CN109598086A - 一种消除人字齿轮轴向力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除人字齿轮轴向力的方法，它包括以下步骤：S1，获取人字齿轮的相关数据；S2，计算人字齿轮左端轮齿的轴向力；S3，建立人字齿轮右端轮齿分度圆半径方程；S4，建立人字齿轮右端轮齿圆周力方程；S5，建立人字齿轮右端轮齿轴向力方程；S6，计算人字齿轮右端轮齿的螺旋角，消除人字齿轮轴向力。本发明可解决人字齿轮传动过程中两端轮齿轴向力不相等问题，计算方法简单，易于实现。

Description

一种消除人字齿轮轴向力的方法

技术领域

本发明涉及齿轮传动系统技术领域，具体地说是一种消除人字齿轮轴向力的方法。

背景技术

平行轴斜齿轮由于存在螺旋角，在传动时会产生轴向力，因此采用的螺旋角不能太大，为了消除螺旋角产生的轴向力，采用左右两端轮齿的螺旋角大小相等、方向相反的人字齿轮，可以使左右两端的轴向力自行抵消，人字齿轮因具有承载能力高，工作平稳性好等优点，被广泛应用在高速重载传动装置中。

由于安装误差和加工误差的存在，人字齿轮左右两端的轴向力通常无法完全抵消，人字齿轮多用于高速重载工况，人字齿轮产生的轴向力将严重影响人字齿轮的传动性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种消除人字齿轮轴向力的方法，本发明可解决人字齿轮传动过程中两端轮齿轴向力不相等问题，计算方法简单，易于实现。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

本发明实施例提供的一种消除人字齿轮轴向力的方法，其特征是，所述计算方法包括以下步骤：

S1，获取人字齿轮的相关数据；

S2，计算人字齿轮左端轮齿的轴向力；

S3，建立人字齿轮右端轮齿分度圆半径方程；

S4，建立人字齿轮右端轮齿圆周力方程；

S5，建立人字齿轮右端轮齿轴向力方程；

S6，计算人字齿轮右端轮齿的螺旋角，消除人字齿轮轴向力。

作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤S1中，所述人字齿轮的相关数据包括：人字齿轮的齿数z、人字齿轮的法面模数m_n、人字齿轮的法面压力角ɑ_n、人字齿轮左端轮齿的螺旋角β₁、人字齿轮左端轮齿的传动功率P₁、人字齿轮右端轮齿的传动功率P₂、人字齿轮的转速n。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤S2的具体过程为：通过式(1)所示的人字齿轮左端轮齿的轴向力计算公式计算得到人字齿轮左端轮齿的轴向力F_1a，

式中，F_1a为人字齿轮左端轮齿的轴向力，P₁为人字齿轮左端轮齿的传动功率，β₁为人字齿轮左端轮齿的螺旋角，n为人字齿轮的转速，m_n为人字齿轮的法面模数，z为人字齿轮的齿数。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤S3的具体过程为：建立的人字齿轮右端轮齿分度圆半径方程为：

式中，r₂为人字齿轮右端轮齿分度圆半径，m_n为人字齿轮的法面模数，z为人字齿轮的齿数，β₂为人字齿轮右端轮齿的螺旋角。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤S4的具体过程为：建立的人字齿轮右端轮齿圆周力方程为：

式中，F_2t为人字齿轮右端轮齿圆周力，P₂为人字齿轮右端轮齿的传动功率，n斜齿轮的转速，r₂为人字齿轮右端轮齿分度圆半径。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤S5的具体过程为：建立的人字齿轮右端轮齿轴向力方程为：

F_2a＝F_2t tanβ₂ (4)

式中，F_2a为人字齿轮右端轮齿轴向力，F_2t为人字齿轮右端轮齿圆周力，β₂为人字齿轮右端轮齿的螺旋角。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤S6的具体过程为：取人字齿轮右端轮齿轴向力F_2a等于人字齿轮左端轮齿的轴向力F_1a，联立人字齿轮右端轮齿分度圆半径方程、人字齿轮右端轮齿圆周力方程和人字齿轮右端轮齿轴向力方程，计算得到人字齿轮右端轮齿的螺旋角β₂，从而消除人字齿轮轴向力。

本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：

本发明实施例技术方案的一种消除人字齿轮轴向力的方法，通过获取人字齿轮的相关数据，计算人字齿轮左端轮齿的轴向力，建立人字齿轮右端轮齿分度圆半径方程，建立人字齿轮右端轮齿圆周力方程，建立人字齿轮右端轮齿轴向力方程，计算人字齿轮右端轮齿的螺旋角，消除人字齿轮轴向力。本发明可解决人字齿轮传动过程中两端轮齿轴向力不相等问题，计算方法简单，易于实现。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的一种消除人字齿轮轴向力的方法的流程图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

本发明提供了一种消除人字齿轮轴向力的方法，如图1所示，它包括以下步骤：S1，获取人字齿轮的相关数据；S2，计算人字齿轮左端轮齿的轴向力；S3，建立人字齿轮右端轮齿分度圆半径方程；S4，建立人字齿轮右端轮齿圆周力方程；S5，建立人字齿轮右端轮齿轴向力方程；S6，计算人字齿轮右端轮齿的螺旋角，消除人字齿轮轴向力。

本发明实施例提供的一种消除人字齿轮轴向力的方法，其具体实现过程包括以下步骤：

步骤1，获取人字齿轮的相关数据：人字齿轮的齿数z、人字齿轮的法面模数m_n、人字齿轮的法面压力角ɑ_n、人字齿轮左端轮齿的螺旋角β₁、人字齿轮左端轮齿的传动功率P₁、人字齿轮右端轮齿的传动功率P₂、人字齿轮的转速n，如表1所示。

表1

步骤2：使用步骤1中的人字齿轮左端轮齿的传动功率P₁，人字齿轮左端轮齿的螺旋角β₁，人字齿轮的法面模数m_n，人字齿轮的齿数z，通过式(5)所示的人字齿轮左端轮齿的轴向力计算公式计算得到人字齿轮左端轮齿的轴向力F_1a，

式中，F_1a为人字齿轮左端轮齿的轴向力，P₁为人字齿轮左端轮齿的传动功率，β₁为人字齿轮左端轮齿的螺旋角，n为人字齿轮的转速，m_n为人字齿轮的法面模数，z为人字齿轮的齿数。

步骤3：使用步骤1中的人字齿轮的法面模数m_n，人字齿轮的齿数z，待求解的人字齿轮右端轮齿的螺旋角β₂，建立人字齿轮右端轮齿分度圆半径方程，

式中，r₂为人字齿轮右端轮齿分度圆半径，m_n为人字齿轮的法面模数，z为人字齿轮的齿数，β₂为人字齿轮右端轮齿的螺旋角。

步骤4：使用步骤1中的人字齿轮右端轮齿的传动功率P₂，人字齿轮的转速n，步骤3中计算的人字齿轮右端轮齿分度圆半径r₂，建立人字齿轮右端轮齿圆周力方程，

式中，F_2t为人字齿轮右端轮齿圆周力，P₂为人字齿轮右端轮齿的传动功率，n为人字齿轮的转速，r₂为人字齿轮右端轮齿分度圆半径。

步骤5：使用步骤4中计算的人字齿轮右端轮齿圆周力F_2t，待求解的人字齿轮右端轮齿的螺旋角β₂，建立人字齿轮右端轮齿轴向力方程，

F_2a＝F_2t tanβ₂ (8)

式中，F_2a为人字齿轮右端轮齿轴向力，F_2t为人字齿轮右端轮齿圆周力，β₂为人字齿轮右端轮齿的螺旋角。

步骤6：取人字齿轮右端轮齿轴向力F_2a等于人字齿轮左端轮齿的轴向力F_1a，联立人字齿轮右端轮齿分度圆半径方程、人字齿轮右端轮齿圆周力方程和人字齿轮右端轮齿轴向力方程，计算得到人字齿轮右端轮齿的螺旋角β₂，从而消除人字齿轮轴向力。

人字齿轮左端轮齿的轴向力F_1a，人字齿轮右端轮齿的螺旋角β₂的计算结果如表2所示。

表2

本发明通过获取人字齿轮的相关数据，计算人字齿轮左端轮齿的轴向力，建立人字齿轮右端轮齿分度圆半径方程，建立人字齿轮右端轮齿圆周力方程，建立人字齿轮右端轮齿轴向力方程，计算人字齿轮右端轮齿的螺旋角，消除人字齿轮轴向力。本发明可解决人字齿轮传动过程中两端轮齿轴向力不相等问题，计算方法简单，易于实现，其实施的有益效果也是显而易见的。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种消除人字齿轮轴向力的方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

S1，获取人字齿轮的相关数据；

S2，计算人字齿轮左端轮齿的轴向力；

S3，建立人字齿轮右端轮齿分度圆半径方程；

S4，建立人字齿轮右端轮齿圆周力方程；

S5，建立人字齿轮右端轮齿轴向力方程；

S6，计算人字齿轮右端轮齿的螺旋角，消除人字齿轮轴向力。

2.如权利要求1所述的一种消除人字齿轮轴向力的方法，其特征是，在步骤S1中，所述人字齿轮的相关数据包括：人字齿轮的齿数z、人字齿轮的法面模数m_n、人字齿轮的法面压力角ɑ_n、人字齿轮左端轮齿的螺旋角β₁、人字齿轮左端轮齿的传动功率P₁、人字齿轮右端轮齿的传动功率P₂、人字齿轮的转速n。

3.如权利要求1所述的一种消除人字齿轮轴向力的方法，其特征是，所述步骤S2的具体过程为：通过式(1)所示的人字齿轮左端轮齿的轴向力计算公式计算得到人字齿轮左端轮齿的轴向力F_1a，

式中，F_1a为人字齿轮左端轮齿的轴向力，P₁为人字齿轮左端轮齿的传动功率，β₁为人字齿轮左端轮齿的螺旋角，n为人字齿轮的转速，m_n为人字齿轮的法面模数，z为人字齿轮的齿数。

4.如权利要求1所述的一种消除人字齿轮轴向力的方法，其特征是，所述步骤S3的具体过程为：建立的人字齿轮右端轮齿分度圆半径方程为：

式中，r₂为人字齿轮右端轮齿分度圆半径，m_n为人字齿轮的法面模数，z为人字齿轮的齿数，β₂为人字齿轮右端轮齿的螺旋角。

5.如权利要求1所述的一种消除人字齿轮轴向力的方法，其特征是，所述步骤S4的具体过程为：建立的人字齿轮右端轮齿圆周力方程为：

式中，F_2t为人字齿轮右端轮齿圆周力，P₂为人字齿轮右端轮齿的传动功率，n为人字齿轮的转速，r₂为人字齿轮右端轮齿分度圆半径。

6.如权利要求1所述的一种消除人字齿轮轴向力的方法，其特征是，所述步骤S5的具体过程为：建立的人字齿轮右端轮齿轴向力方程为：

F_2a＝F_2ttanβ₂ (4)

式中，F_2a为人字齿轮右端轮齿轴向力，F_2t为人字齿轮右端轮齿圆周力，β₂为人字齿轮右端轮齿的螺旋角。

7.如权利要求1所述的一种消除人字齿轮轴向力的方法，其特征是，所述步骤S6的具体过程为：取人字齿轮右端轮齿轴向力F_2a等于人字齿轮左端轮齿的轴向力F_1a，联立人字齿轮右端轮齿分度圆半径方程、人字齿轮右端轮齿圆周力方程和人字齿轮右端轮齿轴向力方程，计算得到人字齿轮右端轮齿的螺旋角β₂，从而消除人字齿轮轴向力。