交错轴渐开线圆柱齿轮与变厚齿轮传动机构制造技术

本发明专利技术提供了一种交错轴渐开线圆柱齿轮与变厚齿轮传动机构，包括变厚齿轮Ⅰ和渐开线圆柱齿轮Ⅱ；变厚齿轮Ⅰ和渐开线圆柱齿轮Ⅱ构成一组相互啮合的齿轮传动机构，变厚齿轮Ⅰ和渐开线圆柱齿轮Ⅱ的轴线呈空间交错；通过齿轮几何学和空间齿轮啮合原理，推导出渐开线圆柱齿轮与变厚齿轮传动的几何设计参数。本发明专利技术产生了减少和消除轴向攒动量大时引起的啮合干涉和卡死的现象的效果。涉和卡死的现象的效果。涉和卡死的现象的效果。

【技术实现步骤摘要】
交错轴渐开线圆柱齿轮与变厚齿轮传动机构


[0001]本专利技术涉及齿轮传动
，尤其涉及一种交错轴渐开线圆柱齿轮与变厚齿轮传动机构。

技术介绍

[0002]目前，渐开线变厚齿轮传动因其加工方便、结构紧凑、精度高等优点，被广泛应用在汽车传动、精密传动等动力传递领域。但变厚齿轮副传动虽可通过轴向窜动实现精密传动，但该齿轮副对安装误差十分敏感，当轴向窜动量较大时齿轮副会产生啮合干涉、卡死等现象，制约了该传动在动力传递领域的应用。
[0003]而渐开线圆柱齿轮与变厚齿轮的啮合就可以避免这种现象的发生，只需要把变速箱中的输出轴上面的变厚齿轮用渐开线圆柱齿轮代替，与输入轴的变厚齿轮组成交错轴渐开线圆柱齿轮与变厚齿轮传动，使输出轴可以在较大范围内轴向窜动而不会引起啮合干涉、卡死等现象。
[0004]渐开线圆柱齿轮是变厚齿轮的一般形式，通过几何参数设计，在空间上可以与变厚齿轮组成任意形式的传递方式。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中所存在的不足，本专利技术提供了一种交错轴渐开线圆柱齿轮与变厚齿轮传动机构，其解决了现有技术中存在的轴向窜动量大时引起的啮合干涉、卡死等现象的问题。
[0006]根据本专利技术的实施例，一种交错轴渐开线圆柱齿轮与变厚齿轮传动机构，包括变厚齿轮Ⅰ和渐开线圆柱齿轮Ⅱ；变厚齿轮Ⅰ和渐开线圆柱齿轮Ⅱ构成一组相互啮合的齿轮传动机构，变厚齿轮Ⅰ和渐开线圆柱齿轮Ⅱ的轴线呈空间交错。
[0007]所述交错轴渐开线圆柱齿轮与变厚齿轮的啮合可以看作是工作节圆柱与工作节圆锥之间的啮合；根据空间几何关系建立空间节圆柱与节圆锥啮合模型；根据轮齿啮合过程中，两接触齿面是连续切触状态，在任意时刻两齿轮具有公共的接触点以及在该点存在公法线；其切触方程可以表示：
[0008][0009][0010]式中，l1和u1分别表示沿齿廓和齿宽方向的变厚齿轮参数；l2和u2分别表示沿齿廓和齿宽方向的圆柱齿轮参数，和分别是两齿轮的转角。
[0011]所述变厚齿轮Ⅰ与渐开线圆柱齿轮Ⅱ任意切触点P的位置坐标为：
[0012][0013]式中
[0014]x
j
,y
j
,z
j
(j＝1,2)——节圆锥(柱)上切触点P的坐标；
[0015]θ
j
(j＝1,2)——P点与o
j
x
j
z
j
(j＝1,2)平面的展开角。
[0016]所述变厚齿轮Ⅰ和渐开线圆柱齿轮Ⅱ在切触点P处的单位法矢量为：
[0017]n1＝[cosγ
w1
cosθ
1 cosγ
w1
sinθ1ꢀ‑
sinγ
w1
]T
[0018]n2＝[cosθ
2 sinθ
2 0]T
[0019]所述变厚齿轮Ⅰ和渐开线圆柱齿轮Ⅱ的轴线呈空间交错时，存在如下关系：
[0020]d1＝r
w1
(cotγ
w1
‑
cot2δtanγ
w1
)+r
w2
(cot2δsinγ
w1
+sinγ
w1
)
[0021]d2＝d1cosδ+r
w1
cotγ
w1
cosδ+r
w1
tanγ
w1
cosδ
[0022][0023]式中：
[0024]d
j
(j＝1,2)分别为变厚齿轮Ⅰ与渐开线圆柱齿轮Ⅱ的安装距；
[0025]r
wj
(j＝1,2)分别为变厚齿轮Ⅰ与渐开线圆柱齿轮Ⅱ的工作节圆半径；
[0026]β
wj
(j＝1,2)分别为变厚齿轮Ⅰ与渐开线圆柱齿轮Ⅱ的工作螺旋角；
[0027]γ
w1
为变厚齿轮Ⅰ的工作节锥角；
[0028]E为变厚齿轮Ⅰ与渐开线圆柱齿轮Ⅱ轴线的最短距离。
[0029]相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0030]1、本专利技术提出一种新的齿轮传递动力方式，突破传统的一对变厚齿轮传动窜动量较大时齿轮副会产生啮合干涉、卡死等现象
[0031]2、本专利技术通过轮齿几何参数设计，跟据节圆锥共轭啮合理论，建立空间工作节圆锥
‑
节圆柱啮合模型，推导变厚齿轮与渐开线圆柱齿轮的安装参数、中心距E和轴交角以及螺旋角之间的关系式。根据安装参数及齿面方程，进一步建立交错轴渐开线圆柱齿轮与变厚齿轮传动机构啮合模型。
附图说明
[0032]图1为交错轴渐开线圆柱齿轮与变厚齿轮传动的工作节圆锥
‑
节圆柱啮合示意图；
[0033]图2为本专利技术交错轴渐开线圆柱齿轮与变厚齿轮传动机构啮合模型三维图；
[0034]图1中(a)为节圆锥模型示意图；
[0035]图1中(b)为节圆柱模型示意图；
[0036]图1中(c)为节圆锥
‑
节圆柱啮合模型示意图。
具体实施方式
[0037]下面结合附图及实施例对本专利技术中的技术方案进一步说明。
[0038]如图1(a)中变厚齿轮Ⅰ工作节圆锥上切触点P的位置坐标为：
[0039][0040]式中
[0041]x1,y1,z1——节圆锥上切触点P的坐标；
[0042]u1——P点沿节圆锥母线到锥顶的距离；
[0043]θ1——P点与o1x1z1平面的展开角。
[0044]变厚齿轮Ⅰ工作节圆锥上切触点P的法向矢量可表示为：
[0045][0046]n1＝[cosγ
w1
cosθ
1 cosγ
w1
sinθ1ꢀ‑
sinγ
w1
]T
[0047]如图1(b)中渐开线圆柱齿轮Ⅱ工作节圆柱上切触点P的位置坐标为：
[0048][0049]渐开线圆柱齿轮Ⅱ工作节圆柱上切触点P的法向矢量可表示为
[0050]n2＝[cosθ
2 sinθ
2 0]T
[0051]如图1(c)，在工作节圆锥
‑
节圆柱啮合模型中，在任意时刻两齿轮具有公共的接触点以及在该点存在公法线。其接触方程可以表示：
[0052][0053][0054]展开如下：
[0055][0056]式中，l1和u1分别表示沿齿廓和宽度方向的变厚齿轮参数。l2和u2分别表示沿齿廓和宽度方向的渐开线圆柱齿轮参数，和分别是两齿轮的转角。
[0057]所述变厚齿轮Ⅰ和渐开线圆柱齿轮Ⅱ的轴线呈空间交错时，关系如下：
[0058]d1＝r
w1
(cotγ
w1
‑
cot2δtanγ
w1
)+r
w2
(cot2δsi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.交错轴渐开线圆柱齿轮与变厚齿轮传动机构，其特征在于：包括变厚齿轮Ⅰ和渐开线圆柱齿轮Ⅱ；变厚齿轮Ⅰ和渐开线圆柱齿轮Ⅱ构成一组相互啮合的齿轮传动机构，变厚齿轮Ⅰ和渐开线圆柱齿轮Ⅱ的轴线呈空间交错。2.如权利要求1所述交错轴渐开线圆柱齿轮与变厚齿轮传动机构，其特征在于：所述变厚齿轮Ⅰ和渐开线圆柱齿轮Ⅱ的基础方程如下：的基础方程如下：式中，l1和u1分别表示沿齿廓和宽度方向的变厚齿轮参数；l2和u2分别表示沿齿廓和宽度方向的渐开线圆柱齿轮参数；和分别是两齿轮的转角。3.如权利要求1所述交错轴渐开线圆柱齿轮与变厚齿轮传动机构，其特征在于：所述变厚齿轮Ⅰ和渐开线圆柱齿轮Ⅱ存在如下关系式：d1＝r
w1
(cotγ
w1
‑
cot2δtanγ
w1

【专利技术属性】
技术研发人员：倪高翔，刘占旗，曹瑶峰，陈沿宏，张璋，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：