一种非圆锥齿轮机构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种非圆锥齿轮机构。本发明一种非圆锥齿轮机构由一对大小非圆锥齿轮组成，其特征在于齿轮齿形与齿面采用特殊的结构形式，小齿轮与大齿轮齿数比为1∶2，啮合过程中，其传动比按照设定的规律变化，齿轮齿形与齿面满足相应变传动比共轭条件。以越野车辆差速器应用本发明，则差速器的锁紧系数可以达到3，即达到理想值，能够显著改善车辆的越野性能。
【专利说明】一种非圆锥齿轮机构
【技术领域】
[0001]本发明属于机械工程领域，具体涉及一种非圆锥齿轮机构。
【背景技术】
[0002]锥齿轮机构主要用来传递两相交轴间的运动和动力，在机械工程领域各个方面均获得了广泛应用。目前应用最多的主要是圆锥齿轮机构，即定传动比相交轴传动，其设计制造技术已非常成熟，非圆锥齿轮机构由于能实现变传动比相交轴传动，应用在某些领域或场合具有独特优势，目前也得到了一些应用，如车辆用非圆锥齿轮差速器等，但应用范围非常有限，主要受观念、理论、设计特别是制造技术制约，远没有发挥其性能潜力。
[0003]随着先进设计与制造技术的发展，原来认为非常困难甚至不可行的技术障碍得以消除或突破，如空间啮合原理、球面齿形设计、3D打印技术、精密锻造与挤压成型技术等的进步与成熟，为非圆锥齿轮的设计与制造提供了新的技术手段。
[0004]以用于非圆锥齿轮差速器的非圆锥齿轮机构为例，最早出现的形式是传动比变化周期为一个周节(刘惟信，汽车车桥设计[M]，北京:清华大学出版社，2004，中国专利ZL89100102.6，一种高性能变传动比差速器)，即，传动比变化靠一对共轭齿形实现，如果齿轮有N个齿，则齿轮转一圈，传动比就变化N个周期，从保持传动连续性角度，齿轮齿数又不能太少，因此,传动过程中,变化周期太多,频率太高,而变化幅值又太小。
[0005]后来出现了三周节非圆锥齿轮差速器(中国专利:ZL01131791.4，变传动比限滑差速器)，即，传动比靠三对共轭齿形实现，齿轮齿数采用3的倍数，比较成熟的设计为3:4，(小齿轮9个齿，大齿轮12个齿)，小齿轮转一圈，传动比变化3个周期。差速器性能得到显著改善，理论锁紧系数达到1.85，但仍不足以满足车辆越野通过性要求。大量实践表明，差速器锁紧系数值在3左右最为理想。
[0006]此外，论文(林超，侯玉杰，冉小虎，刘刚，丘华，阮小勇，高阶椭圆锥齿轮的传动模型与干涉检查的运动仿真，重庆大学学报，Vol.33 N0.10)提出了齿数比为1:1的高阶椭圆锥齿轮传动形式。该传动形式尚无法在差速器等装置上应用。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是，克服上述现有技术中存在的不足，提供一种新型的传动形式，将其应用于差速器等有特殊需求的装置或场合，可以发挥独特效果。
[0008]本发明非圆锥齿轮机构，它由非圆锥行星齿轮、非圆锥半轴齿轮及相应的轴及壳体等组成，其特征在于，所述非圆锥行星齿轮与非圆锥半轴齿轮的齿数比为1: 2，啮合过程中，非圆锥行星齿轮与非圆锥半轴齿轮传动比规律以小齿轮转一圈、大齿轮转半圈为一个周期。
[0009]所述传动比规律按下式^设定，其中:i21为半轴齿轮与行星齿轮的传动比，ZpZ2分别为行星齿轮与半轴齿轮齿数为行星齿轮转角，c = O?0.5为常数。
[0010]所述行星齿轮选用7或9个齿,相应的,半轴齿轮选用14或18个齿。
[0011]以越野车辆差速器为例，应用本发明，即采用本发明提出的非圆锥齿轮机构，则差速器的锁紧系数可以达到3，即达到理想值，能够显著改善车辆的越野性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明结构正视图；
[0013]图2是本发明结构后视图；
[0014]图3是实施例结构正视图；
[0015]图4是实施例结构后视图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0017]实施例1，如图1-2所示:非圆锥齿轮机构由非圆锥行星齿轮1、非圆锥半轴齿轮2及相应的轴及壳体等组成，所述非圆锥行星齿轮与非圆锥半轴齿轮的齿数比为1: 2，啮合过程中，非圆锥行星齿轮与非圆锥半轴齿轮传动比规律以小齿轮转一圈、大齿轮转半圈为一个周期。
[0018]行星齿轮I,齿数Z1 = 9,半轴齿轮2,齿数Z2 = 18,传动比规律:
ψ
hi =f (1-Csm(Pl))f c = 0.4系数，行星齿轮转角，齿形采用渐开线，行星齿轮类似偏
▲I
心轮，半轴齿轮类似椭圆轮，二者长轴处均为轮齿，短轴处为齿槽。
[0019]实施例2，如图3-4所示:
[0020]行星齿轮I,齿数Z1 = 7,半轴齿轮2,齿数Z2 = 14,传动比规律:
hic = ο.4系数，獨一行星齿轮转角，由于齿数少，如采用渐开线齿形将带来根切、齿顶变尖、重合度小于I等缺陷，故对齿形进行了特殊设计，采用非渐开线齿形，按照球面啮合原理进行分析计算，在保证重合度大于I的前提下，尽量加大轮齿齿厚，降低齿高，并保证曲率连续。行星齿轮类似偏心轮，半轴齿轮类似椭圆轮，二者长轴处均为齿槽，短轴处为轮齿。
【权利要求】
1.一种非圆锥齿轮机构，它由非圆锥行星齿轮、非圆锥半轴齿轮及相应的轴，其特征在于，所述非圆锥行星齿轮与非圆锥半轴齿轮的齿数比为1: 2，啮合过程中，非圆锥行星齿轮与非圆锥半轴齿轮传动比规律以小齿轮转一圈、大齿轮转半圈为一个周期。
2.按照权利要求1所述的非圆锥齿轮机构，其特征在于，所述传动比规律按下式‘ =t(l-csin(^))设定,其中:iai为半轴齿轮与行星齿轮的传动比，Zl、Z2分别为行星齿轮与半轴齿轮齿数，Λ为行星齿轮转角，c = O?0.5为常数。
3.按照权利要求1或2所述的非圆锥齿轮机构，其特征在于，所述非圆锥行星齿轮与非圆锥半轴齿轮的长轴处均为轮齿，短轴处为齿槽。
4.按照权利要求1或2所述的非圆锥齿轮机构，其特征在于，所述行星齿轮选用7或9个齿，相应的，半轴齿轮选用14或18个齿。
【文档编号】F16H48/06GK104179926SQ201410448348
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】贾巨民, 高波, 索文莉, 张学玲, 温秉权 申请人:中国人民解放军军事交通学院