一种斜齿轮差动轮系体积的计算方法与流程

本发明涉及齿轮轮系传动系统技术领域，具体地说是一种斜齿轮差动轮系体积的计算方法。

背景技术：

斜齿轮差动轮系具有体积小，重量轻，传动比范围大，效率高和工作平稳等优点，此外，斜齿轮差动轮系可用于速度的合成与分解或用于变速传动，因此应用日益广泛。斜齿轮差动轮系体积计算是斜齿轮差动轮系体积优化的基础。因此，开展斜齿轮差动轮系体积计算研究具有重要的工程意义。

目前轮系体积的计算多采用简化的方法，大大降低了轮系体积模型的精度。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出了一种斜齿轮差动轮系体积的计算方法，大大提高了斜齿轮差动轮系体积的计算精度。

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斜齿轮差动轮系体积的计算方法，所述斜齿轮差动轮系的结构主要包括中心轮一、行星轮一、行星轮二、中心轮二、行星架，中心轮一与行星轮一啮合，行星轮二与中心轮二啮合，行星轮一和行星轮二固连在同一轴上，相互啮合的斜齿轮的齿宽相等，忽略行星架的体积，其特征是，所述计算方法包括以下步骤：

s1，获取斜齿轮差动轮系的相关数据；

s2，计算轮系中所有斜齿轮的齿顶圆直径；

s3，计算轮系中所有斜齿轮的体积；

s4，计算斜齿轮差动轮系的体积。

作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤s1中，所述斜齿轮差动轮系的相关数据包括：中心轮一的齿数z1、行星轮一的齿数z2、行星轮二的齿数z3、中心轮二的齿数z4、中心轮一的法面模数mn1、中心轮二的法面模数mn2、中心轮一的法面压力角ɑn1、中心轮二的法面压力角ɑn2、中心轮一的螺旋角β1、中心轮二的螺旋角β2、中心轮一的法面顶隙系数cn1^*、中心轮二的法面顶隙系数cn2^*、中心轮一的法面齿顶高系数han1^*、中心轮二的法面齿顶高系数han2^*、中心轮一的齿宽b1、中心轮二的齿宽b2、与中心轮一配合的轴径dzh1、与行星轮一配合的轴径dzh2、与行星轮二配合的轴径dzh3、与中心轮二配合的轴径dzh4。

作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤s2中，计算轮系中所有斜齿轮的齿顶圆直径的具体过程为：

通过斜齿轮的齿顶圆直径计算公式计算得到中心轮一的齿顶圆直径da1、行星轮一的齿顶圆直径da2、行星轮二的齿顶圆直径da3、中心轮二的齿顶圆直径da4。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述斜齿轮的齿顶圆直径计算公式为：

式中，da为斜齿轮的齿顶圆直径，mn为斜齿轮的法面模数，z为斜齿轮的齿数，β为斜齿轮的螺旋角，han^*为斜齿轮的法面齿顶高系数。

作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤s3中，计算轮系中所有斜齿轮的体积的具体过程为：

根据斜齿轮的齿顶圆直径，合理选择斜齿轮的体积计算公式，通过斜齿轮的体积计算公式计算得到中心轮一的体积v1、行星轮一的体积v2、行星轮二的体积v3、中心轮二的体积v4。

作为本实施例一种可能的实现方式，当斜齿轮的齿顶圆直径小于等于160mm时，所述斜齿轮的体积计算公式为：

式中，v为斜齿轮的体积，b为斜齿轮的齿宽，z为斜齿轮的齿数，mn为斜齿轮的法面模数，dzh为与斜齿轮配合的轴径，β为斜齿轮的螺旋角。

当斜齿轮的齿顶圆直径大于160mm并且小于等于500mm时，所述斜齿轮的体积计算公式为：

式中，v为斜齿轮的体积，b为斜齿轮的齿宽，mn为斜齿轮的法面模数，z为斜齿轮的齿数，β为斜齿轮的螺旋角，da为斜齿轮的齿顶圆直径，dzh为与斜齿轮配合的轴径。

当斜齿轮的齿顶圆直径大于500mm并且小于1000mm时，所述斜齿轮的体积计算公式为：

式中，v为斜齿轮的体积，b为斜齿轮的齿宽，mn为斜齿轮的法面模数，z为斜齿轮的齿数，β为斜齿轮的螺旋角，da为斜齿轮的齿顶圆直径，han^*为斜齿轮的法面齿顶高系数，cn^*为斜齿轮的法面顶隙系数，dzh为与斜齿轮配合的轴径。

当斜齿轮的齿顶圆直径大于等于1000mm时，所述斜齿轮的体积计算公式为：

式中，v为斜齿轮的体积，b为斜齿轮的齿宽，mn为斜齿轮的法面模数，z为斜齿轮的齿数，β为斜齿轮的螺旋角，da为斜齿轮的齿顶圆直径，han^*为斜齿轮的法面齿顶高系数，cn^*为斜齿轮的法面顶隙系数，dzh为与斜齿轮配合的轴径。

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：

通过式(6)所示的斜齿轮差动轮系的体积计算公式计算得到斜齿轮差动轮系的体积vc，

vc＝v1+v2+v3+v4(6)

式中，vc为斜齿轮差动轮系的体积，v1为中心轮一的体积，v2为行星轮一的体积，v3为行星轮二的体积，v4为中心轮二的体积。

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斜齿轮差动轮系体积的计算方法，根据斜齿轮差动轮系的结构，获取斜齿轮差动轮系的相关数据，计算轮系中所有斜齿轮的齿顶圆直径，计算轮系中所有斜齿轮的体积，计算斜齿轮差动轮系的体积。本发明可快速简便计算斜齿轮差动轮系的体积，计算方法简单，大大提高了斜齿轮差动轮系体积的计算精度。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的一种斜齿轮差动轮系体积的计算方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种斜齿轮差动轮系的传动原理图；

图2中符号表示：1、中心轮一，2、行星轮一，3、行星轮二，4、中心轮二，h、行星架。

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。

如图2所示，斜齿轮差动轮系的结构主要包括中心轮一1、行星轮一2、行星轮二3、中心轮二4和行星架h，中心轮一1与行星轮一2啮合，行星轮二3与中心轮二4啮合，行星轮一2和行星轮二3固连在同一轴上，相互啮合的斜齿轮的齿宽相等，忽略行星架h的体积。

针对上述斜齿轮差动轮系的结构，本发明提供了一种斜齿轮差动轮系体积的计算方法，如图1所示，它包括以下步骤：s1，获取斜齿轮差动轮系的相关数据；s2，计算轮系中所有斜齿轮的齿顶圆直径；s3，计算轮系中所有斜齿轮的体积；s4，计算斜齿轮差动轮系的体积。

本发明实施例提供的一种斜齿轮差动轮系体积的计算方法，其具体实现过程包括以下步骤：

步骤1：获取斜齿轮差动轮系的相关数据：中心轮一的齿数z1、行星轮一的齿数z2、行星轮二的齿数z3、中心轮二的齿数z4、中心轮一的法面模数mn1、中心轮二的法面模数mn2、中心轮一的法面压力角ɑn1、中心轮二的法面压力角ɑn2，如表1所示；中心轮一的螺旋角β1、中心轮二的螺旋角β2、中心轮一的法面顶隙系数cn1^*、中心轮二的法面顶隙系数cn2^*、中心轮一的法面齿顶高系数han1^*、中心轮二的法面齿顶高系数han2^*，如表2所示；中心轮一的齿宽b1、中心轮二的齿宽b2、与中心轮一配合的轴径dzh1、与行星轮一配合的轴径dzh2、与行星轮二配合的轴径dzh3、与中心轮二配合的轴径dzh4，如表3所示。

表1

表2

表3

步骤2：使用步骤1中的中心轮一的齿数z1,中心轮一的法面模数mn1,中心轮一的螺旋角β1,中心轮一的法面齿顶高系数han1^*，通过式(7)所示的斜齿轮的齿顶圆直径计算公式计算得到中心轮一的齿顶圆直径da1；使用步骤1中的行星轮一的齿数z2,中心轮一的法面模数mn1,中心轮一的螺旋角β1,中心轮一的法面齿顶高系数han1^*，通过式(7)所示的斜齿轮的齿顶圆直径计算公式计算得到行星轮一的齿顶圆直径da2；使用步骤1中的行星轮二的齿数z3,中心轮二的法面模数mn2,中心轮二的螺旋角β2,中心轮二的法面齿顶高系数han2^*，通过式(7)所示的斜齿轮的齿顶圆直径计算公式计算得到行星轮二的齿顶圆直径da3；使用步骤1中的中心轮二的齿数z4,中心轮二的法面模数mn2,中心轮二的螺旋角β2,中心轮二的法面齿顶高系数han2^*，通过式(7)所示的斜齿轮的齿顶圆直径计算公式计算得到中心轮二的齿顶圆直径da4，

式中，da为斜齿轮的齿顶圆直径，mn为斜齿轮的法面模数，z为斜齿轮的齿数，β为斜齿轮的螺旋角，han^*为斜齿轮的法面齿顶高系数。

步骤3：使用步骤2中计算的中心轮一的齿顶圆直径，步骤1中的中心轮一的齿数z1,中心轮一的齿宽b1,中心轮一的法面模数mn1,中心轮一的螺旋角β1,与中心轮一配合的轴径dzh1,通过式(8)所示的斜齿轮的体积计算公式计算得到中心轮一的体积v1，

式中，v为斜齿轮的体积，b为斜齿轮的齿宽，z为斜齿轮的齿数，mn为斜齿轮的法面模数，dzh为与斜齿轮配合的轴径，β为斜齿轮的螺旋角。

使用步骤2中计算的行星轮一的齿顶圆直径da2，步骤1中的中心轮一的法面模数mn1,行星轮一的齿数z2,中心轮一的齿宽b1,中心轮一的螺旋角β1,中心轮一的法面齿顶高系数han1^*,中心轮一的法面顶隙系数cn1^*,与行星轮一配合的轴径dzh2,通过式(9)所示的斜齿轮的体积计算公式计算得到行星轮一的体积v2，

式中，v为斜齿轮的体积，b为斜齿轮的齿宽，mn为斜齿轮的法面模数，z为斜齿轮的齿数，β为斜齿轮的螺旋角，da为斜齿轮的齿顶圆直径，han^*为斜齿轮的法面齿顶高系数，cn^*为斜齿轮的法面顶隙系数，dzh为与斜齿轮配合的轴径。

使用步骤2中计算的行星轮二的齿顶圆直径，步骤1中的中心轮二的齿宽b2,中心轮二的法面模数mn2,行星轮二的齿数z3,中心轮二的螺旋角β2,与行星轮二配合的轴径dzh3,通过式(10)所示的斜齿轮的体积计算公式计算得到行星轮二的体积v3，

式中，v为斜齿轮的体积，b为斜齿轮的齿宽，mn为斜齿轮的法面模数，z为斜齿轮的齿数，β为斜齿轮的螺旋角，da为斜齿轮的齿顶圆直径，dzh为与斜齿轮配合的轴径。

使用步骤2中计算的中心轮二的齿顶圆直径，步骤1中的中心轮二的法面模数mn2,中心轮二的齿数z4,中心轮二的齿宽b2,中心轮二的螺旋角β2,中心轮二的法面齿顶高系数han2^*,中心轮二的法面顶隙系数cn2^*,与中心轮二配合的轴径dzh4,通过式(11)所示的斜齿轮的体积计算公式计算得到中心轮二的体积v4，

式中，v为斜齿轮的体积，b为斜齿轮的齿宽，mn为斜齿轮的法面模数，z为斜齿轮的齿数，β为斜齿轮的螺旋角，da为斜齿轮的齿顶圆直径，han^*为斜齿轮的法面齿顶高系数，cn^*为斜齿轮的法面顶隙系数，dzh为与斜齿轮配合的轴径。

步骤4：使用步骤3中计算的中心轮一的体积v1、行星轮一的体积v2、行星轮二的体积v3、中心轮二的体积v4，通过式(12)所示的斜齿轮差动轮系的体积计算公式计算得到斜齿轮差动轮系的体积vc，

vc＝v1+v2+v3+v4(12)

式中，vc为斜齿轮差动轮系的体积，v1为中心轮一的体积，v2为行星轮一的体积，v3为行星轮二的体积，v4为中心轮二的体积。

中心轮一的齿顶圆直径da1、行星轮一的齿顶圆直径da2、行星轮二的齿顶圆直径da3、中心轮二的齿顶圆直径da4的计算结果如表4所示；中心轮一的体积v1、行星轮一的体积v2、行星轮二的体积v3、中心轮二的体积v4、斜齿轮差动轮系的体积vc的计算结果如表5所示。

表4

表5

本发明根据斜齿轮差动轮系的结构，获取斜齿轮差动轮系的相关数据，计算轮系中所有斜齿轮的齿顶圆直径，计算轮系中所有斜齿轮的体积，计算斜齿轮差动轮系的体积。本发明可快速简便计算斜齿轮差动轮系的体积，计算方法简单，大大提高了斜齿轮差动轮系体积的计算精度，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。