[发明专利]齿轮传动系统

说明书

技术领域

本发明涉及齿轮传动系统。更具体地，本发明涉及齿轮传动系统，其包括至少两个齿轮，所述齿轮具有齿，齿的齿廓由预定接触线确定。

背景技术

齿轮传动系统用来借助于相继地接合齿而传递运动。在机器操作期间，一个齿轮的齿的一个齿面与另一个齿轮的齿的一个齿面啮合。为了在齿轮的齿之间获得最佳的啮合，齿轮的齿的齿廓通常被优化。在过去，已经充分地研究了齿廓优化，以优化啮合齿轮之间的齿接触，这导致不同的已知齿廓优化方法。

例如，在Hlebanja等人的SI21810中，描述了一种具有S形齿轮的内齿轮对，其包括具有内齿1的齿轮和具有外齿2的齿轮，其特征是侧向齿廓与弯曲的半对称S形配合轨道或接触线5相符（参见图1）。配合轨道或接触线5的几何形状由其中心中的倾斜度αC=20°+/-2°以及中心和端部之间的增大的弯曲因素而确定。通常的且预定的是在配合开始处的点A、在配合末端处的点E和配合曲线的中心，该中心与齿轮对的运动学极点C重合。在一侧上配合开始点A和配合最终点E与在另一侧上蜗轮齿轮的中心9之间的距离对应于模数值。点A和E与齿轮的竖向对称轴线10的距离取决于角度αE=38°+/-1°，该角度是直线E-C或另一侧上的直线A-C与蜗轮齿轮9的对称轴线之间的结果。

另一个例子可见于EP0974016，其公开了一种包括一对齿轮的齿轮系统（参见图2）。第一齿轮11的齿廓具有三个部分：凹形部分11b，其设置在第一齿轮11的齿根中；凸形部分11c，其设置在第一齿轮10的齿顶中；以及过渡区域11a，其设置在凹形部分11b和凸形部分11c之间。相似地，匹配齿轮12的齿廓具有三个部分：凹形部分12b，其设置在匹配齿轮12的齿根中，与第一齿轮11的齿廓的凸形部分11c共轭；凸形部分12c其设置在匹配齿轮12的齿顶中，与第一齿轮11的齿廓的凹形部分11b共轭；以及过渡区域12a，其设置在凹形部分12b和凸形部分12c之间。齿轮对11、12可以被设计成使得沿着过渡区域11a、12a在啮合的齿之间不接触。

上述方法的缺陷在于，它们仅仅能够优化一个齿接触，即齿的一个齿面。因此，这些方法可能不太适合于空转齿轮，即与两个其它齿轮相互作用的齿轮。空转齿轮的齿在也被称为第一齿面的一侧上与另一个第一齿轮的齿接触，在也被称为第二齿面的另一侧上与另一个第二齿轮的齿接触。空转齿轮的齿的第一齿面可能承受与齿的第二齿面不同的载荷分布。例如，在包括用于与太阳轮和环齿轮相互作用的行星齿轮的行星齿轮单元的情况下，行星齿轮齿的在太阳轮一侧处的齿面承受与行星齿轮齿的在环齿轮一侧处的齿面不同的载荷分布。

从而，当在空转齿轮上实施如上所述的已知的齿廓优化方法时，它们将仅仅能够优化空转齿轮的齿的第一齿面与另一个齿轮的齿之间的接触，从而其它的齿接触仍然可能存在缺陷。

其缺陷可能例如在于，这可能例如由于小的齿根强度而限制了齿轮传动系统的容许转矩。这可能还针对齿轮传动系统的动力学特性具有缺陷。

在上述两个例子中，齿廓具有凸形/凹形几何形状。另外，不对称的齿廓的例子也是已知的。这种不对称齿轮以及如何设计这些齿廓的一个例子可见于Alexander Kapelevich的“Geometry and design of involute spur gears with a symmetric teeth（具有不对称齿的渐开线正齿轮的几何结构和设计）”。本文中所述的方法基于以下的考虑。第一个考虑是，对于外部齿轮，提出较大的压力角度用于驱动齿侧但不用于非工作齿侧。第二个考虑是，不对称齿轮的参数由任何生成齿条参数独立地限定。相反，生成齿条参数的选择是基于不对称齿轮合成的结果。用于小齿轮和齿轮的生成齿条参数独立地优化，通常它们是不同的。

再者，与上述方法类似，该方法仅仅能够优化一个齿接触，即齿的一个齿面，从而可能不太适合于空转齿轮。

发明内容

本发明提供一种齿轮传动系统，其至少包括第一和第二圆柱齿轮。每个圆柱齿轮包括多个齿，第一圆柱齿轮的齿具有第一齿面，根据预定的第一接触线，该第一齿面用于与第二圆柱齿轮的齿的第一齿面接触或匹配。第一和第二圆柱齿轮中每个的齿的第一齿面具有由预定的第一接触线确定的齿廓，或换言之具有齿形状和齿特性。

根据本发明的实施例，预定的第一接触线可以是连续的接触线，这指的是其应当满足连续功能要求。