球面齿轮及其传动机构制造技术

本发明专利技术涉及一类轴可摆动的球形齿轮及其系列啮合器及其传动装置，还附一种球形齿轮制造方法，内容针对现有公开技术中的球形齿轮和多数辅助零部件的缺陷进行了改进，并将上述改进了的主件和辅件及加上常用件装配构成几种啮合器和几种传动装置，并且每种啮合器或传动装置结构更新，球形齿轮制造方法与现有技术不同，各方面内容包括啮合原理表达更充分，综合达到改进的目的；用途广泛，例如适宜用作汽车前轮驱动部件。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
此专利技术属于机械范围齿轮传动类。目前，圆柱齿轮和圆锥齿轮等传动时其轴不能摆动，但球形齿轮系列啮合器和传动装置实现了齿轮传动时轴可平面摆动的技术，它的用途广泛，其中适宜用作汽车前轮驱动部件，其性能对比目前应用的万向传动节，摆动角限可以更大，在大角度高转速时摩擦并不增大；专利申请文献CN1066717.A曾公开了上述啮合器和传动装置，叙述了球形齿轮和辅助零部件特点以及其啮合器和传动装置结构，但存在缺陷是公开不充分，用词不规范，并且结构性能不佳，例如，一其齿轮壳设计过宽，致使其最大摆角达不到所称角度；二其轴向推力设计太差；三是轴承座设计不合理，导致性能不好，还有其他缺点，另外球形齿轮设计制造方法不足成立。本专利技术的目的是完善上述的球形齿轮及其系列啮合器和传动装置，使其在轴摆角度、应力性能，强度寿命等等方面更好，制造方法达到优越完整，并使文件表达更充分。本专利技术所叙述的下面内容能够达到上述目的，其结构的解决方案是由改进了的主零件球形齿轮和辅助零部件和常用件装配构成，改进了的球形齿轮亦分圆球、球环、榄体三种，改进了的辅助零部件有各种球形齿轮壳、拉杆、啮面等角(或等弧长)齿圈段、上下压板等等，还有专用于某种啮合器或传动装置的独特部件，如键轴伸缩轴承、拉框等等；每种啮合器或传动装置都合理地增减一些零部件，具体的解决方案首先是将下面主要零部件作出改进，用啮合原理指导解决方案，另外解决方案还包括球形齿轮设计制造方法，下面分三类作详细叙述1、主要零部件的改进。圆球齿轮的构造是以圆球为基础，两极有轴孔贯穿，球面当作经线向即轴向分度圆和纬线向即径向分度圆，中部即纬线零度为大圆，齿形为轴向条齿，齿形参数基本上与直齿圆柱齿轮相同，但是模数由大圆向两侧小圆逐减，逐减系数是COSa纬度。改进的措施是其轴孔制成花键孔(或者轴孔扩大并使用平键)，轴孔两端扩大成圆柱形或圆台形凹腔，用来放置推力球轴承，在纬度50°左右啮合不到的小圆钻一垂直贯通轴孔的销孔。球环齿轮曾称周球齿轮，基础是一圈实心圆环，其环内部假设可以内切成一圈圆球；可以有可无环内径，轴孔从环中心贯穿，圆环面为纵横分度，齿形为轴向条齿，齿形参数基本上与直齿圆柱齿轮相同，但是模数由径向大圆向两侧小圆逐减，其中环内径等于零的其逐减系数为COS(a÷2)，其a为环截面圆心角。改进的措施是轴孔制成花键孔(或者轴孔扩大并使用平键)，其中环内径等于零的球环齿轮，轴孔两端扩大成圆柱形或圆台形凹腔，在大圆的齿间槽中点一垂直贯穿轴孔的圆柱销孔。榄体齿轮曾称榄形齿轮，基础是榄体，一般制成齿轮轴形式，榄面定作径向大小分度圆和轴向分度圆孤，定义上轴向分度圆弧半径大于径向大圆分度圆半径就是榄体范围，齿形为轴向条齿，齿形参数基本上与直齿圆柱齿轮相同，但是模数从中间大圆向两侧小圆榄尖逐减，齿数不变。改进的措施是在轴上设立轴环肩，用来肩顶轴承，环肩与榄尖距离根据主动从动齿轮壳的轴承座不相碰原则而定。齿轮壳结构在三种球形齿轮之间，主动与从动之间，从摆型与互摆型之间，其形状都有差异。其中从摆型啮合器的齿轮壳为柜式，共同特点是四层钢板三层空间三面壁的整体铸件，中层空间用装球形齿轮与等角或等弧长齿圈段，上下层空间分别用装两根拉杆，第二、三层钢板垂直于啮面的边缘呈弧形，跟所配球形齿轮分度圆弧相等，但半径略小，第一、四层钢板外面呈平面；相对啮面的后壁，如果是从动齿轮壳呈弧形或梯形，但弧半径应大于齿轮齿顶圆半径以留间隙，如果是主动齿轮壳，其后壁可呈平面，侧壁上、下边有光孔耳；销孔开在所配齿轮的球心(或圆心)垂线上下。改进的措施是不论任何的齿轮壳，两侧壁都设垂直内嵌可拆挡肩式整体承轴座，装配时用双头螺柱母紧固在侧壁特设的圆缺中；另外外层的销孔旁边还有一小孔。等角等速互摆型啮合器专用的齿轮壳，改进采用箱式二层钢板一层空间，这个空间是装用球形齿轮的，上下呈平面，但在相对于所装球形齿轮的球心(或截环圆心)垂线上下面各连有一柄轴，相对于啮面的后壁呈弧形，其弧半径大于球形齿轮的齿顶圆半径可以留间隙，两侧壁垂直内嵌可拆挡肩式整体轴承座，装配时用双头螺柱螺母固定在侧壁特设的方缺中。上述的双头螺柱特制成一头有销孔的。拉杆中部有可调松紧的机构，两齿轮之间松紧用螺母与垫片来调节，长度过少时可改用双头螺柱，两端原套入滚动轴动轴承的大孔，减少孔径改用套入滑动轴承。上下压板，为上下两块钢板，长大于宽，用来压紧主动、从动齿轮壳，压在主动齿轮壳的一侧设有固定螺栓孔，另一侧则靠端部连续件连接，压在从动齿轮壳部位加宽形成摆动床位，改进的措施是在上下压板垂直于齿轮的中部钻有输油孔，并在边缘用铁皮焊接一道低的围油栏。等角或等弧长的啮面齿圈段，成对配套并上下放置，用沉头螺钉螺母或铆钉固定在齿轮壳中部空间第一三层钢板，其齿圈分度圆弧半径等于垂线下面所配的球形齿轮分度弧半径，并且垂直重合。据此，等角方面的一对弧形齿圈分度圆弧半径与模数都相同，而等弧长的一对弧形齿圈，其分度圆弧半径不同，但模数相同。改进的措施是设立环形凸挡肩，挡着近齿面钢板使之不能因应力而移位，中心线上，一侧定为齿中心，另一侧定为齿间中心，这样利于测量。键轴伸缩轴承，结构是由带两肩键的键轴和两组八小组共十六粒滚珠，装上改进了的两侧半圆承瓦合上，其半圆承瓦有三隔腔和一隔台，隔台两边的隔腔有内肩键，承瓦外加套筒，用螺栓螺母沉头螺钉固定，承瓦与套筒之间有榫合结构，套筒外面中部有用了螺栓固定的孔的环凸；键轴的行程是滚珠行程的1.2倍至1.5倍。2、啮合原理专利技术人为了引证，试制出几种型号的模型，精密度达到1MM，转动摆动畅快，证明符合自然物理规律，并测出轴摆角可达45°至50°。根据立体几何与齿轮述语和附图说明图15，叙述如下A、球形齿轮结构原理根据球的立体几何特征，球心与球面距离处处相等，所以拉紧两球的球心，那么其球面(相当于分度圆)处处相切，因此，球形齿轮的分度圆在摆动时亦相切，据此特征。由于球形齿轮的模数从中部大圆向两侧小圆按系数逐减，齿数不变。符合d＝mz规律，其模数逐减系数如下设模数逐减系数为Yr<reduce首位字母>设a为任意纬度(大圆处为零)，根据特点共同 圆球齿轮Yr＝cosa环内径等于零球环齿轮Yr＝cos(a÷2)有环内径球环齿轮，则如下 上式中，两环截面圆心的轴向平行线内的纬度用负号，a为截面圆心角，轴线两侧包含两个两极平行的圆球，a亦相当于其纬度。用中部大圆的模数乘以a纬度逐减系数Yr，就得到a纬度逐减了的模数m小＝m大×Yr(b)摆角的矛盾因素。从动齿轮壳摆到极点时会与主动齿轮壳相碰，据测量，摆角大小与齿轮壳的宽度、轴径和轴承外径三者成反比例，为了使摆角最大，轴径不能太大，轴承应选用中轻系列，但考虑到转速与机械强度，上述二者变不能太小，因此，合理的办法是将球齿轮啮合不到的小圆截去，并且设立轴孔端凹腔来放置轴承，这样使齿轮壳的宽度大减，有利增大摆角。以圆球齿轮和球环齿轮为例，截去轴孔端部分小圆设凹腔基础上，齿轮大圆d为50、100、120、160200mm，相对轴d为10、17、20、25、30mm，使用轴承相对分别为200、203、204、205、206代号，据测定，所装配成的啮合器都能获±45°左右的最大摆角。另一种合理办法是一侧采用窄齿轮壳另一侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
装配完整的一系列球形齿轮的啮合器或其传动装置，由主零件球形齿轮和辅助零部件和常用件构成；球形齿轮分圆球齿轮＜２＞、球环齿轮＜３＞、榄体齿轮＜４＞三种，全部齿轮的齿形是轴向条齿，个别齿轮还采用似四棱台凹凸齿；模数由中部大圆向两侧小圆按系数逐减；辅件有几种柜式齿轮壳（８．９．１０．１１．１２）和两种箱式齿轮壳（２１．２２）、拉杆＜１６＞，等角或等弧长齿圈段＜１４．１５＞传动轴＜１＞、上下压板＜１９＞等等；少数啮合器或传动装置还有独特部件，如拉框（２４）、键轴伸缩轴承＜２９＞等等；其特征是上述球形齿轮经过改进，多数辅助零部件也经改进，用它们装配的几种啮合器和几种传动装置都更新构造，使之达到性能更好，并且文件表达更充分；其改进的球形齿轮及辅助零部件具体特征如下：ａ、所述的圆球齿轮（２）的轴孔为花键孔，轴孔两端扩大成 圆柱或圆台形凹腔，用来放置推力球轴承或圆锥滚子轴承，在纬度５０°左右啮合不到的小圆处钻垂直贯通轴孔的销孔；ｂ、所述的球环齿轮（３）的轴孔制成花键孔或者轴孔扩大并有平键槽，其中环内径等于零的球环齿轮，轴孔两端扩大成圆柱形或圆台形凹腔，在大 圆的齿间槽中点钻一垂直贯穿轴孔的圆柱销孔；ｃ、所述榄体齿轮（４）的轴上设立轴环肩，用来肩顶轴承，环肩与榄尖之间距离根据主动从动齿轮壳的轴承座不相碰原则而定；ｄ、所述的柜式齿轮壳（８．９．１０．１１．１２），是从摆型啮合器用的，不论主 动从动的，两侧壁都垂直内嵌可拆挡肩式整体轴承座，装配时用双头螺柱螺母固定在侧壁特设的圆缺中；ｅ、所述的箱式齿轮壳（２１．２２），是互摆型啮合器专用的，采用箱式二层钢板一层空间，这个空间是球形齿轮装用的，上下呈平面，但在相对于所装球形齿轮 的球心垂线上下面各连有一柄轴，相对于啮面的后壁呈弧形，其弧半径大于球形齿轮齿顶圆半径以留间隙，两侧壁垂直内嵌可拆挡肩式整体轴承座，装配时用双头螺柱、螺母固定在侧壁特设的方缺中；ｆ、所述的拉杆（１６），其两端原套入滚动轴承的大孔缩小孔径改 为套入滑动轴承；ｇ、所述等角或等弧长齿圈段（１４．１５），设有环形凸挡肩挡着近啮面钢板使之不能因应力而移位，中心线上，一侧定为齿中心另一侧定为齿间中心；ｈ、所述的上下压板（１９），在垂直于齿轮的中部钻有输油孔，并在边缘用铁皮焊接一道 低的围油栏；ｉ、所述的键轴伸缩轴承（２９），其中有两侧半圆承瓦，半圆承瓦有三隔腔一隔台，隔台两边的隔腔有内肩键，两承瓦合上后外...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈植洪，
申请(专利权)人：陈植洪，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]