一种大直径柔性齿轮传动装置的制作方法

1.本发明涉及一种大直径柔性齿轮传动装置，可用于大直径销齿传动装置。


背景技术：

2.在一些低速重载齿轮传动中，大直径齿轮的制造和运输及安装过程中的几何变形的不圆(如变形成椭圆或多边形圆)或安装时不同心，即几何圆心与回转中心不同心(重合)，特别是当大齿轮直径很大时，为了便于运输和安装条件限制，一般将其设计成不少于二块组合的结构，然后再在使用现场将其组装成一个大直径齿轮；该组合结构相对于整体结构易变形，在运输和组装过程中，大直径齿轮变形较大，再加上大直径齿轮本身的制造误差，组装后的大直径齿轮不圆度较大，可能形状根本就不准确；很显然，大直径齿轮和小齿轮传动在中心距固定的情况下其啮合精度是不能保证的，例如在大直径齿轮“凸”(如椭圆变形的长轴处)的地方，啮合侧隙很小，此时相当于啮合中心距变小，不能正常运转甚至卡死，而在大直径齿轮“凹”的地方，啮合侧隙变大，此时相当于啮合中心距变大，造成不能保持啮合中心距不变，演变为正圆的小齿轮与非圆的大直径齿轮的啮合，小齿轮和大直径齿轮不能很好的啮合，导致接触斑点不稳定较差和振动、噪音大，从而影响齿轮传动的平稳性和使用寿命及承载能力，难以发挥齿轮传动应有的性能，甚至提前失效或不能使用。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种能够使大直径齿轮和小齿轮始终保持平行轴传动和接触班点好、稳定的大直径柔性齿轮传动装置。
4.本发明提供的这种大直径柔性齿轮传动装置，包括小齿轮和与之啮合的大直径齿轮，所述小齿轮安装在齿轮座内，还包括共同作用于所述齿轮座的柔性预紧重力施力机构和杠杆施力机构，所述柔性预紧重力施力机构的一端与齿轮座联接，另一端施力，所述柔性预紧重力施力机构产生恒定的力的方向始终正对着所述大直径齿轮中心，并始终给所述齿轮座一个合适的恒定的预紧力，所述杠杆施力机构由杠杆和施力构件组成，其中杠杆的一端与杠杆座铰接，杠杆上的施力面与所述齿轮座上的受力面形成紧密接触，所述施力构件设在远离施力面的杠杆未端，所述齿轮座置于能够直线运动的导轨中，且齿轮座平移方向能够朝向或背向所述大直径齿轮的中心，所述杠杆施力方向始终朝向所述大直径齿轮的中心保持不变，这样所述齿轮座受到的力始终能保持所述小齿轮与所述大直径齿轮良好稳定的接触斑点，以提高承载能力和使用寿命及平稳性。
5.采用该技术方案，因所述柔性预紧重力施力机构的施力方向始终正对着所述大直径齿轮中心保持不变，并且力的大小和施力点位置不变，这对于齿轮传动的平稳性是很有利的，在做直线运动的导轨的限制下，所述齿轮座平移方向朝向或背向所述大直径齿轮的回转中心，所以所述柔性预紧重力施力机构始终给所述齿轮座一个合适的恒定的预紧拉力，能够使所述小齿轮与所述大直径齿轮保持接触班点稳定的平行轴传动；因这种由两块或几块扇形结构组合成一个整圆的大直径齿轮，组合后的齿轮凸凹不圆度较大，尤其是在
其结合面凸凹交界处(俗称错边)有较大的错边量，并且转动惯量很大的大型低速重载的齿轮传动，当作为施力填补的杠杆施力机构施力时，都能均匀、稳定地施力和能始终保持夹(拉)紧，压紧状态稳定，减少大齿轮结合面“张口”和该处打齿现象的发生，在两个施力机构共同作用下，能够使所述小齿轮与所述大直径齿轮始终保持接触班点稳定的平行轴传动，以提高承载能力和使用寿命及传动的平稳性。
6.采用杠杆施力机构的技术方案，特别适合这种凸凹不圆的大直径齿轮，在其凸凹交界处(俗称错边)的压紧点，在惯性力作用瞬间处于“跳跃”状态，该压紧点瞬间可能会失效，引发振动和噪音，诱发结合面发生张口和小齿轮打齿现象，而所述杠杆施力机构始终给所述齿轮座一个合适的预紧推力，比单独采用柔性预紧重力施力机构相比，双重叠加施力使齿轮座两个施力点始终处于受力状态，所以该方案都能稳定地使小齿轮和大直径齿轮始终保持夹紧状态，从而使小齿轮随着大直径齿轮沿其径向做“随动”运动，即齿轮座能够根据大直径齿轮“不圆”沿其径向做少量的平移运动，能够更好地保持啮合中心距不变，使齿轮座受到的力始终能保持小齿轮与大直径齿轮良好稳定的接触斑点，以提高承载能力和使用寿命及平稳性。
7.采用该技术方案，这种大直径齿轮的制造不易、费用高、生产周期长，如果该齿轮中的一块齿坏了，因能容忍这种大直径齿轮不圆的变形，只需将这块齿整体替换就行了，缩短了生产周期，降低了维护费用。
8.采用这种一拉一推的双重叠加施力的技术方案，两个施力点中始终处于受力状态，所以该方案都能稳定地使小齿轮和大直径齿轮始终保持夹紧状态，故可提高该装置的刚性和稳定、可靠性。特别适合这种由几块结构组合成一个整圆大直径齿轮或扇形大直径齿轮，组合后的大直径齿轮凸凹不圆度较大，并且转动惯量很大的大型低速重载的齿轮传动。
9.采用该技术方案，因所述大直径齿轮为了便于运输和现场安装，一般多将其设置成分体结构，然后再在使用现场将其组装成一个大齿轮，但在制造和运输及组装过程中可能发生变形等，所述大直径齿轮不圆度较大，可能形状根本就不准确。而对于销齿传动，在所述大直径销轮“凸”的地方，销轮的圆销齿可能卡到销齿轮(即小齿轮)齿槽里滚不出来，而在所述大直径销轮“凹”的地方，圆销齿很可能就从销齿轮齿槽中滑出来，所述大直径销轮和销齿轮不能很好的啮合，采用该方案能有效提高这种齿轮传动的可靠性和平稳性。
10.采用该技术方案，通过改变杠杆力臂大小或改变对杠杆施力大小，就可方便调整对所述齿轮座的施力，在外力作用下拉动所述杠杆，通过对所述齿轮座上的受力面施力，使所述齿轮座产生始终朝向所述大直径齿轮的中心的力，这样使所述齿轮座获得足够的力始终能保持所述小齿轮与所述大直径齿轮良好稳定的接触斑点，以提高承载能力和使用寿命及平稳性。
11.本发明进一步的技术方案是：所述柔性预紧重力施力机构是由重物、绳索或钢丝绳组成，其中重物施力。
12.采用该技术方案，通过改变施力重力(物)的重量，就可方便调整对所述齿轮座的施(拉)力，不需要施力动力源和维护、保养，结构极为简单，所述齿轮座获得恒定的预紧力，从而保证所述小齿轮与所述大直径齿轮良好稳定的接触斑点。
13.本发明进一步的技术方案是：所述施力构件任选下列之一
14.所述施力构件采用拉伸弹簧或弹簧组件，所述拉伸弹簧两端挂钩分别与施力张紧点和所述杠杆未端联接，所述拉伸弹簧受力长度变化后均匀弹性变形，弹性力产生轴向拉力拉动所述杠杆，通过对所述齿轮座上的受力面施力，使所述齿轮座产生始终朝向大直径齿轮的中心的力；所述弹簧组件可以是单个弹簧或多个(种、类)弹簧组合使用，如多个直径不同的圆柱螺旋弹簧套装重叠使用等。
15.采用该技术方案，由胡克定律可知，弹簧在发生弹性形变时，弹力f和弹簧的长度变化量x成正比，即f＝kx，当x不变时弹力是恒定的，k是材料的弹性系数，它是由材料的性质所决定，与其他因素无关，是利用弹簧长度变化增力，且弹簧对冲击力有缓冲和吸收振动及隔音作用，可避免啮合卡死现象。
16.采用该技术方案，安装和拆缷方便，不需要施力动力源和维护、保养，结构简单。
17.所述施力构件采用重物，绳索或钢丝绳两端分别与所述重物和所述杠杆未端联接，所述重物的自重作用下拉动杠杆，通过对所述所述齿轮座上的受力面施力，使所述齿轮座产生始终朝向大直径齿轮的中心的力。
18.采用该技术方案，安装和拆缷方便，不需要施力动力源和维护、保养，结构简单。
19.所述施力构件采用电液推杆或液、气压缸以及气—液增力机构，用液压缸或气压缸的活塞杆作为施力端，用活塞杆未端作为施力终端，所述施力构件的施力着力端与其支座铰接，所述活塞杆未端与所述杠杆未端铰接，由液、气压或电为能量产生轴向力拉动杠杆，通过对所述齿轮座上的受力面施力，使所述齿轮座产生始终朝向所述大直径齿轮的中心的力。
20.采用该技术方案，当采用液、气压缸时，活塞的受压面积s一定时，压力f与压强p成正比，即f＝ps，增加压强即可增大相应的压力，为倍增大压力，可用多个活塞串联叠加成倍增力；液压油的压强比气压高许多，因此缸径尺寸可以比气缸小很多，通常不需要用增力机构，所以可使结构更简单紧凑；液体不可压缩，因此夹紧的刚性大、工作平稳、夹紧可靠、噪音小；对由气、液压组合成气—液增力机构的能量为压缩空气，经不同截面的增压器使液压油增压后并进入液压缸使活塞杆工作；对冲击力有缓冲和吸收振动等作用，可避免啮合卡死现象。当用电液推杆时，它是通过电动机正反转驱动双向液压泵正反输出压力油，经液压控制阀送至油缸，来实现活塞杆的往复运动。它有很多优点，适用于需要往复推拉直线运动或夹紧工作等场所，并可自动控制，具有非常可靠的过载自动保护功能，能够在带负荷的状态下启动，力可无级调节，采用全液压传动，它的动作非常灵敏，运行起来比较平稳，对外来的冲击力有缓冲作用，占据空间小、自锁，无需液(空)压站，有电源就行方便，是集机、电、液为一体的液压驱动柔性传动机构。采用该技术方案，可用电或液、气压为能量，因活塞面积为定值，当压强一定时产生的轴向力是恒定的。
21.本发明进一步的技术方案是：所述齿轮座上的受力面任选下列润滑剂之一，润滑蜡、钙基脂、二硫化钼或稀油。
22.本发明更进一步的技术方案是：所述润滑剂选为润滑蜡。
23.本发明进一步的技术方案是：所述齿轮座上的受力面为渐开线凸曲面。
24.本发明进一步的技术方案是：所述杠杆上的施力面为渐开线凹曲面。
25.采用该技术方案，根据渐开线性质和特点知，齿廓间的正压力f方向始终是朝向所述大直径齿轮的回转中心保持不变，这对于齿轮传动的平稳性是很有利的；渐开线具有可
分性，其加工和装配误差及互换性好，并属于共轭齿廓，接触面选为渐开线，对渐开线参数的选择限制极少，方便优化设计；这种凸和凹曲面接触相当于内啮合渐开线齿轮副的啮合，接触面综合曲率半径大，经久耐用，承载力能力大，接触面的耐磨性、接触强度和传动效果均高，有效提高使用寿命，特别适合这种大型低速重载的齿轮传动。
26.本发明的有益效果是：1、所述柔性预紧重力施力机构的施力方向始终正对着所述大直径齿轮中心保持不变，并始终给所述齿轮座一个合适的恒定的预紧拉力，而所述齿轮座能够正反双向平移，导致安装在所述齿轮座中的所述小齿轮的定位外圆始终与所述大直径齿轮的定位外圆形成紧密的接触，从而使所述小齿轮随着所述大直径齿轮做径向“随动”运动，保持啮合中心距不变的平行轴传动；2、因杠杆施力机构力的方向始终朝向所述大直径齿轮的中心不变，尤其是以气(液)为介质或重物的施力机构，产生的力是恒定的，并且渐开线接触面综合曲率半径大，不易发生点蚀和磨损，接触强度高，所以传动平稳，噪音振动小；3、这种一拉一推的双重叠加施力的技术方案，两个施力处(点)中始终处于受力状态的，所以该方案都能均匀、稳定地施力和能始终保持夹紧，压紧状态稳定，故可提高该装置的刚性和稳定、可靠性，这样小齿轮与大直径齿轮始终保持稳定的接触班点，能有效提高这种齿轮传动的承载能力和传动的平稳性及使用寿命。另外，甚至无需另置施力动力源(施力机构采用弹簧和重物，无需液压站)，施力机构更为简单无需维护；能减少大齿轮结合面“张口”和打齿现象的发生，可整块换齿，缩短了生产周期，降低了维护费用。
附图说明
27.图1是本发明实施例1的结构示意图；
28.图2是本发明实施例2的结构示意图；
29.图3是本发明实施例3的结构示意图。
具体实施方式
30.实施方式1
31.从图1可以看出，本发明的这种大直径柔性齿轮传动装置，包括一个小齿轮3和与之啮合的一个大直径齿轮5，所述小齿轮3上设有与其回转中心同心的定位外圆31，所述大直径齿轮5上设有与其回转中心同心的定位外圆51，所述小齿轮3的定位外圆31紧靠在所述大直径齿轮5的定位外圆51上，所述小齿轮3竖直地安装在齿轮座2内，所述大直径齿轮5通过内孔和若干个联接孔或者由若干个联接孔与联接板等方式安装在回转(旋转)体上，还包括共同作用于所述齿轮座2的柔性预紧重力施力机构4和杠杆施力机构6，所述柔性预紧重力施力机构4的一端与齿轮座2联接，另一端施力，所述柔性预紧重力施力机构4产生恒定的力的方向始终正对着所述大直径齿轮5中心，所述重力柔性施力机构4始终给所述齿轮座2一个合适的恒定的预紧拉力，所述杠杆施力机构6由杠杆61和施力构件62组成，其中杠杆61的一端与杠杆座611铰接，所述杠杆上的施力面612与所述齿轮座上的受力面21形成紧密接触，所述施力构件设在远离施力面612的杠杆未端613，所述齿轮座2置于能够直线运动的水平导轨1中，且齿轮座2平移方向朝向或背向所述大直径齿轮5的中心，并且所述重力柔性施力机构4的施力方向与所述齿轮座2朝向所述大直径齿轮5的中心平移方向是一致的，所述杠杆61施力方向始终朝向大直径齿轮5的中心保持不变，但是所述杠杆61有轻微的摆动，影
响动力臂和力的变化，其中一个水平分力的施力方向与所述齿轮座2朝向所述大直径齿轮5的中心平移方向是一致的，一个垂直向下的分力正对着所述导轨1的工作面上，并使其始终保持紧密的贴合，在所述重力施力机构4和所述杠杆施力机构6共同作用下，始终给所述齿轮座2一个力，使所述小齿轮3随着所述大直径齿轮5沿其径向做“随动”运动，即所述齿轮座2能够根据所述大直径齿轮5的“不圆”沿其径向做少量的平移运动，保持啮合中心距不变，使所述齿轮座2受到的力始终能保持所述小齿轮3与所述大直径齿轮5良好稳定的接触斑点，以提高承载能力和使用寿命及平稳性。所述小齿轮3与其定位外圆31可制作为分体式。齿轮座上受力面21在小齿轮3的中间面上。
32.进一步的技术方案是：所述柔性预紧重力施力机构4是由重物41、绳索42或钢丝绳组成，其中重物41施力，因本实施例齿轮副是以水平放置为例进行说明的，增设定滑轮43是利用其来改变重力施力的方向为水平，若齿轮副垂直放置就不用了。
33.进一步的技术方案是：所述施力构件62采用拉伸弹簧622或弹簧组件，所述拉伸弹簧622的两端挂钩分别与施力张紧点621和所述杠杆未端613联接，所述拉伸弹簧622受力长度变化后均匀弹性变形，弹性力产生轴向拉力拉动所述杠杆61，通过对所述齿轮座上的受力面21施力，使所述齿轮座2产生始终朝向所述大直径齿轮5的中心的力；所述弹簧组件可以是单个弹簧或多个(种、类)弹簧组合使用，如多个直径不同的圆柱螺旋弹簧套装重叠使用等。
34.进一步的技术方案是：所述齿轮座2上的受力面21任选下列润滑剂之一，润滑蜡、钙基脂、二硫化钼或稀油，因润滑蜡不粘灰尘，使用方便，污染少安全无害，使用时间长，避免了油料干涸少或无润滑，特别是脂类油料形成的粘结，所述润滑剂选为润滑蜡。
35.更进一步的技术方案是：所述润滑剂选为润滑蜡。
36.采用该技术方案，减少了摩擦，移动灵活，装拆方便，提高效率和防锈，适合开式环境下工作。
37.进一步的技术方案是：所述齿轮座2上的受力面21为渐开线凸曲面。
38.进一步的技术方案是：所述杠杆61上的施力面612为渐开线凹曲面。
39.本实施方式无需另置施力动力源(如液压站)，机构简单无需维护，弹簧弹性变形越大，产生弹性(预紧)力越大，这种以弹簧施力的结构是个最佳的技术方案。
40.实施方式2
41.图2反应了本发明的另一实施方式的具体结构，本实施方式不同于实施方式1之处主要是施力构件62是利用重物621作为施力源，也就是说，用重物621取代了弹簧，所述绳索622或钢丝绳两端分别与所述重物621和所述杠杆未端613联接，在所述重物621的自重作用下拉动所述杠杆61，此时，施力源的力(重物的重力)是恒定的，所述杠杆61施力方向始终朝向所述大直径齿轮5的中心保持不变，使所述杠杆61始终给所述齿轮座2以一个合适的力推压着，使安装在所述齿轮座2内的所述小齿轮3的定位外圆31始终紧靠着所述大直径齿轮5的定位外圆51，从而使所述小齿轮3随着所述大直径齿轮5沿其径向做“随动”运动，保持啮合中心距不变；而其余相同。
42.本实施方式无需另置施力动力源(如液压站)，机构简单无需维护；这种重物的自重施力是恒定的施力结构，对于齿轮传动的平稳性是很有利的，这种以重物的自重施力的结构是个较佳的技术方案。
43.实施方式3
44.图3反应了本发明的另一实施方式的具体结构，本实施方式不同于实施方式1和2之处主要是施力构件62采用的是电液推杆624或液、气压缸以及气—液增力机构，以该缸的活塞杆622作为施力端，用活塞杆未端作为施力终端，并与所述杠杆未端613铰接，所述施力构件62的施力着力端621与施力着力端的支座623铰接，也就是说，此时，所述施力构件62由电液推杆624或液、气压缸以及气—液增力机构(施力源)和活塞杆622(施力端)及活塞杆未端(施力终端)组成，所述施力构件62上设有与电、液、气联接的接口，调节气压缸或液压缸内的压力，使所述活塞杆622始终以一个合适的预紧力推压着齿轮座2，使安装在所述齿轮座2内的所述小齿轮3的定位外圆31始终紧靠着所述大直径齿轮5的定位外圆51，从而使所述小齿轮3随着所述大直径齿轮5沿其径向做“随动”运动，保持啮合中心距不变；而其余相同。
45.本实施方式因活塞面积是一定的，只要介质压强(力)不变，就可获得恒定的动力源，活塞杆能够在行程范围内自由伸缩，安装调整方便，调整(压)力的大小便捷，并可选用标准件，成本低，但也可增设一个反馈系统来调压使缸增力，但结构略复杂，这对于大直径齿轮变形较大，使其与小齿轮始终保持稳定的接触班点是有利的，这种以压力介质获得的力可以是恒定或变量的施力结构是个最佳的技术方案。
46.但是，本领域技术人员应当理解的是，所述施力机构并不局限于图1至图3所示的具体结构形式，例如，弹簧可以是截锥螺旋压缩弹簧或截锥涡卷弹簧等，此外，所述施力机构的内腔，如所述液压缸的缸孔并不限于为圆孔，其还可以为隋圆腔、方孔腔，如四方孔等，当然，在此情况下，该内腔内的活塞或弹簧的形状进行相应地变型或变化。
47.以上结合附图祥细描述了本发明的较佳实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变形，这些简单变形均属本发明的保护范围。另外，甚至施力机构为气液—机械增力机构等，这并不影响本发明目的的实现。
48.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
49.上述实施例仅供说明本发明之用，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。