[發明專利]確定由兩個軸線相交的齒輪組成的齒輪對的齒嚙合幾何結構的方法

有效

• 申請號: 200680002553.4
• 申請日: 2006-02-01
• 公開（公告）號: CN101107464A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 彼得·格特曼
• 申請（專利權）人: 賽森克魯普精鍛有限責任公司
• 主分類號: F16H55/08
• 分類號: F16H55/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 侯宇;陶鳳波

本發明涉及一種確定由兩個軸線相交的齒輪組成的齒輪對，尤其由冠狀 齒輪與主動小齒輪組成的齒輪對的齒嚙合幾何結構的方法。此外，本發明還 涉及一種由冠狀齒輪與主動小齒輪組成、具有彼此共軛設計的嚙合齒的齒輪 對。

為了確定由冠狀齒輪與主動小齒輪組成的齒輪對的齒嚙合幾何結構，在 先有技術中采用一種以數值計算為基礎的方法，按此方法，通過預先給定齒 輪對中一個齒輪準確的幾何結構，模擬主動小齒輪在冠狀齒輪上一個完整的 滾動過程，由此可以確定齒輪對中另一個齒輪的齒嚙合幾何結構。人們稱之 為“共軛制作”法。由Faydor?L.Litvin，NASA(美國國家航空和宇宙航行局)1997 年所著的書“Development?of?Gear?Technology?and?Theory?of?Gearing”很好地 歸納了與此有關的先有技術。如此確定的由冠狀齒輪與主動小齒輪組成的或 由兩個錐形齒的齒輪組成的齒輪對，可以憑借所了解的兩個齒輪精確的齒嚙 合幾何結構，借助已知的切削加工和/或金屬加工法制造。然而為此始終有必 要準確地預先給定齒輪對中一個齒輪的齒嚙合幾何結構。

按已知的先有技術，在由冠狀齒輪與主動小齒輪組成齒輪對的情況下， 大多以主動小齒輪的圓柱形齒嚙合幾何結構為基礎，其中，主動小齒輪齒的 齒面沿主動小齒輪的軸向寬度有直線過程。

為了確定由冠狀齒輪與主動小齒輪組成齒輪對有利的齒嚙合幾何結構， 也已經建議了主動小齒輪齒的一種復雜的幾何結構，其中為了減少要不然會 在冠狀齒輪齒的齒面上形成的根切，因而與普通的圓柱形齒嚙合幾何結構有 所不同。為此例如建議，通過主動小齒輪的齒采用一種沿其軸向寬度變化的 嚙合角和/或齒廓變位，改善冠狀齒輪的齒的齒面承載能力。此外，采用沿主 動小齒輪齒軸向寬度漸增的齒頂縮短，還可以有利地進一步減小冠狀齒輪齒 的根切。在這里主動小齒輪齒的齒面也有一種沿軸向始終以直線過程為其特 征的幾何結構。

共軛制作法業已證實對于確定上述復雜的齒嚙合幾何結構并不是最佳 的，因為在這種情況下無論如何必須已知齒輪對中一個齒輪準確的幾何結 構。所以為了優化和確定齒嚙合幾何結構，人們往往規定很多計算過程，借 助它們通過改變齒輪對各種齒嚙合參數來接近所期望的幾何特性。

因此，本發明的目的是提供一種確定由兩個軸線相交的齒輪組成的齒輪 對，尤其由冠狀齒輪與主動小齒輪組成的齒輪對的齒嚙合幾何結構的方法， 采用此方法，可以在計算工作量小的同時，確定冠狀齒輪與主動小齒輪在冠 狀齒輪的齒盡可能高的齒面承載能力及齒嚙合盡可能高的工作強度方面總 體上最佳的齒嚙合幾何結構。此外應提供一種由冠狀齒輪與主動小齒輪組成 的齒輪對，它們彼此共軛設計的齒嚙合幾何結構，就齒輪對的工作強度而言， 有利地高于先有技術。

針對由兩個錐形制齒的齒輪組成的齒輪對的目的，通過按并列的權利要 求1或2所述的方法達到。盡管按本發明的方法(在其些附屬條件下)適用于 任何軸線相交的齒輪對，但此具有其優點的方法在下面借助按權利要求3所 述的設計方案說明，據此，齒輪對涉及由冠狀齒輪與主動小齒輪組成的齒輪 對，它們以90°的軸線交角相交。

按本發明首先預先給定一個“虛擬的”主動小齒輪的第一種齒嚙合幾何 結構，它應當作為基點用于后續的齒嚙合計算步驟和確定步驟。從虛擬的主 動小齒輪此規定的齒嚙合幾何結構出發，計算“虛擬”冠狀齒輪根據虛擬小齒 輪的滾動過程在共軛制作時得出的齒嚙合幾何結構，在這里與已知的共軛制 作方法不同，虛擬小齒輪沒有導致冠狀齒輪齒面根切的完整滾動過程，而是 僅基于“半個”滾動過程。為此，虛擬冠狀齒輪根據滾動過程得出的齒面幾何 結構的計算，終止點在虛擬小齒輪用來在滾動過程中計算齒面的齒處于虛擬 冠狀齒輪的齒隙內的對稱位置。因此，通過提前停止共軛制作，算得虛擬冠 狀齒輪齒的齒面幾何結構，預先給定的虛擬小齒輪可以在此虛擬冠狀齒輪上 滾動一半。算得的齒面在數學的意義上因而意味著是半滾動虛擬小齒輪齒的 包絡面。在這種情況下對應的相配齒面，或通過半軋無根切齒面的反映生成， 或基于沿相反的旋轉方向的另一半滾動過程算出。因此虛擬冠狀齒輪每個齒 的兩個齒面，從虛擬小齒輪對于兩個旋轉方向對稱給定的齒嚙合幾何結構出 發，有一種互相對稱的幾何結構。應強調指出，預先給定的虛擬小齒輪不能 在算得的虛擬冠狀齒輪上完全滾動。