一种基于柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿轮制造技术

本发明专利技术涉及一种基于柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿轮，包括同轴间隔套设的齿轮外圈和齿轮内圈以及均匀间隔设置在齿轮外圈和齿轮内圈之间的m个柔顺恒矩曲梁，其中m≥3，齿轮外圈的第一端设有端板，端板与齿轮内圈的第一端的端面间隔设置，且在端板上设有与齿轮内圈同轴的轴孔。每个柔顺恒矩曲梁分别与齿轮内圈和齿轮外圈刚性连接。柔顺恒矩曲梁在传递齿轮外圈与齿轮内圈之间的转矩时，转矩随齿轮外圈与齿轮内圈的相对转角的变化是非线性的。该齿轮使准零刚度扭转隔振齿轮在传动的过程中，只传递恒定的转矩，而无法传递额外的、有害的低频扭转振动。此外，该准零刚度扭转隔振齿轮具有结构紧凑，全柔顺的特点，可采用一体化制造、增材制造。造、增材制造。造、增材制造。

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿轮


[0001]本专利技术涉及齿轮
，尤其涉及一种基于柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿轮。

技术介绍

[0002]隔离轴系传动过程中的低频扭振一直是工程实践中的难题。为了消除轴系传动过程中的低频扭振，市场上出现了准零刚度扭转隔振器以用来隔绝低频甚至超低频的扭振。
[0003]目前，准零刚度扭转隔振器大多采用的是正刚度与负刚度机构并联的结构形式，弹性元件大多都采用运动副连接的形式，这就带来了制造与零件装配的问题，使设计和加工制造以及装配的成本大大增加，例如公开号为CN104455199 A的中国专利申请。这类结构形式带来的问题是隔振器的结构复杂，占用空间大，生产成本高等问题，并且需要额外考虑运动副连接的摩擦与润滑等问题，增加了机构运行的不稳定性。
[0004]当前，隔(减)振齿轮的结构：一类结构较为简单，主要体现在加工和装配方式简单，因为很少或没有运动副，因而使用中故障率低，但是这类专利技术都没有设计扭转恢复力矩或扭转刚度特性，所以它们都无法隔绝低频的扭振。如公开号为CN109899480A的中国专利申请，利用柔性支撑体代替传统齿轮的轮辐，可吸收车辆运行时的冲击和振动。其中柔性支撑体为直板弹簧，其刚度特性为线性的，由机械振动原理可知其无法隔绝低频扭振。再如公开号为CN2040565U的中国专利申请，在外齿圈和内轮毂的轮辐之间空腔中装有弹性元件组成运动副，能消除齿轮传动系统中冲击扭转振动和碰撞，保护齿轮传动系统及传动零部件，提高齿轮的使用寿命。但加工和装配相对复杂，而且也不能有效消除低频扭振。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种结构简单、稳定性好的基于柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿轮，隔绝或有效减少低频振动。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿轮，包括齿轮外圈、齿轮内圈和m个柔顺恒矩曲梁，m≥3，齿轮外圈同轴间隔的套设于齿轮内圈的外侧，齿轮外圈的第一端设有端板，端板与齿轮内圈的第一端的端面间隔设置，且在端板上设有与齿轮内圈同轴的轴孔，m个的柔顺恒矩曲梁位于齿轮外圈和齿轮内圈之间，且在周向上均匀间隔分布，每个柔顺恒矩曲梁的第一端与齿轮内圈刚性连接，第二端与齿轮外圈刚性连接，且柔顺恒矩曲梁由第一端至第二端为等横截面，柔顺恒矩曲梁在传递齿轮外圈与齿轮内圈之间的转矩时，转矩随齿轮外圈与齿轮内圈的相对转角的变化是非线性的。
[0007]可选地，齿轮内圈的第二端的端面与齿轮外圈第二端的端面齐平。
[0008]可选地，在准零刚度扭转隔振齿轮的轴向上，每个柔顺恒矩曲梁的两端分别与齿轮内圈的两端齐平。
[0009]可选地，齿轮内圈的内侧壁上设有键槽，用于与连接轴键连接。
[0010]可选地，柔顺恒矩曲梁为等厚度曲面板件。
[0011]可选地，柔顺恒矩曲梁由第一端至第二端的形心为clamped B样条曲线。
[0012]可选地，所述柔顺恒矩曲梁的厚度为0.8～1.8mm；和/或
[0013]所述柔顺恒矩曲梁为等横截面曲面板件。
[0014]可选地，柔顺恒矩曲梁的起端点和末端点的径向相对偏角在3
°
～7
°
之间。
[0015]优选地，柔顺恒矩曲梁的起端点和末端点的径向相对偏角为5
°
。
[0016]可选地，柔顺恒矩曲梁的材料为硅锰弹簧钢。
[0017]可选地，基于柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿轮采用增材制造一体打印而成。
[0018]本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术提供的基于柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿轮，包括齿轮外圈、齿轮内圈和m个柔顺恒矩曲梁，其中m≥3，齿轮外圈同轴间隔的套设于齿轮内圈的外侧，m个的柔顺恒矩曲梁位于齿轮外圈和齿轮内圈之间，齿轮外圈的第一端设有端板，端板与齿轮内圈的第一端的端面间隔设置，且在端板上设有与齿轮内圈同轴的轴孔。m个的柔顺恒矩曲梁在环形径向间隔的周向上均匀间隔分布。每个柔顺恒矩曲梁的第一端与齿轮内圈刚性连接，第二端与齿轮外圈刚性连接，且柔顺恒矩曲梁在传递齿轮外圈与齿轮内圈之间的转矩时，转矩随齿轮外圈与齿轮内圈的相对转角的变化是非线性的。该准零刚度扭转隔振齿轮通过端板的设置使齿轮外圈与连接轴只发生相对转动，而无径向运动。端板与齿轮内圈的第一端的端面间隔设置使齿轮外圈的端板与齿轮内圈发生相对运动而不产生干涉或摩擦，并结合在齿轮外圈与齿轮内圈之间均匀间隔设置多个柔顺恒矩曲梁，使准零刚度扭转隔振齿轮在传动的过程中，只传递恒定的转矩，而无法传递额外的、有害的低频扭转振动。此外，该准零刚度扭转隔振齿轮具有结构紧凑，全柔顺(无运动副)等特点，可采用一体化制造、增材制造。
附图说明
[0019]本专利技术附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。
[0020]图1是本专利技术实施例中一种基于柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿轮的结构示意图；
[0021]图2是图1中准零刚度扭转隔振齿轮的另一角度结构示意图；
[0022]图3是图1中准零刚度扭转隔振齿轮的又一角度结构示意图；
[0023]图4是图3中A
‑
A剖面示意图；
[0024]图5是本专利技术实施例中一种基于柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿轮安装在轴上的示意图；
[0025]图6是图5的过轴的中心轴线的剖面示意图；
[0026]图7是本专利技术实施例中一种基于柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿轮应用于齿轮系的传动示意图；
[0027]图8是本专利技术实施例中一种基于柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿轮中齿轮外圈受到的等效输入转矩示意图；
[0028]图9是图8中齿轮外圈通过柔顺恒矩曲梁将转矩传递至齿轮内圈的转矩示意图；
[0029]图10是本专利技术实施例中一种柔顺恒矩曲梁的设计区域示意图；
[0030]图11是图10中设计区域的投影示意图；
[0031]图12是本专利技术实施例中一种具有九个柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿轮示意图；
[0032]图13是图12中一个柔顺恒矩曲梁变形前的示意图；
[0033]图14是图12准零刚度扭转隔振齿轮在工作状态下，齿轮外圈的受力分析图与柔顺恒矩曲梁的变形的示意图；。
[0034]图15为图12中一个柔顺恒矩曲梁变形后的示意图；
[0035]图16是本专利技术实施例中一种优化后的柔顺恒矩曲梁的形状曲线示意图；
[0036]图17是图16中优化后的柔顺恒矩曲梁的变形示意图；
[0037]图18是本专利技术实施例中一种准零刚度扭转隔振齿轮的转矩随着相对偏角的变化关系示意图；
[0038]图19是本专利技术实施例中一种准零刚度扭转隔振齿轮的扭转刚度dM0(θ)/dθ曲线示意图；
[0039]图20是本专利技术实施例中一种准零刚度扭转隔振齿轮的振动传递率随无量纲激励频率变化的曲线示意图。
[0040]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿轮，其特征在于：包括齿轮外圈、齿轮内圈和m个柔顺恒矩曲梁，m≥3，所述齿轮外圈同轴间隔的套设于所述齿轮内圈的外侧，所述齿轮外圈的第一端设有端板，所述端板与所述齿轮内圈的第一端的端面间隔设置，且在所述端板上设有与所述齿轮内圈同轴的轴孔，m个的所述柔顺恒矩曲梁位于所述齿轮外圈和所述齿轮内圈之间，且在周向上均匀间隔分布，每个所述柔顺恒矩曲梁的第一端与所述齿轮内圈刚性连接，第二端与所述齿轮外圈刚性连接，且所述柔顺恒矩曲梁由第一端至第二端为等横截面，所述柔顺恒矩曲梁在传递所述齿轮外圈与所述齿轮内圈之间的转矩时，转矩随所述齿轮外圈与所述齿轮内圈的相对转角的变化是非线性的。2.根据权利要求1所述的基于柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿轮，其特征在于：所述齿轮内圈的第二端的端面与所述齿轮外圈第二端的端面齐平。3.根据权利要求2所述的基于柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿轮，其特征在于：在准零刚度扭转隔振齿轮的轴向上，每个所述柔顺恒矩曲梁的两端分别与所述齿轮内圈的两端齐平。4.根据权利要求1所述的基于柔顺恒矩曲梁的准零刚度扭转隔振齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：安玉民，胡金凯，宋明遥，赵丽滨，胡宁，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：