈轴向和径向组合联接时很难保证左右旋向的两个齿圈齿向对中性好，整个齿圈一周的每个齿均存在左右旋向较大的齿向对中误差，而且径向方向和圆周方向无法精确定位，这样就会产生较大的轴向力，影响传动平稳性等，从而失去人字齿的部分优势。 

为了解决大直径人字内齿圈加工困难和组合装配定位精度的技术瓶颈，本发明提出了一种结构简单、加工方便、拆卸更换容易，能够满足加工和装配工艺要求，大大提高组合装配精度的组合式分段人字内齿圈，既能满足企业的实际需求，填补相关技术空白，又可产生较大的社会效益与经济效益。 

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种组合式分段人字内齿圈，解决了人字齿行星传动装配困难，大直径内齿圈加工困难，组合式人字内齿圈装配精度低等问题，能够让人字齿运用在行星传动中，发挥出人字齿轮传动优势，实现人字齿行星传动，且加工工艺和装配工艺较简单，并能得到较高的装配精度，解决组合式人字内齿圈左右旋向齿向对中性不好，最大限度的减少了组合而产生的误差，能够实利用现有最大加工直径较小的机床上通过分段加工组合得到大直径的人字内齿圈，维修拆卸方便，如少量轮齿损坏，可以分段更换 单段齿圈，无需更换整个大齿圈，节省大量材料和加工费用，对于大直径内齿圈，单段齿圈加工、搬运、包装都及其方便。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用多份单段人字齿圈组通过定位圆环联接定位组合形成人字内齿圈，创造性的采用圆形向心定位原理，突破传统螺栓联接的组合形式，单段人字齿圈同时包含左旋和右旋轮齿，左旋齿和右旋齿为一整体，并非机械式联接，在插床上先加工一侧轮齿，通过翻边，找正定位，再加工相反旋向的另一侧轮齿，左右旋向轮齿一次加工保证不同旋向轮齿的齿向对中性好，两齿向对中性误差容易控制，能够发挥出人字齿优势，在机床工作台上每次只是加工单段人字齿圈，而并非整个齿圈，有效利用了机床工作台的面积，这样最大限度发挥机床加工能力，也有效解决了大直径齿圈包装、搬运和装配的困难，装配时利用工装夹具等将多份单段人字齿圈组合拼接成一整齿圈，再将定位圆环装配到齿圈端面的圆环定位槽中，采用定位圆环整体定位，对各单段人字齿圈进行径向约束，保证很好的同心性，同时还能够传递扭矩和承受载荷，定位圆环也能弥补齿圈因加工圆环定位槽减小的刚度，在各单段人字齿圈的结合面两侧利用定位销进行精确定位，防止圆环转动，实现周向定位，保证各单段人字齿圈的相对位置，再次确保定位精度，从而保证组合式分段人字内齿圈的整体装配精度。单段人字齿圈的分段方式有垂直表面沿径向的直接平切分段(见图3、图11)和沿两齿向方向的V字型分段（见图7），平切分段方式V字型分段角度跟人字齿的螺旋角一致，分段位置为人字齿的齿顶或齿根中部，最佳分段位置采用齿根中 部。定位圆环采用圆形向心径向定位原理，定位圆环可以为一整体圆环（见图1、图4、图5、图8），也可以是有限弧长圆弧板（见图9和图12）。 

组合式分段人字内齿圈分段为两份及以上，本发明以8份为例，其特征在于人字内齿圈采用径向分段，轴向左旋和右旋轮齿为整体不分开；多份单段人字齿圈通过定位圆环联接承载并自动定心形成组合式分段人字内齿圈；单段人字齿圈左右旋向轮齿均为整体加工而成，正反两面采用两个定位圆环将多份单段人字齿圈固定组合成一整体人字齿圈，实现组合式分段人字齿圈径向定位，定位销分别安装在各单段人字齿圈结合面的两侧，实现组合式分段人字齿圈周向定位。定位圆环起联接固定作用，将多份单段人字齿圈组合固定起来，各单段人字齿圈间的联接不采用常规螺栓联接。单段人字齿圈上面的左旋轮齿和右旋轮齿均为同一整体加工而成，并非分开加工拼接而成，单段人字齿圈内圈表面中间留有退刀槽，两侧加工有环形槽以用来放置定位圆环，同时加工有预留定位销孔和螺纹孔。单段人字齿圈的分段方式有垂直表面沿径向的直接平切分段和沿两齿向方向的V字型分段，组合装配时保证拼接处齿面完整平滑，V字型分段角度跟人字齿的螺旋角一致，分段位置为人字齿的齿顶或齿根中部，最佳分段位置采用齿根中部。定位圆环采用圆形向心径向定位原理，定位圆环可以为一整体圆环也可以是有限弧长圆弧板。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是，可以实现各种人字齿行星传动形式的装配，并能保证分段齿圈组合后的径向和周向定位精度， 同时保证轮齿左右旋向的齿向对中性好，各单段人字齿圈组合后的的一致同心性高，大大提高了组合式分段齿圈的整体装配精度，最大限度发挥人字齿轮传动的优势，让传动更平稳，减振降噪；解决了大直径内齿圈的加工困难问题，能够利用较小的机床上通过分段加工得到很大直径的内齿圈，最大限度发挥机床加工能力，并且加工工艺和装配工艺成熟简单可行；组合式分段齿圈加工、搬运、包装、装配及拆卸过程十分方便，能够实现单段齿圈维修更换，无需更换整个齿圈，节省大量材料和加工费用。 

结构形式1： 

图1是结构形式1的装配图； 

图2是结构形式1的单段人字齿圈组合图（不含定位圆环和定位销）； 

图3是结构形式1的单段人字齿圈； 

图4是结构形式1的具体结构图（省略1份单段人字齿圈）。 

图中：1、定位销；      2、定位圆环；      3、单段人字齿圈。 

结构形式2： 

图5是结构形式2的装配图； 

图6是结构形式2的单段人字齿圈组合图（不含定位圆环和定位销，省略1份单段人字齿圈）； 

图7是结构形式2的单段人字齿圈； 

图8是结构形式2的具体结构图（省略1份单段人字齿圈）。 

结构形式3： 

图9是结构形式3的装配图； 

图10是结构形式3的单段人字齿圈组合图（不含定位圆环和定位销）； 

图11是结构形式3的单段人字齿圈； 

图12是结构形式3的具体结构图（省略1份单段人字齿圈）。 

参考附图描述本发明的实施方式，以结构形式1为例进行具体说明，在图1中，定位销（1）、定位圆环（2）、单段人字齿圈（3）构成了组合式分段人字内齿圈的主体结构，本实施以8份组合式人字内齿圈为例进行说明，但不局限于8份，将8份单段人字齿圈（3）组合装配，利用2个定位圆环（2）装配到两端面的圆环定位槽中，进行同心定位约束，以保证装配精度并同时承载，在每份单段人字齿圈（3）的结合部两侧打入定位销（1），防止定位圆环（2）在圆环定位槽中转动，再次确保定位精度，并能传递扭矩，单段人字齿圈（3）两端面预留的螺纹孔为组合式分段人字内齿圈与其他部件如驱动主轴、箱体等相连所用，结构形式2与结构形式3的具体实施方式与结构形式1类似。 

以上所述，仅是发明的较佳实施方式，并非对本发明做任何限制，凡是根据本发明实质对以上实施方式所作的任何修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种组合式分段人字内齿圈，分段为两份及以上，其特征在于人字内齿圈采用径向分段，轴向左旋和右旋轮齿为整体不分开；多份单段人字齿圈（3）通过定位圆环（2）联接承载并自动定心形成组合式分段人字内齿圈；单段人字齿圈（3）左右旋向轮齿均为整体加工而成，正反两面采用两个定位圆环（2）将多份单段人字齿圈（3）固定组合成一整体人字齿圈，实现组合式分段人字齿圈径向定位，定位销（1）分别安装在各单段人字齿圈（3）结合面的两侧，实现组合式分段人字齿圈周向定位。

2.根据权利要求1所述的组合式分段人字齿圈，其特征在于定位圆环（2）起联接固定作用，将多份单段人字齿圈（3）组合固定起来，各单段人字齿圈（3）间的联接不采用常规螺栓联接。

3.根据权利要求1所述的组合式分段人字齿圈，其特征在于单段人字齿圈（3）上面的左旋轮齿和右旋轮齿均为同一整体加工而成，并非分开加工拼接而成，单段人字齿圈（3）内圈表面中间留有退刀槽，两侧加工有环形槽以用来放置定位圆环（2），同时加工有预留定位销孔和螺纹孔。

4.根据权利要求1所述的组合式分段人字齿圈，其特征在于单段人字齿圈（3）的分段方式有垂直表面沿径向的直接平切分段和沿两齿向方向的V字型分段，组合装配时保证拼接处齿面完整平滑，V字型分段角度跟人字齿的螺旋角一致，分段位置为人字齿的齿顶或齿根中部，最佳分段位置采用齿根中部。

5.根据权利要求1或2所述的组合式分段人字齿圈，其特征在于定位圆环（2）采用圆形向心径向定位原理，定位圆环（2）可以为一整体圆环也可以是有限弧长圆弧板。

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