[发明专利]具有低硬度弹性齿轮的轮系及使用该轮系的动力装置

说明书

本发明涉及一种轮系，特别涉及一种具有低硬度弹性齿轮的轮系，及使用该具有低硬度弹性齿轮轮系的动力装置。

现在较常用的轮系以金属材料制成的较高硬度(HB值≥150)齿轮为主，较常见的轮系为直齿圆柱齿轮传动，因直齿圆柱齿轮相互啮合时，两轮齿廓曲面的瞬时接触线是与轴线平行的直线，在啮合传动过程中，一对轮齿沿着整个齿宽同时进入啮合和退出啮合，因而轮齿上所受的载荷是突然地加上和卸掉的。使得直齿圆柱齿轮机构的传动平稳性较差，容易产生较大的冲击、振动和噪音，随之产生较多热量，尤其在速度较高的传动中、上述现象更加严重，必须附加循环润滑冷却装置；为解决上述问题，人们开始采用斜齿圆柱齿轮传动，斜齿圆柱齿轮的齿面接触线是斜直线，一对齿是逐渐进入啮合、逐渐退出啮合的，轮齿上所受的载荷也逐渐由小到大，再由大到小，这种接触方式，使得斜齿圆柱齿轮机构传动比较平稳，所产生的冲击、振动和噪音均较小，因振动产生的热量较少。但斜齿齿轮的制作工艺复杂、成本高；又由于轮齿的倾斜在传动时会产生轴向力，固其支承结构必须采用止推轴承，这都导致斜齿齿轮轮系总体结构的复杂性和较高的成本；现在具有齿轮传动的动力装置由于采用了上述结构，也存在上述问题。

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种制作过程简单，成本低，振动小，噪音小，振动发热少、结构简单的具有低硬度弹性齿轮的轮系及使用该轮系的动力装置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：(1)该具有低硬度弹性齿轮的轮系包括相互啮合在一起的多个直齿圆柱齿轮，上述直齿圆柱齿轮中包括低硬度弹性齿轮和高硬度齿轮，高硬度齿轮与低硬度弹性齿轮相互啮合；其中高硬度齿轮HB值≥150，低硬度弹性齿轮95≥HB值≥55。(2)使用该轮系的动力装置：包括电动机和相互啮合在一起的多个直齿圆柱齿轮，电动机的转动轴上安装有一个直齿圆柱齿轮；上述齿轮中包括低硬度弹性齿轮和高硬度齿轮，高硬度齿轮与低硬度弹性齿轮相互啮合；其中高硬度齿轮HB值≥150，低硬度弹性齿轮95≥HB值≥55。

由于在上述轮系中包含了低硬度弹性齿轮，低硬度弹性齿轮和高硬度齿轮相互啮合，低硬度弹性齿轮(以橡胶为例)制造过程简单，成本低，硬度值容易调整。又因为低硬度弹性齿轮的弹性模量较小，使用低硬度弹性齿轮，可减轻由于制造和安装不精确所引起的不利后果，如减小振动及因振动产生的噪音，因振动产生的热量。使用该轮系的动力装置，也因此具有制造过程简单，成本低，振动小，噪音小，发热少的优点。

下面结合附图和实施对本发明具有低硬度弹性齿轮的轮系及使用该轮系的动力装置作进一步说明。

图1为本发明具有低硬度弹性齿轮的轮系的实施例的结构示意图

图2为本发明使用具有低硬度弹性齿轮轮系的动力装置的结构示意图

该具有低硬度弹性齿轮的轮系包括相互啮合在一起的多个直齿圆柱齿轮，其中包括低硬度弹性齿轮和高硬度齿轮，高硬度齿轮和低硬度弹性齿轮相互啮合，其中高硬度弹性齿轮HB值≥150，低硬度弹性齿轮95≥HB值≥55。高硬度齿轮与低硬度弹性齿轮为渐开线齿轮，为实现渐开线齿轮的连续转动，应保证相互啮合的两个齿轮基节相等，重选系数大于1；为了使上述齿轮机构实现正反两个方向传动，减少两侧齿廓在传动过程中与对方齿廓之间的撞击，也为了使主动齿轮改变转动方向时，从动齿轮能立即随之反向转动，应使上述高硬度齿轮与低硬度弹性齿轮为无侧隙啮合，即当上述齿轮相互啮合时，一个齿轮节圆上的齿间等于另一齿轮节圆上的齿厚。如图1所示，具有上述技术特征的轮系可以是周转轮系，其中中心轮3为高硬度齿轮，行星轮2为低硬度弹性齿轮，周转轮系的运动特点是用少数几个齿轮可以得到很大的传动比，但这种轮系的效率往往很低，不宜于用来传递动力，只可用于轻载荷下的运动传递，如图1所示，行星轮2共有三个，这三个行星轮2均匀分布于中心轮3外，并与中心轮3啮合；与这三个行星轮2内啮合一个圆形齿圈1，这样可以使该周转轮系的内部作用力得到平衡。上述技术特征中所指低硬度弹性齿轮可以是橡胶制成的，因为低硬度齿轮的硬度可以应输出功率大小而调整，若输出扭力需要较大时，硬度可以增加，反之可以减少，硬度的增减可以通过改变橡胶内的化学成份来达到，调整橡胶的硬度对搞橡胶的技术人员来讲比较容易。

该使用具有低硬度弹性齿轮轮系的动力装置，包括电动机和相互啮合在一起的多个直齿圆柱齿轮，电动机的转动轴上安装有一个直齿圆柱齿轮，上述多个直齿圆柱齿轮中包括低硬度弹性齿轮和高硬度齿轮，高硬度齿轮与低硬度弹性齿轮相互啮合，其中高硬度齿轮HB值≥150，低硬度弹性齿轮95≥HB值≥55。如图2所示，上述相互啮合在一起的多个直齿圆柱齿轮可以为周转轮系，其中中心轮3为一个，它是高硬度齿轮，该高硬度齿轮3安装在电动机11的转动轴12上，行星轮2为低硬度弹性齿轮，行星轮2为三个，这三个行星轮2的基圆相等、齿数相同，与这三个行星轮2内啮合一个环形齿圈1，环形齿圈1与三个行星轮2的重迭系数较大，传动平稳，三个行星轮2的转动轴15固定在一个圆形转盘4的一侧，在圆形转盘4的相对一侧安装有一个直齿圆柱齿轮17，该齿轮17是高硬度齿轮，齿轮17是作为本使用具有低硬度弹性齿轮轮系的动力装置的输出动力轮存在的，与齿轮17相啮合的还可以有图2所示的其它周转轮系；为了使上述使用具有低硬度弹性齿轮轮系的动力装置实现正反两个方向传动，减少两侧齿廓在传动过程中与对方齿廓之间的撞击，为了使主动齿轮改变转动方向时，从动齿轮能立即随之反向转动，应使中心轮3与行星轮2，行星轮2与圆形齿圈1为无侧隙啮合，并且中心轮3、行星轮2为渐开线齿轮。上述低硬度弹性齿轮以橡胶齿轮为宜。