[发明专利]一种差速器直齿锥齿轮结构及其设计方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

发明内容

针对上述问题，一方面，本发明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；

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

进一步的，所述直齿锥齿轮包括半轴齿轮和行星齿轮；

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；

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。

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；

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。

另一方面，本发明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；

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。

进一步的，所述直齿锥齿轮包括半轴齿轮和行星齿轮；