[发明专利]一种非圆锥齿轮机构

说明书

技术领域

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

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。

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。

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。

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。

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 No.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

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。

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。

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，z₁、z₂分别为行星齿轮与半轴齿轮齿数，为行星齿轮转角，c＝0～0.5为常数。

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。

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。

附图说明

图1是本发明结构正视图；

图2是本发明结构后视图；

图3是实施例结构正视图；

图4是实施例结构后视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

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。

行星齿轮1，齿数z₁＝9，半轴齿轮2，齿数z₂＝18，传动比规律：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。

实施例2，如图3-4所示：

行星齿轮1，齿数z₁＝7，半轴齿轮2，齿数z₂＝14，传动比规律：c＝0.4系数，—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1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1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。