[发明专利]一种设有多段微锥柱面内孔的行星齿轮及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及齿轮传动技术领域，具体涉及一种设有多段微锥柱面内孔的行星齿轮及其设计方法。

背景技术

行星齿轮传动在各种机械中有非常广泛的应用，发挥着越来越大的作用。具有相对重量轻、体积小、传动比范围大、输出扭矩大、制造精度高、承载能力高、效率高、运转平稳、噪声低、性能安全、适应性强等特点，兼具功率分流、多齿啮合独用的特性，广泛应用于冶金、矿山、起重、工程机械、电力、能源、石油化工、建筑机械、轻工、交通运输、兵器和航空航天等等工业部门。其中行星减速机以其体积小，传动效率高，减速范围广，精度高等诸多优点，而被广泛应用于伺服、步进、直流等传动系统中，并大量用来更换或者替换老式圆柱齿轮减速机产品；行星齿轮变速器在陆用、航海、航空等交通运输工具中得到广泛应用。

行星齿轮传动通常包括行星齿轮、行星架、行星轮轴、太阳齿轮和齿圈等，为了结构紧凑、减少零部件并减轻重量以降低成本，行星架与行星轮轴通常设计制造为悬臂式，行星轮轴和行星齿轮内孔之间为滚针轴承。但安装在悬臂行星轮轴上的行星齿轮在实际运行中承受较重载荷，悬臂行星轮轴会产生一定的弯曲弹性变形，行星齿轮内孔表面与多排滚针之间接触面积会减小而导致接触压力分布偏载，影响行星齿轮的运转平稳性，使行星齿轮内孔和滚针之间在转动过程中产生不良摩擦，并导致局部发热，而滚针轴承的润滑和冷却条件本身因空间限制而有限，从而必然减小了滚针和内孔表面的表面接触疲劳寿命。同时悬臂行星轮轴产生弯曲弹性变形，限制了行星轮轴的长度而导致行星齿轮齿厚较窄，降低了行星齿轮承载能力。由此可见，现有悬臂式行星齿轮设计需进一步改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种设有多段微锥柱面内孔的行星齿轮及其设计方法，以解决内孔表面和滚针之间压力偏载的问题，能保持行星齿轮的运转平稳，可减少齿轮内孔和滚针之间在转动过程中的不良摩擦，减少了局部发热弊端，增长了滚针和内孔表面的表面接触疲劳寿命。

本发明是这样实现的，一种设有多段微锥柱面内孔的行星齿轮其行星齿轮设置在行星架上，其中通过滚针贯穿有行星轮轴；所述行星齿轮设置有齿轮内孔，所述齿轮内孔为有多段微锥柱面内孔。

进一步的，所述齿轮内孔从靠近行星架的一端到远离行星架的另一端的内径逐渐增大，前一段微锥柱面内孔的大头与后一段微锥柱面内孔的小头相连接，且内径相一致。

一种设有多段微锥柱面内孔的行星齿轮的设计方法，包括：

1)、第一段微锥柱面内孔小头内径设计为行星轮轴直径加上两倍滚针直径加上滚针与行星轴承之间的游隙值；

2)、第一段微锥柱面内孔大头内径设计为内孔小头内径加上大头端的挠度值，挠度值按挠度方程V＝-qx²/24EI*(x²-4Lx+6L²)计算得出；其中V为大头端的挠度值，q为均布线荷载标准值(k N/m)，x为大头端到行星轮左端面的距离，E为钢的弹性模量,E＝2100000N/mm²，I为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm⁴)，L为行星轮的宽度；

3)、第二段微锥柱面内孔小头就是第一段微锥柱面内孔大头，内径一致；

4)、第二段微锥柱面内孔大头内径设计为该段内孔小头内径加上该段内孔大头端的挠度值，挠度值按2)中的挠度方程V＝-qx²/24EI*(x²-4Lx+6L²)计算得出；

5)、依次类推，第n段微锥柱面内孔小头就是前一段的微锥柱面内孔大头，内径一致，第n段微锥柱面内孔大头尺寸设计为该段内孔小头尺寸加上该段内孔大头端的挠度值，挠度值按2)中的挠度方程V＝-qx²/24EI*(x²-4Lx+6L²)计算得出。

发明的有益效果：

1.本发明能符合安装在悬臂行星轮轴上的行星齿轮实际运行工况下的重载需要；

2.在齿轮受载、悬臂行星轮轴弯曲弹性变形后其内孔表面与多排滚针之间接触面积均匀、压力分布均匀，从而避免了内孔表面和滚针之间压力偏载的影响，能保持行星齿轮的运转平稳，可减少齿轮内孔和滚针之间在转动过程中的不良摩擦，减少了局部发热弊端，增长了滚针和内孔表面的表面接触疲劳寿命；

3.在原尺寸上能设计更长的行星轮轴，加宽行星齿轮齿厚，能大幅提升行星齿轮的承载能力；具有良好的应用前景。

附图说明