变齿厚圆柱变位齿轮及使用该齿轮的传动装置

摘要

本发明公开了一种变齿厚圆柱变位齿轮及使用该齿轮的传动装置，包括齿轮盘和轮齿，齿轮采用切向变位的形式，切向变位系数沿齿轮盘轴向按由小到大的规律变化，轮齿两齿面切向变位系数由小到大的方向相同，本发明齿轮的轮齿两齿面形成一定的夹角，通过调整相互啮合齿轮的轴向相对位置即可调整啮合侧隙，因而能够有效消除或减小齿侧间隙及回差，减小振动和噪声，延长使用寿命，与现有技术中径向变位的变厚齿轮传动相比，具有相对滑动率较小，齿轮加工工艺性好、成本低等优点，与其他调隙方式相比，具有结构简单，体积小等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种圆柱变位齿轮及使用该齿轮的传动装置，特别涉及一种变齿厚圆柱变位齿轮及使用该齿轮的传动装置。

背景技术

齿轮传动用于传递两轴之间的运动和动力，与其它机械传动比较，齿轮具有结构紧凑、运转平稳、噪声较小等优点，因此广泛应用于各种机器和仪器中。

随着生产技术的发展和高品质产品需求，特别是精密重载传动的发展需求，对传动精度和齿侧间隙的控制提出了较高的要求。

现有技术在精密齿轮传动中，为了实现消隙传动或调整啮合侧隙，常用的技术方案有：偏心轴套调整中心距法、双片薄齿轮错齿调整法、弹簧力偏置法、双电机驱动的双传动链消隙法，以上方法均存在结构和装配比较复杂，成本高，仅适用于小功率系统，并且不能彻底解决齿轮传动的回差问题。还有采用径向变位的锥形变齿厚齿轮等方法，如美国专利US3174356、US3171212和US5400672，但径向变位的锥形变齿厚齿轮由于齿顶圆呈锥形，啮合时其滑动系数沿轴线方向上不断变化，这将直接增大齿轮的磨损，且其精密加工也比较麻烦，需要对机床进行改装，工艺性差。

因此，需要一种齿轮及传动装置，能够消除或减小齿侧间隙及回差，减小振动和噪声，延长使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种变齿厚圆柱变位齿轮，能够消除或减小齿侧间隙及回差，减小振动和噪声，延长使用寿命。

本发明的变齿厚圆柱变位齿轮，包括齿轮盘和轮齿，齿轮采用切向变位的形式，切向变位系数沿齿轮盘轴向按由小到大的规律变化，轮齿两齿面切向变位系数由小到大的方向相同。

进一步，齿轮还采用径向变位的形式，径向变位系数为恒定值；

进一步，所述切向变位系数为负值，径向变位系数为正值；

进一步，所述切向变位系数沿齿轮盘轴向按线性变化；

进一步，所述切向变位系数沿齿轮盘轴向按抛物线或圆弧形规律变化；

本发明还公开了使用变齿厚圆柱变位齿轮的传动装置，包括互相啮合的齿轮I和齿轮II，所述齿轮I和齿轮II切向变位系数变化规律相同、沿齿轮盘轴向由大到小的方向相反，所述齿轮I和/或齿轮II轴向设置回差补偿装置。

进一步，所述回差补偿装置为沿齿轮I和/或齿轮II的齿轮盘轴向设置的弹簧，所述弹簧设有预紧力，预紧力方向与齿轮齿厚沿轴向由大到小的方向相同。

进一步，所述齿轮I和齿轮II的直径不同，直径小的齿轮径向变位系数大于直径大的齿轮径向变位系数。

本发明的有益效果是：本发明的变齿厚圆柱变位齿轮，采用径向变位和渐变的切向变位，切向变位系数沿齿轮盘轴线方向从小到大按一定的规律变化，使轮齿的两齿面形成一定的夹角，通过调整相互啮合齿轮的轴向相对位置即可调整啮合侧隙，因而能够消除或减小齿侧间隙及回差，减小振动和噪声，延长使用寿命，与现有技术中径向变位的变厚齿轮传动相比，具有相对滑动率较小，齿轮加工工艺性好、成本低等优点，与其他调隙方式相比，具有结构简单，体积小等优点；还采用径向变位的形式，可以补偿切向变位对齿厚的影响，保证齿轮轮齿强度；加大较小直径齿轮的径向变位系数，可提高齿轮的强度；使用变齿厚圆柱变位齿轮的传动装置，利于增加啮合的重合度，承载能力高，适合于精密传动中的高速输入。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的变位齿轮结构示意图；

图2为切向变位系数线性变化时变位齿轮沿分度圆展开图；

图3为切向变位系数呈抛物线变化时变位齿轮沿分度圆展开图；

图4为使用变齿厚圆柱变位齿轮的传动装置结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的变位齿轮结构示意图，如图所示：本实施例的变齿厚圆柱变位齿轮，包括齿轮盘1和轮齿2，齿轮采用切向变位的形式，切向变位系数沿齿轮盘1轴向按线性按由小到大的规律变化，轮齿2两齿面切向变位系数由小到大的方向相同，因此使轮齿的两齿面形成一定的夹角；齿轮2还采用径向变位的形式，径向变位系数为恒定值；在加工的时候，先进行径向变位加工至设计的齿厚，然后再进行切向变位加工。

图2为切向变位系数线性变化时变位齿轮沿分度圆展开图，如图所示：图中4为标准齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线，3为变位后齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线，5为径向变位后齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线，31为由于切向变位引起的标准齿轮齿厚减少部分，51为由于径向变位引起的标准齿轮齿厚增加部分；径向变位后，轮齿2厚度增加，由于径向变位系数为恒定值，因此，径向变位后齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线5为直线，由于径向变位系数为正值，因此齿轮分度圆处齿厚增加；由于切向变位系数沿齿轮盘轴向呈线性变化，因此切向变位量沿齿轮轴线方向呈线性变化，在径向变位的基础上，齿厚由大到小变化，由于切向变位系数为负值，齿轮的齿厚一端大于相应的标准齿轮齿厚，一端小于相应的标准齿轮齿厚。

当需要提高较小直径齿轮强度时，较小直径齿轮的径向变位引起的齿厚增量也应该较大，径向变位后齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线5应该向右移动，在合适的切向变位系数时，其齿厚均大于相应的标准齿轮齿厚。由于模数一定，则相啮合的大齿轮的径向变位系数相应需要减小。

图3为切向变位系数呈抛物线变化时变位齿轮沿分度圆展开图，如图所示：图中4为标准齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线，3为变位后齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线，5为径向变位后齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线，31为由于切向变位引起的标准齿轮齿厚减少部分，51为由于径向变位引起的标准齿轮齿厚增加部分；由于切向变位系数呈抛物线变化，因此变位后齿轮沿分度圆展开后轮齿和齿槽轮廓界线3为曲线，即抛物线形。

当然，切向变位系数并不局限于呈抛物线变化，可以是圆弧形、渐开线等形状。

图4为使用变齿厚圆柱变位齿轮的传动装置结构示意图，如图所示：变齿厚圆柱变位齿轮构成的传动装置，包括互相啮合的齿轮I 6和齿轮II 7，本实施例中齿轮I 6和齿轮II 7啮合方式为外啮合，齿轮I 6和齿轮II 7切向变位系数变化规律相同、沿齿轮盘1轴向由大到小的方向相反，齿轮I 6轴向设置回差补偿装置8，回差补偿装置8为弹簧，弹簧一端固定，另一端顶在齿轮I 6齿轮盘端面，弹簧设有预紧力，预紧力方向与齿轮I 6齿厚沿轴向由大到小的方向相同，可自动调整互相啮合的切向变位齿轮的轴向相对位置，达到调整齿侧间隙，消除回差的作用；本实施例中，齿轮I 6的直径大于齿轮II 7的直径，齿轮II 7的径向变位系数大于齿轮I 6的径向变位系数，可以提高齿轮II 7的强度。当然，回差补偿装置8并不局限于弹簧，也可以通过调隙垫片在轴向进行调节。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。