活动齿轮及相啮合的齿轮组.pdf

本发明公开了一种活动齿轮及相啮合的齿轮组，包括轮体，其特征在于设有滚齿和滚齿定位环，所述轮体圆周上均布设有弧形凹槽，弧形凹槽中设有滚齿，所述滚齿经轮体外周设有的滚齿定位环与轮体的弧形凹槽活动配合，上述所述的活动轮体和被动齿轮体构成相啮合的齿轮组，本发明由于采用上述结构，具有结构新颖、工作噪音低、磨损小、使用寿命长、传递扭矩大等优点。

权利要求书
1.  一种活动齿轮，包括轮体，其特征在于设有滚齿和滚齿定位环，所述轮体圆周上均布设有弧形凹槽，弧形凹槽中设有滚齿，所述滚齿经轮体外周设有的滚齿定位环与轮体的弧形凹槽活动配合。

2.  根据权利要求1所述的一种活动齿轮，其特征在于所述滚齿采用球形滚齿，所述滚齿中部活动的卡在滚齿定位环表面均匀设有的通孔中并经定位在轮体的弧形凹槽内。

3.  根据权利要求1所述的一种活动齿轮，其特征在于所述滚齿采用圆柱形滚齿，所述圆柱形滚齿两端分别与轮体两端设有的滚齿定位环活动连接。

4.  根据权利要求1所述的一种活动齿轮，其特征在于所述滚齿采用圆锥形滚齿，所述圆锥形滚齿两端分别与轮体两端设有的滚齿定位环活动连接。

5.  根据权利要求3所述的一种活动齿轮，其特征在于所述圆柱形滚齿两端设有球头，所述圆柱形滚齿两端经球头与滚齿定位环活动连接。

6.  一种相啮合的齿轮组，其特征在于包括由上述权利要求1、2、3、4、5中的任意一种所述的活动轮体和被动齿轮体，所述被动齿轮体外周圆周阵列有弧形槽，所述弧形槽的弧形面与滚齿的接触面相配合，所述活动齿轮体经滚齿与被动齿轮体的弧形槽相啮合，被动齿轮体通过活动轮体中的滚齿传递动力。

说明书活动齿轮及相啮合的齿轮组
技术领域
本发明涉及机械传动部件技术领域，具体地说是一种用于传动的活动齿轮及球形齿轮组。
背景技术
众所周知，齿轮是依靠齿的啮合传递扭矩的轮状机械零件，已广泛应用于各个工业产品中。现有技术中，齿轮上每个齿的齿廓一般由齿根面、与齿根面每侧光滑连接的一个齿形面，以及与齿形面连接的顶圆柱面构成。齿形面上各个部分的压力角相同，这样，当与啮合齿轮进入啮合时，会因直接接触而产生碰撞，导致啮合噪音大、磨损大、使用寿命低。
所谓齿轮噪音准确地应称为齿轮传动噪音，是指啮合的齿轮对或齿轮组在传动时，由于相互的碰撞或摩擦激起齿轮体振动而辐射出来的噪声，渐开线齿轮为了减少噪声，通常需要对齿轮的加工精度、原材料、热处理等方面都要进行严格的控制，因此，导致加工成本大大提高、工人的技能要求也很高。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构新颖、工作噪音低、磨损小、使用寿命长、传递扭矩大的活动齿轮及相啮合的齿轮组。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种活动齿轮，包括轮体，其特征在于设有滚齿和滚齿定位环，所述轮体圆周上均布设有弧形凹槽，弧形凹槽中设有滚齿，所述滚齿经轮体外周设有的滚齿定位环与轮体的弧形凹槽活动配合，以利于在啮合过程中通过滚齿与相啮合的被动齿轮体形成滚动接触，达到了摩擦力小、噪音低、使用寿命长的作用。
本发明所述滚齿可采用球形滚齿，所述滚齿中部活动的卡在滚齿定位环表面均匀设有的通孔中并经定位在轮体的弧形凹槽内，以利于滚齿在啮合过程中与相啮合的被动齿轮体形成滚动接触，达到摩擦力小、噪音低、使用寿命长的作用。
本发明所述滚齿也可采用圆柱形滚齿，所述圆柱形滚齿两端分别与轮体两端设有的滚齿定位环活动连接，以达到摩擦力小、噪音低、使用寿命长、传递更大扭矩的作用。
本发明所述滚齿还可以采用圆锥形滚齿，所述圆锥形滚齿两端分别与轮体两端设有的滚齿定位环活动连接，以达到摩擦力小、噪音低、使用寿命长、传递更大扭矩、适应不同轴交角的需求的作用。
本发明还可在所述圆柱形滚齿两端设有球头，所述圆柱形滚齿两端经球头与滚齿定位环活动连接，以利于应用在可换挡的设备上。
一种相啮合的齿轮组，其特征在于包括由上述所述的活动轮体和被动齿轮体，所述被动齿轮体外周圆周阵列有弧形槽，所述弧形槽的弧形面与滚齿的接触面相配合，以保证相啮合的齿轮间隙达到最小，所述活动齿轮体经滚齿与被动齿轮体的弧形槽相啮合，被动齿轮体通过活动轮体中的滚齿传递动力，避免了现有技术中的两个齿轮相啮合时硬接触而产生的碰撞摩擦，大大降低了噪音、减少了磨损、提高了使用寿命，同时，齿轮间隙小，回程间隙就小，可实现有效的精密定位。
本发明由于采用上述结构，具有结构新颖、工作噪音低、磨损小、使用寿命长、传递扭矩大等优点。
附图说明  

图1是本发明球形滚齿的实施例结构示意图。
图2是本发明圆柱形滚齿的实施例结构示意图。
图3是图2的俯视图。
图4是本发明相啮合的齿轮组的结构示意图。
图5是现有技术的齿轮组的结构示意图。
图6是现有技术的相啮合的局部齿轮示意图。
图7是本发明相啮合的局部齿轮示意图。
附图标记：轮体1、滚齿2、滚齿定位环3、弧形凹槽4、弧形槽5、被动齿轮体6。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进一步说明：
如附图所示，一种活动齿轮，包括轮体1，其特征在于设有滚齿2和滚齿定位环3，所述轮体1圆周上均布设有弧形凹槽4，弧形凹槽4中设有滚齿2，所述滚齿2经轮体1外周设有的滚齿定位环3与轮体1的弧形凹槽4活动配合，以利于在啮合过程中通过滚齿2与相啮合的被动齿轮体形成滚动接触，达到了摩擦力小、噪音低、使用寿命长的作用。
本发明所述滚齿2可采用球形滚齿，所述滚齿2中部活动的卡在滚齿定位环3表面均匀设有的通孔中并经定位在轮体1的弧形凹槽4内，以利于滚齿2在啮合过程中与相啮合的被动齿轮体形成滚动接触，达到摩擦力小、噪音低、使用寿命长的作用。
本发明所述滚齿2也可采用圆柱形滚齿，所述圆柱形滚齿两端分别与轮体1两端设有的滚齿定位环3活动连接，以达到摩擦力小、噪音低、使用寿命长、传递更大扭矩的作用。
本发明所述滚齿2还可以采用圆锥形滚齿，所述圆锥形滚齿两端分别与轮体1两端设有的滚齿定位环3活动连接，以达到摩擦力小、噪音低、使用寿命长、传递更大扭矩、适应不同轴交角的需求的作用。
本发明还可在所述圆柱形滚齿2两端设有球头，所述圆柱形滚齿2两端经球头与滚齿定位环3活动连接，以利于应用在可换挡的设备上。
一种相啮合的齿轮组，其特征在于包括由上述所述的活动轮体1和被动齿轮体6，所述被动齿轮体6外周圆周阵列有弧形槽5，所述弧形槽5的弧形面与滚齿2的接触面相配合，以保证相啮合的齿轮间隙达到最小，所述活动齿轮体1经滚齿2与被动齿轮体6的弧形槽5相啮合，被动齿轮体6通过活动轮体1中的滚齿2传递动力，由于主动轮与被动轮之间通过活动轮齿圆弧连接，有效的减少了相互的碰撞和摩擦，从而大大减少了传动噪音，同时，齿轮间隙小，回程间隙就小，可实现有效的精密定位。
本发明以滚柱类型的活齿和现有的齿轮为例对比分析：
本发明取活齿滚柱的直径为齿轮分度圆弦齿厚的0.84倍，可以做到活齿齿数为齿轮齿数的2倍，为了让活齿有运动的空间，并能存储润滑油，有利于减少磨擦和磨损，取活齿柱窝直径为活齿滚珠直径的1.05~1.1倍，传递运动时，在力的作用下，滚柱在球窝内发生滑移、滚动等运功，提高啮合的重合度，减少单滚柱受力，提高运动的平稳性。
通常，齿轮设计时需要计算齿根弯曲强度和齿面的疲劳强度，工作时本发明的活齿滚柱嵌入到两轮上的半圆柱窝形成的滚柱空洞中间，传递运动和动力，渐开线齿轮全齿高为2.25倍的模数，故伸出部分较长，受力可以看作悬臂梁，承受弯曲力矩，可能发生齿根断裂和折断；而由于滚柱活齿伸出部分较短，整个活齿受到轮窝的包裹，不能当作悬臂梁分析，因此不需要校荷弯曲强度，也不太可能发生齿根断裂；
分析接触疲劳强度时，主要根据赫兹接触理论计算齿面接触应力，赫兹线接触理论中接触宽度中心最大接触应力为：

其中Q为接触力，n为和齿轮材料有关的系数，l为接触线长度，为尺宽，为曲率和；

因是线接触所以有；
对于现有的齿轮来说各点曲率是变化的，如附图6所示，、都大于零，为凸面接触；如附图7所示，对于活齿，由此得出，，所以其要比齿轮的小的较多，因此本发明的活齿齿面的疲劳强度比普通齿轮大很多，因此抗疲劳能力更强。
本发明经反复测试、分析和实验，本发明所述齿轮组产生的间歇性高噪声现象极少，能很好的改善工作环境，大大降低了生产成本，且经试验表明，在传动功率相同的情况下，本发明所述的齿轮组尺寸会比传统的齿轮组减少20%，在尺寸相同的情况下，本发明所述齿轮传动的扭矩会比传统齿轮增加15%，这样可以使减速箱等齿轮机构的结构更加紧凑，提高工作效率，降低生产成本。
本发明在安装时，将一活动齿轮体1安装在主动轴上，被动齿轮体6安装在与主动轴相平行的被动轴上，且活动齿轮体1经滚齿2与被动齿轮体6相啮合，运行时，活动齿轮体1通过外部的滚齿2将动力传递给被动齿轮体6，在传递动力过程中，由于滚齿2的滚动，抵消了活动齿轮体1与被动齿轮体6之间带来的硬摩擦，大大降低了噪音，减少了磨损，提高了使用寿命，同时，还传递了更大的扭矩。
本发明由于采用上述结构，具有结构新颖、工作噪音低、磨损小、使用寿命长、传递扭矩大等优点。