[其他]环形齿轮/小齿轮设计

说明书

本发明涉及重载传动轴用环形齿轮/小齿轮的传动齿轮组设计，更具体地说，涉及到一族或一列这样的齿轮组设计，其中所包括的唯一的一个环形齿轮装置可同特殊设计的小齿轮系列中的任何一个结合使用，而此系列中的每个部件都采用一个具有不同齿数的小齿轮。

在既有工艺中，利用小齿轮/环形齿轮的齿轮组之重载传动轴的直角传动系列已属周知，例如可以参看美国专利号：3265173、4018097、4046210、4050534和4263834、其中所公开的内容已吸收入本专利说明书中作为参考。这类齿轮组通常为熟知的螺旋伞齿轮或准双曲面齿轮型。

对于设计出具有相似的最大转矩但有不同传动比的一系列或一族齿轮组也已经充分公知。例如，既有工艺中周知的一系列传动轴利用了齿数各不相同（即6、7、8与9）的一系列小齿轮，以啮合节径（即16-1/2英寸）与齿数（即39）已给定的一系列环形齿轮，用来提供多种输入轴对输出轴之比（6.50∶1;5.57∶1;4.88∶1以及4.33∶1）。

在设计这样的一系列或一族齿轮组时，每种比值都用到了唯一的一个经特殊设计而有同一特定结构的小齿轮恰当啮合的环形齿轮。恰当地啮合就是说，要在传动与从动（即传动与惰力运动）两种运行方式中，于额定载荷下的一段允许时间内以最低噪声工作。例如，设计成与7齿小齿轮恰当啮合的39齿环形齿轮（即“7/39”环形齿轮），就不同于设计成与8齿小齿轮恰当啮合的39齿环形齿轮（即“8/39”，环形齿轮），而且也不会恰当地啮合6、8或9齿的小齿轮。

尽管既有工艺的环形齿轮/小齿轮之齿轮组族或系列中各齿轮组是以一种非常满意的方式运行，但这种设计与制造齿轮组的方法从经济上看是不合算的，特别是对于那些较大型而制造成本又较高的环形齿轮，这种不合算反映在与重载传动轴有关的体积、各种尺寸与比例上（这就是说，传动轴用到了重型运货车、不在公路上运输的施工运载工具等等）。

本发明通过下述措施使既有工艺的上述缺点得以克服或最小化，即提供一族或一系列环形齿轮/小齿轮之齿轮组的齿轮齿设计，可使一公用的例如一种16-1/2英寸39齿的环形齿轮，恰当地啮合例如从6齿、7齿、8齿和9齿的小齿轮中任选的一种，而给出一族或一系列只需要一个环形齿轮和一批小齿轮的齿轮组（即6/39、7/39、8/39与9/39）。

上述目的是依下述方法实现的，即选取一族环形齿轮/小齿轮的齿轮组，其中包括一尺寸（例如16-1/2英寸节径）与齿数（例如39）经选定的环形齿轮，以及一批（通常为3或4个）不同齿数，例如6、7、8与9）的小齿轮，后者与前者啮合并确定出可选择的一列比值（分别为6/39，7/39，8/39与9/39或6.50∶1，5.57∶1，4.88∶1与4.33∶1）。然后选择一基本比齿轮组，例如可选7/39或6/39的齿轮组。如下面将会讨论到的，在从优选定的实施例中， 采用了具有齿数最少或齿数与最少者紧邻的小齿轮的齿轮组。常规设计的或基本是常规设计的基本比环形齿轮，此时将用作为这族齿轮组的公用环形齿轮。也将用到常规设计的基本比小齿轮。这一族中的其余小齿轮然后将按照特定的方式，通过修正基圆锥直径（以获得一恒定系列的压力角，传动的与惰力运动的）、齿根锥角和/或齿面角，而据传统设计加以修正。如所周知，基圆锥直径等于节径乘以压力角的余弦。

在非真实渐开线型齿轮装置，例如Formate型齿轮装置中，对刀片的几何构型和/或切削机械装置作了调整，以便获得所需的压力角。

因此，本发明的一个目的即在于提供一种重载传动轴的环形齿轮/小齿轮之齿轮组的轮齿设计准则，允许将一个公用环形齿轮与一系列不同齿数的小齿轮结合使用，便于较经济地生产齿轮组系列。

本发明之上述目的和其他之目的与优点，可通过对照附图来详细阅读本说明书而弄清。

图1为采用了环形齿轮/小齿轮传动齿轮组的，一种典型的既有工艺中重载传动轴的部分剖面图。

图2A与2B分别说明既有工艺中螺旋伞与准双曲面环形齿轮/小齿轮的传动齿轮组。

图3示明了一种典型的伞形齿轮组，并指出了参数名称。

图4示明了一组典型的相啮合的齿轮齿，并说明了另一些参数名称。

图5是本发明中的环形齿轮/小齿轮的齿轮组系列之示意图。