[发明专利]锥齿轮几何数据确定方法和具有锥齿轮的锥齿轮传动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于锥齿轮传动装置的第一锥齿轮的几何数据的确定方法，该锥齿轮传动装置除了第一锥齿轮之外还具有第二锥齿轮， 

-其中第一锥齿轮具有多个第一轮齿并且在运行中以第一转速围绕第一旋转轴线旋转， 

-其中第二锥齿轮具有多个第二轮齿并且在运行中以第二转速围绕第二旋转轴线旋转， 

-其中两条旋转轴线在形成交角的情况下相交于轴线交点， 

-其中两个锥齿轮通过第一轮齿的第一齿面和第二轮齿的第二齿面相互作用， 

-其中计算机根据和第一齿面的齿形不同的数据确定第一齿面的齿形。 

此外本发明还涉及一种锥齿轮传动装置，其具有第一和第二锥齿轮， 

-其中第一锥齿轮具有多个第一轮齿，并且在运行中以第一转速围绕第一旋转轴线旋转， 

-其中第二锥齿轮具有多个第二轮齿，并且在运行中以第二转速围绕第二旋转轴线旋转， 

-其中两条旋转轴线在形成交角的情况下相交于轴线交点， 

-其中两个锥齿轮通过第一轮齿的第一齿面和第二轮齿的第二齿面相互作用。 

背景技术

在机械制造中存在多个齿轮传动装置。特别地存在有圆柱齿轮传动装置和锥齿轮传动装置。 

在齿轮传动装置中，两个齿轮围绕相应的旋转轴线旋转。两个齿轮具有带有齿面的轮齿，齿轮通过该齿面相互作用。齿轮的每个轮齿仅仅在相应的齿轮部分旋转时和另一个齿轮的一个轮齿作用接触。 

如果齿轮中的任一个利用其轮齿中的一个的特定的齿面作用在另一个齿轮上，则可能的是，对于每个时间点而言，相应的齿面的仅仅一个点或仅仅少量一些点接触另一个齿轮。在现有技术中通常将这种类型的接触称为点接触。可替换的可能是，在一个并且同一时间点时，在一个齿面的多个点处存在相应的接触，其中这些点共同形成一条线。在现有技术中通常将这种类型的接触称为线接触。在线接触中，需要从一个齿轮传递到另一个上的转矩分布在比点接触中明显更大的面积上。这使得力传递均匀并且减小齿轮的负载。 

在圆柱齿轮传动装置中，在改进的前提下，两个圆柱齿轮位于一个平面中并且进行转动。转轴因此彼此平行。旋转运动-根据圆柱齿轮传动装置的类型-是同向的或反向的。如果跟踪两个接触点-即一个和另一个齿轮的两个在预定时间点接触的点-的运动，那么两个点分别在一个并且同一个平面内描述了一个圆。在该平面内可以、更确切地说和齿宽无关地观察滚动。这种观察情况在现有技术中通常称为端截面。在不限于普遍性的情况下可以在这样的平面内观察圆柱齿轮传动装置。在此存在所谓的平面运动学的问题。 

应在传动装置的滚动过程中指出齿轮的形状。在齿轮滚动时，在两个齿轮的各一个或各多个轮齿之间存在接触。在不限于普遍性的情况下可以观察在正好一个在驱动侧上的轮齿和正好一个在传动侧上的轮齿之间的过程。以下将轮齿的在滚动时接触的区域称为有效沿。 

长久以来对于圆柱齿轮传动装置已知的是，有效沿必须满足哪些条件才能使轮齿在端截面中连续接触。纯示例性地可以参考专业书籍“Maschinenelemente Band II”(G.Niemann和H.Winter，Springer出版社，Berlin，1985)。特别地，在上述专业书籍的32至35页(＝21.1.2章)中存在相应的实施例。在此说明的(补充：平面的)齿轮规则同时也可以控制通常应该是固定的传动比。 

如果在端截面中观察圆柱齿轮，那么有效沿是平面曲线。以下将该曲线称为齿形线。在所观察的平面内部的、传动装置的两个齿形线在此处相切的几何位置被称为接触点。在两个齿轮彼此滚动时，接触点沿着接触路径移动。接触路径是特征轮廓。平面的齿轮规则说明，在接触点中的两个齿形线必须具有共同的法线，并且该法线必须以转数的反向(倒数)关系划分两个转轴的间距。法线和两个旋转轴线的连接线的交点通常称为滚动点。 

平面的齿轮规则在预定了端截面中的传动比时形成了一方面是接触路径和另一方面是齿形线之间的直接关系。可以在明确的分析计算中转变这种几何关系。在此可纯示例性地参考专业论文“Explicit Calculation Methods for Conjugate Profiles”(G. erschienen in Journal for Geometry and Graphics，Vol.7(2003)，No.2)的第201-210页。