一种差速器直齿锥齿轮结构及其设计方法技术

本发明专利技术属于齿轮加工技术领域，特别涉及一种直齿锥齿轮结构及其设计方法。所述差速器直齿锥齿轮结构包括相互啮合的直齿锥齿轮，直齿锥齿轮的齿根圆角采用全圆弧设计；直齿锥齿轮的齿根角设有齿根角增量，齿根角增量应使直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处重合度大于或者等于1。本发明专利技术采用双重收缩齿设计，进一步增大齿根圆角；且半轴齿轮和行星齿轮齿根圆弧采用全圆弧设计，同时在行星齿轮和半轴齿轮的大小端均设有加强筋；提升半轴齿轮和行星齿轮的齿根弯曲强度同时，能够适应新能源汽车轻量化、高强度的需求。高强度的需求。高强度的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种差速器直齿锥齿轮结构及其设计方法


[0001]本专利技术属于齿轮加工
，特别涉及一种直齿锥齿轮结构及其设计方法。

技术介绍

[0002]汽车差速器能够使左、右(或前、后)驱动轮实现以不同转速转动的机构。乘用车用普通差速器主要由一个差速器壳体、行星齿轮、半轴齿轮、一个行星轴等组成，是市场上最为常见的一种差速器，行星齿轮和半轴齿轮均采用直齿锥齿轮。工作时，动力由发动机或电机输出，经过多次降速增扭传递到差速器，它是变速器中传递扭矩最大的部件，要求其必须具备很高的强度，为此往往需要付出增大体积的代价。而行星齿轮和半轴齿轮是差速器系统整体承载能力的瓶颈件，决定着整个差速器系统强度的上限，为获得较小的差速器体积，适应越来越小的布置空间要求，通常选择齿数较少模数较大的设计，这样就缩小了锥齿轮的体积，同时使锥齿轮具备了较高的弯曲强度。目前差速器中行星齿轮和半轴齿轮常用的设计可分为不等顶隙收缩齿和等顶隙收缩齿两种，不等顶隙收缩齿的特点是齿轮副的顶隙由大端到小端逐渐减小，齿根圆角小，强度弱；等顶隙收缩齿的特点是齿轮的顶锥母线与配对齿轮的根锥母线始终平行，齿轮副的顶隙大小端相等，相比不等顶隙收缩齿齿根圆角有所增大，强度有所提高，但齿根圆角的大小仍然受限于小端，齿轮强度提升幅度受限。
[0003]现有的差速器中行星齿轮和半轴齿轮的设计无论采用不等顶隙收缩齿或者等顶隙收缩齿，齿根圆角的提升均有限，导致锥齿轮的强度无法进一步提升。无法满足新能源汽车轻量化、高强度的需求。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，一方面，本专利技术公开了一种差速器直齿锥齿轮结构，所述差速器直齿锥齿轮结构包括相互啮合的直齿锥齿轮，直齿锥齿轮的齿根圆角采用全圆弧设计；
[0005]所述直齿锥齿轮的齿根角设有齿根角增量，齿根角增量应使直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处重合度大于或者等于1
[0006]进一步的，所述直齿锥齿轮包括半轴齿轮和行星齿轮；
[0007]所述半轴齿轮上设有半轴齿轮盘，半轴齿轮盘上设有圆周阵列分布的半轴齿轮齿，相邻半轴齿轮齿之间设有半轴齿轮齿根，半轴齿轮齿根处的齿根圆角采用全圆弧设计；
[0008]所述行星齿轮上设有行星齿轮盘，行星齿轮盘上圆周阵列设有行星齿轮齿，行星齿轮齿之间设有行星齿轮齿根，行星齿轮齿根处的齿根圆角采用全圆弧设计。
[0009]进一步的，所述半轴齿轮包括半轴齿轮大端和半轴齿轮小端，所述半轴齿轮大端设有半轴齿轮大端加强筋，所述半轴齿轮小端设有半轴齿轮小端加强筋；
[0010]所述行星齿轮包括行星齿轮大端、行星齿轮小端，所述行星齿轮大端设有行星齿轮大端加强筋，所述行星齿轮小端设有行星齿轮小端加强筋。
[0011]另一方面，本专利技术公开了一种差速器直齿锥齿轮结构设计方法，所述设计方法包括：采用全圆弧结构设计相互啮合的直齿锥齿轮的齿根圆角；
[0012]设定直齿锥齿轮的齿根角增量，齿根角增量应使直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处重合度大于或者等于1，并根据直齿锥齿轮的齿数、大端齿根高、外锥距、分锥角、齿宽、大端齿顶圆直径、大端分度圆直径和大端基圆直径，获取直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处的重合度；
[0013]基于直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处的重合度，判断齿根角增量设计是否合理。
[0014]进一步的，所述直齿锥齿轮包括半轴齿轮和行星齿轮；
[0015]在所述设定直齿锥齿轮的齿根角增量之前，设定直齿锥齿轮球面半径系数和差速器计算扭矩，并根据直齿锥齿轮球面半径系数和差速器计算扭矩获取直齿锥齿轮外锥距；
[0016]设定行星齿轮的齿数，并根据行星齿轮的齿数获取半轴齿轮和行星齿轮的分锥角；
[0017]根据直齿锥齿轮的分锥角、齿数和外锥距，获取直齿锥齿轮的大端模数；
[0018]设定直齿锥齿轮的压力角、径向变位系数、齿顶高系数和顶隙系数，并根据直齿锥齿轮的压力角、径向变位系数、齿顶高系数和顶隙系数、大端模数和分锥角，获取直齿锥齿轮的大端齿顶高、大端齿根高、大端齿顶圆直径、大端齿根圆直径和大端基圆直径。
[0019]进一步的，所述获取直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处的重合度具体包括：
[0020]设定直齿锥齿轮的齿宽，并根据齿宽、大端齿顶圆直径、顶锥角、齿顶角、外锥距、分锥角、大端基圆直径和基圆角，获取直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处的啮合齿顶圆直径、啮合分度圆直径和啮合基圆直径；
[0021]根据啮合齿顶圆直径、分锥角、啮合分度圆直径和啮合基圆直径，获取直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处的当量齿顶圆直径、当量分度圆直径、当量基圆直径和当量啮合长度；
[0022]根据直齿锥齿轮的齿数、分锥角、当量分度圆直径、当量啮合长度和压力角，获取直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处的当量齿数、当量模数和重合度。
[0023]进一步的，所述获取直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处的啮合齿顶圆直径、啮合分度圆直径和啮合基圆直径具体包括：
[0024]根据直齿锥齿轮的齿宽W、大端齿顶圆直径d
a
、顶锥角δ
a
和齿顶角θ
a
计算得到啮合齿顶圆直径；计算公式如下：
[0025][0026]式中，d'
a
为直齿锥齿轮的啮合齿顶圆直径；
[0027]根据直齿锥齿轮的齿宽W、外锥距Re和分锥角δ计算得到啮合分度圆直径；计算公式如下：
[0028][0029]式中，d
e
'为直齿锥齿轮的啮合分度圆直径；
[0030]根据直齿锥齿轮的齿宽W、大端基圆直径d
b
、分锥角δ和基圆角θ
b
计算得到啮合基圆直径；计算公式如下：
[0031][0032]式中，d
b
'为直齿锥齿轮的啮合基圆直径。
[0033]进一步的，所述获取直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处的当量齿顶圆直径、当量分度圆直径、当量基圆直径和当量啮合长度具体包括：
[0034]根据啮合齿顶圆直径d'
a
和分锥角δ计算得到啮合位置处的当量齿顶圆直径；计算公式如下：
[0035][0036]式中，d
av
为啮合位置处的当量齿顶圆直径；
[0037]根据上式求得行星齿轮啮合位置处的当量齿顶圆直径d
av2
；半轴齿轮啮合位置处的当量齿顶圆直径d
av1
；
[0038]根据啮合分度圆直径d
e
'和分锥角δ计算得到啮合位置处的当量分度圆直径；计算公式如下：
[0039][0040]式中，d
ev
为啮合位置处的当量分度圆直径；
[0041]根据啮合基圆直径d
b
'和分锥角δ计算得到啮合位置处的当量基圆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种差速器直齿锥齿轮结构，其特征在于，包括相互啮合的直齿锥齿轮，直齿锥齿轮的齿根圆角采用全圆弧设计；所述直齿锥齿轮的齿根角设有齿根角增量，齿根角增量应使直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处重合度大于或者等于1。2.根据权利要求1所述的一种差速器直齿锥齿轮结构，其特征在于，所述直齿锥齿轮包括半轴齿轮(1)和行星齿轮(2)；所述半轴齿轮(1)上设有半轴齿轮盘，半轴齿轮盘上设有圆周阵列分布的半轴齿轮齿，相邻半轴齿轮齿之间设有半轴齿轮齿根(12)，半轴齿轮齿根(12)处的齿根圆角采用全圆弧设计；所述行星齿轮(2)上设有行星齿轮盘，行星齿轮盘上圆周阵列设有行星齿轮齿，行星齿轮齿之间设有行星齿轮齿根(15)，行星齿轮齿根(15)处的齿根圆角采用全圆弧设计。3.根据权利要求2所述的一种差速器直齿锥齿轮结构，其特征在于，所述半轴齿轮(1)包括半轴齿轮大端(3)和半轴齿轮小端(4)，所述半轴齿轮大端(3)设有半轴齿轮大端加强筋(13)，所述半轴齿轮小端(4)设有半轴齿轮小端加强筋(7)；所述行星齿轮(2)包括行星齿轮大端(5)、行星齿轮小端(6)，所述行星齿轮大端(5)设有行星齿轮大端加强筋(17)，所述行星齿轮小端(6)设有行星齿轮小端加强筋(8)。4.一种差速器直齿锥齿轮结构设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：采用全圆弧结构设计相互啮合的直齿锥齿轮的齿根圆角；设定直齿锥齿轮的齿根角增量，齿根角增量应使直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处重合度大于或者等于1，并根据直齿锥齿轮的齿数、大端齿根高、外锥距、分锥角、齿宽、大端齿顶圆直径、大端分度圆直径和大端基圆直径，获取直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处的重合度；基于直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处的重合度，判断齿根角增量设计是否合理。5.根据权利要求4所述的结构设计方法，其特征在于，所述直齿锥齿轮包括半轴齿轮(1)和行星齿轮(2)；在所述设定直齿锥齿轮的齿根角增量之前，设定直齿锥齿轮球面半径系数和差速器计算扭矩，并根据直齿锥齿轮球面半径系数和差速器计算扭矩获取直齿锥齿轮外锥距；设定行星齿轮(2)的齿数，并根据行星齿轮(2)的齿数获取半轴齿轮(1)和行星齿轮(2)的分锥角；根据直齿锥齿轮的分锥角、齿数和外锥距，获取直齿锥齿轮的大端模数；设定直齿锥齿轮的压力角、径向变位系数、齿顶高系数和顶隙系数，并根据直齿锥齿轮的压力角、径向变位系数、齿顶高系数和顶隙系数、大端模数和分锥角，获取直齿锥齿轮的大端齿顶高、大端齿根高、大端齿顶圆直径、大端齿根圆直径和大端基圆直径。6.根据权利要求5所述的结构设计方法，其特征在于，所述获取直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处的重合度具体包括：设定直齿锥齿轮的齿宽，并根据齿宽、大端齿顶圆直径、顶锥角、齿顶角、外锥距、分锥角、大端基圆直径和基圆角，获取直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处的啮合齿顶圆直径、啮合分度圆直径和啮合基圆直径；
根据啮合齿顶圆直径、分锥角、啮合分度圆直径和啮合基圆直径，获取直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处的当量齿顶圆直径、当量分度圆直径、当量基圆直径和当量啮合长度；根据直齿锥齿轮的齿数、分锥角、当量分度圆直径、当量啮合长度和压力角，获取直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处的当量齿数、当量模数和重合度。7.根据权利要求6所述的结构设计方法，其特征在于，所述获取直齿锥齿轮从大端到小端齿宽的三分之二啮合位置处的啮合齿顶圆直径、啮合分度圆直径和啮合基圆直径具体包括：根据直齿锥齿轮的齿宽W、大端齿顶圆直径d
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘蕾，朱增辉，刘召磊，
申请(专利权)人：一巨自动化装备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：