[發明專利]一種凹、凸環面漸開線齒輪及其設計、加工方法

有效

• 申請號: 201210081587.4
• 申請日: 2012-03-26
• 公開（公告）號: CN102588558A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 劉雷;黃因慧;田宗軍;沈理達;劉志東
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F16H55/17
• 分類號: F16H55/17;F16H55/08;B23F5/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

本發明涉及一種齒輪及其設計方法、加工方法，尤其是一種齒頂曲面和齒根曲面為凸環面或凹環面的一部分的齒輪及其設計、加工方法。

背景技術

漸開線齒輪傳動是世界上應用最廣泛的齒輪傳動，具有傳動比恒定，齒廓間正壓力方向不變，運動可分，加工便捷等許多優點。因此，盡管漸開線齒廓曲線從問世至今已有200多年的歷史，但目前它仍然是應用最廣的齒廓曲線。但是，漸開線齒輪傳動對諸如軸線平行度誤差、軸交角誤差、軸交錯誤差和錐頂點位置誤差等較為敏感，因而常出現齒輪副邊緣接觸，輪齒干涉，壓力角變化等現象，產生傳動誤差增大，傳動比不恒定，承載能力下降等問題。

日本K.?Mitome等（K.?Mitome,?T.?Okuda,?T.?Ohmachi,?T.?Yamazaki.Development?of?a?new?hobbing?of?spherical?gear[J].Journal?of?Japan?Society?Mechanical?Engineering,?2000,66?(6)?:1975-1980）提出的球面齒輪的特征是齒頂曲面和齒根曲面為球面的一部分，該球面是圓心位于齒輪軸線的圓弧繞齒輪軸線旋轉一周形成，而本發明提出的環面漸開線齒輪的齒面特征不同于這種球面齒輪：齒頂曲面和齒根曲面為環面的一部分，環面是由圓弧繞齒輪軸線旋轉一周形成。環面漸開線齒輪的尺寸范圍更為廣泛，而且最大齒寬可達到球面齒輪的最大齒寬。

發明內容

本發明針對上述的不足提供了一種凹、凸環面漸開線齒輪及其設計、加工方法。

本發明采用如下技術方案：

本發明所述的一種凹、凸環面漸開線齒輪，所述的凹、凸環面漸開線齒輪的齒頂曲面與齒根曲面為環面的一部分，環面由圓弧繞齒輪軸線旋轉一周形成，輪齒的端截面齒廓曲線是漸開線，齒形以齒寬中點對稱分布。

本發明所述的凹、凸環面漸開線齒輪，所述的齒寬的截面內凸環面漸開線齒輪的分度圓齒厚由齒寬中部向兩端逐漸減小，齒頂厚由齒寬中部向兩端逐漸增大。

本發明所述的凹、凸環面漸開線齒輪，所述的齒寬的截面內凹環面漸開線齒輪的分度圓齒厚由齒寬中部向兩端逐漸增大，而其齒頂厚由齒寬中部向兩端逐漸減小。

本發明所述的凹、凸環面漸開線齒輪的設計方法，設計方法如下：

1）、根據參數確定坐標系，其中x軸，y軸分別為齒輪的對稱軸；

2）、凸環面漸開線齒輪根據如下公式：

計算得出各端截面的齒頂高系數；

根據如下公式計算得出漸開線齒輪的最少齒數：

3）、凹環面漸開線齒輪根據如下公式：

計算得出各端截面的齒頂高系數；

再次通過如下公式計算得出漸開線齒輪的最少齒數：

公式中R是齒頂曲面在平面內的投影圓弧的半徑；r_c是分度環面投影圓弧的半徑；是距x軸為y的端截面的齒頂高系數；z是環面漸開線齒輪的齒數；z_min是環面漸開線齒輪的最少齒數；m是環面漸開線齒輪的模數；α_n是滾刀法向壓力角；α_t是端截面的壓力角。

本發明所述的凹、凸環面漸開線齒輪設計方法的加工方法，在滾齒機上加工凹、凸環面漸開線齒輪時，滾刀從毛坯兩端沿其軸向與徑向同時作進給加工運動，并保證滾刀軸心的運動軌跡是一段與毛坯環面同心的圓弧。

有益效果

本發明的齒輪構成的三種齒輪傳動形式，既可用于平行軸傳動，又可用于小軸交角相交軸傳動，作平行軸傳動時允許較大的軸線偏轉安裝誤差，作相交軸傳動時，允許軸交角動態變化，兩種情況下都可保持傳動比恒定，輪齒不干涉。

利用本發明的設計方法，把環面漸開線齒輪離散成許多微小錐度漸開線齒輪，進行環面漸開線齒輪的幾何參數設計，其過程簡便、易行。

采用本發明的加工方法，環面漸開線可以實現展成加工，特別是可以實現展成磨齒加工。因此加工精度高，加工成本低，可加工齒面硬度高。大大提高了齒輪的運動平穩性，承載能力和使用壽命。

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附圖說明

圖1是本發明的凸環面漸開線齒輪實體圖；

圖2是本發明的凹環面漸開線齒輪實體圖；

圖3是本發明的凹環面漸開線齒輪—凸環面漸開線齒輪傳動實體圖；