[實用新型]變齒高齒輪

無效

• 申請號: 200720131057.0
• 申請日: 2007-12-17
• 公開（公告）號: CN201190777Y
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 李釗剛
• 申請（專利權）人: 寶鋼集團蘇州冶金機械廠
• 主分類號: F16H55/17
• 分類號: F16H55/17;F16H55/08
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 何朝旭

技術領域

本實用新型涉及一種齒輪，尤其是一種漸開線齒輪的改進，屬于機械傳動技術領域。

背景技術

漸開線齒輪是在各種齒輪傳動中應用最廣泛的一種齒輪。從上個世紀八十年代以來，采用滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪已經日漸取代正火或調質處理滾齒的軟齒面和中硬齒面齒輪，成為當今齒輪技術發展的主趨勢。

漸開線齒輪的基本參數有壓力角、齒頂高系數、頂隙系數、齒頂圓角系數等。為了刀具的統一，國內外都制訂有漸開線齒輪基本齒廓的標準。對于20°、25°壓力角的齒輪，其頂隙系數、齒頂圓角系數可能有變化，但齒頂高系數都等于1。對不同加工工藝制造的齒輪，其頂隙系數、齒頂圓角系數也可能有變化，但齒頂高系數也都等于1。長期以來，齒輪的所有設計計算都遵循此據。

以下以20°壓力角的齒輪為例(壓力角為25°可以類推)。

圖1為調質或正火處理滾齒的軟齒面和中硬齒面齒輪的基本齒廓。圖1中，α-壓力角，α＝20°；

???????ha-齒頂高，ha＝han*·m；

???????m-模數，對斜齒輪為法向模數；

???????han*-齒頂高系數，han*＝1；

???????h′-工作高度，h′＝2han*·m；

???????c-頂隙，c＝c_n*·m；

???????c_n*-頂隙系數，c_n*＝0.25；

???????h-全齒高，h＝2.25m；

???????p-齒距，p＝πm；

???????ρ_f-齒根圓角半徑，ρ_f≈0.38m。

圖2為滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪的基本齒廓。

圖2中，α-壓力角，α＝20°；

???????ha-齒頂高，ha＝han*·m；

???????han*-齒頂高系數，han*＝1；

???????ha0-齒根高(包括頂隙)，ha0＝1.4m；

???????c-頂隙，c＝c_n*·m；

???????c_n*-頂隙系數，c_n*＝0.4；

???????h-全齒高，h＝2.40m；

???????p-齒距，p＝πm；

???????α_F-過度刃壓力角；

???????u_F-挖根量；

???????ρ_f-齒根圓角半徑，ρ_f≈0.39m。

齒頂高系數決定了齒輪輪齒承載面高度，影響端面重合度ε_α，以及承載能力和噪聲。

以上兩種基本齒廓的共同點是：齒頂高系數han*＝1，齒頂高和齒根高(不包括頂隙)相等，工作高度h’＝2han*·m，一對相嚙合齒輪的齒頂高系數相等。

在長期無數次沿常規的應用中，人們由于忽略了某些問題，因此使得可以加大的端面重合度沒能加大，可以提高的承載能力沒能提高，可以降低的噪聲沒能降低。

按傳統的設計方法，齒頂圓的尺寸公差一般是按h9～h11設計的。采用滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪時，由于存在熱處理變形，熱處理后，齒頂圓都有不同程度地漲大。為了保證設計尺寸，熱處理后，要對漲大的齒頂圓進行車或磨加工。而要加工掉的是硬度為HRC58～HRC62的一層硬化層，不但要花費很多工時，而且因斷續切削，會嚴重損傷機床和刀具，同時，齒頂的硬化層車掉后，對強度也會產生一定的不利影響。(參見圖4中滲碳淬火齒輪熱處理后齒頂圓加工與不加工兩種情況齒頂滲碳層變化的對比示意)。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：針對以上現有技術存在的缺點，在不改變現有工藝手段和加工條件的前提下，提出一種變齒高齒輪，從而顯著提高嚙合齒輪端面重合度和承載能力，降低運轉噪聲。進一步還可以在熱后不加工齒頂圓，節約工時，提高齒頂強度。

申請人經過長期研究和審慎思考，認識到：以下兩個方面的問題被長期忽視：

1)、齒輪加工生成的可用齒廓長度大于實際嚙合使用的有效齒廓長度，即加工生成的漸開線齒廓有一段長度(對大齒輪來說，這段長度往往很可觀)使用時沒有用到而造成浪費(參見圖3)。圖3中，h_AF-齒輪加工生成的可用齒廓長度；h_AE-齒輪實際嚙合使用的有效齒廓長度。