一种斜齿轮及具有该斜齿轮的传动机构制造技术

本发明专利技术公开了一种斜齿轮及具有该斜齿轮的传动机构，斜齿轮包括具有若干轮齿的齿圈、腹板和齿轮轴，齿轮轴贯穿腹板并与腹板连接，腹板的一个侧面设有加强部；具有垂直于齿轮轴轴线且平分腹板的平面A以及垂直于齿轮轴轴线且平分各轮齿的平面B，平面A相对于平面B在齿轮轴轴向上偏移一设定距离，且平面A和加强部位于平面B的同一侧。传动机构包括至少一个上述的斜齿轮，且斜齿轮的平面A相对于平面B的偏移方向与该斜齿轮所受轴向力方向一致。本发明专利技术具有轻量化、均载性能好、结构简单紧凑、易于加工制作等优点。

A helical gear and its driving mechanism

The invention discloses a helical gear and a transmission mechanism with the helical gear. The helical gear includes a ring, a web and a gear shaft with several teeth. The gear shaft runs through the web and is connected with the web. One side of the web is provided with a reinforcing part; the plane A with the web perpendicular to the axis of the gear shaft and the plane B with the web and the gear teeth perpendicular to the axis of the gear shaft is opposite. The plane B is offset by a set distance in the axial direction of the gear shaft, and the plane A and the reinforcing part are on the same side of the plane B. The transmission mechanism comprises at least one helical gear mentioned above, and the offset direction of the helical gear plane A relative to the plane B is consistent with the direction of the axial force acting on the helical gear. The invention has the advantages of lightweight, good load sharing performance, simple and compact structure, easy processing and fabrication, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种斜齿轮及具有该斜齿轮的传动机构
本专利技术涉及传动零部件
，具体涉及一种斜齿轮及具有该斜齿轮的传动机构。
技术介绍
斜齿圆柱齿轮由于自身重合度高、承载能力强等优点，广泛应用于航空航天领域中。但由于航空设备对零件有轻量化、高强度的要求，传统航空斜齿轮的腹板均设计为两侧面垂直于齿轮轴的薄板结构，薄板结构的腹板位于齿宽中间位置(也即垂直于齿轮轴且平分腹板的平面与垂直于齿轮轴且平分各轮齿的平面重合)，同时腹板上设有多个减重孔以降低斜齿轮质量，因此斜齿轮的腹板柔性大大增加。由于斜齿轮自身结构特点，在啮合过程中无法避免的会产生轴向力作用，导致斜齿轮的腹板在轴向力与扭矩的作用下容易产生较大的弯曲变形，出现严重的偏载现象，无法保证应有的啮合刚度要求，从而造成斜齿轮使用性能的下降，甚至会造成整个航空设备的失效甚至破坏。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种轻量化、均载性能好、结构简单紧凑、易于加工制作的斜齿轮及具有该斜齿轮的传动机构。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种斜齿轮，包括具有若干轮齿的齿圈、腹板和齿轮轴，所述齿轮轴贯穿所述腹板并与所述腹板连接，所述腹板的一个侧面设有加强部；具有垂直于所述齿轮轴轴线且平分所述腹板的平面A以及垂直于所述齿轮轴轴线且平分各轮齿的平面B，所述平面A相对于所述平面B在齿轮轴轴向上偏移一设定距离，且所述平面A和所述加强部位于所述平面B的同一侧。作为上述斜齿轮的进一步改进：所述设定距离为所述斜齿轮齿宽的1/8至1/6。所述加强部呈圆锥形，且圆锥形的加强部的轴线与所述齿轮轴的轴线重合。所述腹板设有加强部的侧面整体设置为圆锥面并形成所述加强部。所述加强部的侧面与平面A的夹角为小于等于5°。所述腹板的半径为200～300毫米，所述腹板的厚度小于等于14毫米，所述斜齿轮的齿宽为40～50毫米。所述腹板上设有若干绕齿轮轴均匀分布的减重孔。所述腹板与加强部相对的侧面为与齿轮轴轴线垂直的平面。一种传动机构，包括至少一个上述的斜齿轮，所述斜齿轮的平面A相对于平面B的偏移方向与该斜齿轮所受轴向力方向一致。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的斜齿轮在腹板的一侧面设置加强部，同时使垂直于齿轮轴轴线且平分腹板的平面A相对于垂直于齿轮轴轴线且平分各轮齿的平面B在齿轮轴轴向上偏移一设定距离，且平面A和加强部位于平面B的同一侧，将该斜齿轮应用到传动机构中进行啮合传动时，使平面A相对于平面B的偏移方向与该斜齿轮所受的轴向力方向一致，可在满足斜齿轮轻量化要求的前提下，明显改善斜齿轮的偏载情况，大大提高斜齿轮均载性能，增加斜齿轮啮合刚度，提高斜齿轮使用性能。其具有重量轻、结构简单紧凑、易于加工制作的优点。本专利技术的传动机构由于采用了本专利技术的斜齿轮，并使斜齿轮的平面A相对于平面B的偏移方向与该斜齿轮所受轴向力方向一致，能够提高斜齿轮的载性能，保证啮合刚度要求，提高传动机构工作的稳定可靠性和使用寿命。附图说明图1为d组斜齿轮的剖视结构示意图。图2为a组斜齿轮的剖视结构示意图。图3为b组斜齿轮的剖视结构示意图。图4为c组斜齿轮的剖视结构示意图。图5为e组斜齿轮的剖视结构示意图。图6为f组斜齿轮的剖视结构示意图。图7为a-f组斜齿轮的传递误差曲线图。图8为a-f组斜齿轮的啮合刚度曲线图。图9为a-c组斜齿轮中加强部的最大接触应力曲线图。图10为d-f组斜齿轮中加强部的最大接触应力曲线图。图11为斜齿轮最大接触应力随加强部的锥角变化曲线图。图12为各组斜齿轮腹板平移后的传递误差曲线图。图13为各组斜齿轮腹板平移后的啮合刚度曲线图。图14为各组斜齿轮腹板平移后的第一最大接触应力曲线图。图15为各组斜齿轮腹板平移后的第二最大接触应力曲线图。图16为本专利技术斜齿轮的最大接触应力云图。图17为传统斜齿轮的最大接触应力云图。图18为本专利技术斜齿轮的立体结构示意图。图19为本专利技术斜齿轮的剖视结构示意图。图例说明：1、齿圈；11、轮齿；2、腹板；21、加强部；3、齿轮轴；4、加强结构。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图18和图19所示，本实施例的斜齿轮，包括具有若干轮齿11的齿圈1、腹板2和齿轮轴3，齿轮轴3贯穿腹板2并与腹板2连接，腹板2的一个侧面设有加强部21；具有垂直于齿轮轴3轴线且平分腹板2的平面A以及垂直于齿轮轴3轴线且平分各轮齿11的平面B，平面A相对于平面B在齿轮轴3轴向上偏移一设定距离，且平面A和加强部21位于平面B的同一侧。该斜齿轮在腹板2的一侧面设置加强部21，同时使垂直于齿轮轴3轴线且平分腹板2的平面A相对于垂直于齿轮轴3轴线且平分各轮齿11的平面B在齿轮轴3轴向上偏移一设定距离，且平面A和加强部21位于平面B的同一侧，将该斜齿轮应用到传动机构中进行啮合传动时，使平面A相对于平面B的偏移方向与该斜齿轮所受的轴向力方向一致，可在满足斜齿轮轻量化要求的前提下，明显改善斜齿轮的偏载情况，大大提高斜齿轮均载性能，增加斜齿轮啮合刚度，提高斜齿轮使用性能。其具有重量轻、结构简单紧凑、易于加工制作的优点。本实施例中，平面A相对于平面B在齿轮轴3轴向上偏移的设定距离为斜齿轮齿宽的1/8至1/6，在该偏移距离范围内，斜齿轮具有最优的均载性能和啮合性能。本实施例中，加强部21呈圆锥形，且圆锥形的加强部21的轴线与齿轮轴3的轴线重合，将加强部21设置成圆锥形，在满足同样均载性能的情况下能够进一步降低斜齿轮的质量。在齿轮轴3轴向沿远离平面A的方向，圆锥形的加强部21的直径逐渐减小。本实施例中，腹板2设有加强部21的侧面整体设置为圆锥面并形成加强部21，在满足同样均载性能的情况下使斜齿轮的质量最小。本实施例中，加强部21的侧面与平面A的夹角θ为小于等于5°。斜齿轮均载性能是随着夹角θ的增加而呈现单调递增规律的，但夹角θ越大斜齿轮质量也越大，受轻量化指标要求，在满足最大质量上限的前提下该夹角θ的取值尽可能大。当夹角θ小于5度时能够在均载性能和轻量化要求之间得到较好的折中。本实施例中，腹板2的半径为200～300毫米，腹板2的厚度小于等于14毫米，斜齿轮的齿宽为40～50毫米。本实施例中，腹板2上设有若干减重孔，若干减重孔绕齿轮轴3均匀分布，能够降低斜齿轮质量。本实施例中，腹板2与加强部21相对的侧面为与齿轮轴3轴线垂直的平面，利于减轻斜齿轮重量，降低制作难度。一种传动机构，包括至少一个本实施例所述的斜齿轮，该斜齿轮与传动机构中的传动部件啮合进行传动，传动部件可以是斜齿轮或蜗杆等，在该传动机构中，斜齿轮的平面A相对于平面B的偏移方向与该斜齿轮所受轴向力方向一致，这样能够提高斜齿轮的载性能，保证啮合刚度要求。以下通过仿真分析证明采用本实施例的斜齿轮可以提高斜齿轮均载性能和啮合刚度：分析的斜齿轮基本参数：轮齿11的齿数为115，模数为2.75，压力角为22.5度，螺旋角为30度，齿宽为47毫米，载荷为500牛米，腹板2厚度为14毫米，减重孔为7个。结合斜齿轮的基本参数利用CAD软件绘制生成a-f六组不同结构形式的斜齿轮，六组斜齿轮中垂直于齿轮轴3轴线且平分腹板2的平面A与垂直于齿轮轴3轴线且平分各轮齿11的平面B重合，其中：a组为在腹板2两个侧面均设有圆锥形加强部21本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斜齿轮，包括具有若干轮齿(11)的齿圈(1)、腹板(2)和齿轮轴(3)，所述齿轮轴(3)贯穿所述腹板(2)并与所述腹板(2)连接，其特征在于：所述腹板(2)的一个侧面设有加强部(21)；具有垂直于所述齿轮轴(3)轴线且平分所述腹板(2)的平面A以及垂直于所述齿轮轴(3)轴线且平分各轮齿(11)的平面B，所述平面A相对于所述平面B在齿轮轴(3)轴向上偏移一设定距离，且所述平面A和所述加强部(21)位于所述平面B的同一侧。

【技术特征摘要】
1.一种斜齿轮，包括具有若干轮齿(11)的齿圈(1)、腹板(2)和齿轮轴(3)，所述齿轮轴(3)贯穿所述腹板(2)并与所述腹板(2)连接，其特征在于：所述腹板(2)的一个侧面设有加强部(21)；具有垂直于所述齿轮轴(3)轴线且平分所述腹板(2)的平面A以及垂直于所述齿轮轴(3)轴线且平分各轮齿(11)的平面B，所述平面A相对于所述平面B在齿轮轴(3)轴向上偏移一设定距离，且所述平面A和所述加强部(21)位于所述平面B的同一侧。2.根据权利要求1所述的斜齿轮，其特征在于：所述设定距离为所述斜齿轮齿宽的1/8至1/6。3.根据权利要求1所述的斜齿轮，其特征在于：所述加强部(21)呈圆锥形，且圆锥形的加强部(21)的轴线与所述齿轮轴(3)的轴线重合。4.根据权利要求3所述的斜齿轮，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐进元，贺迪，陈思雨，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43