[發明專利]一對相互嚙合的齒輪及其齒廓設計方法

有效

• 申請號: 201210278298.3
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN102777570A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 王建;羅善明
• 申請（專利權）人: 廈門理工學院
• 主分類號: F16H55/17
• 分類號: F16H55/17;F16H55/08
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 麻艷

技術領域

本發明屬于機械傳動的技術領域，尤指涉及具有特殊形狀嚙合線的一對相互嚙合的齒輪及其齒廓設計方法。

背景技術

嚙合線就是在恒定坐標系下兩相互嚙合的齒輪齒廓瞬時接觸點的軌跡，它決定或影響著齒輪傳動的運動學特征，而嚙合線形狀與齒輪齒廓曲線具有一一對應的關系。在傳統的齒輪設計技術中，一般是先給出齒輪齒廓的形狀，再根據齒輪嚙合原理去研究其嚙合特性，包括其嚙合線形狀等。如漸開線齒輪的嚙合線為直線，擺線齒輪的嚙合線為圓弧等。現有技術中，齒輪的齒廓形狀通常為漸開線、圓弧等規則形狀，所形成的嚙合線的形狀也多為直線、圓弧線等規則形狀。但是在某些特殊場合，根據嚙合要求，可能需要特殊形狀的嚙合線，例如拋物線形的嚙合線。然而，以傳統的齒輪制造技術，根本無法制作出具有特殊嚙合線的齒輪，這些都制約了齒輪傳動技術的發展。

資料表明，有臺灣學者Zhanghua?Fong提出一種齒廓主動設計理念，即先根據傳動要求給出其嚙合線方程，再去研究其齒廓形狀。本案即是根據這一設計理念，研究一種具有特殊嚙合線的齒輪齒廓及其設計方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種具有拋物線形狀的嚙合線的一對相互嚙合的齒輪。

本發明所要解決的另一技術問題在于提供一種具有拋物線形狀嚙合線的一對相互嚙合齒輪的齒廓設計方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術解決方案是：

采用上述方案后，由于本發明

附圖說明

圖1是本發明齒輪嚙合線在第一象限的示意圖；

圖2是本發明齒輪嚙合線在第三象限的示意圖；

圖3是本發明實施例齒輪1和2的嚙合示意圖；

圖4是本發明實施例齒輪1和2的齒廓示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳述。

本發明所揭示的是一對相互嚙合的齒輪，兩齒輪的嚙合線形狀為拋物線。

進一步的，可以通過改變第一象限拋物線參數k₁的值，改變齒輪1分度圓以上部分和齒輪2分度圓以下部分的齒廓形狀。可以通過改變第三象限拋物線參數k₂的值，改變齒輪1分度圓以下部分和齒輪2分度圓以上部分的齒廓形狀。

本發明還揭示上述具有拋物線嚙合線的相互嚙合的齒輪齒廓的設計方法，其包括下述步驟：

第一步，確定嚙合線為拋物線的方程：

在固定坐標系∑（X₀,?O₀,?Y₀）下，拋物線在第一象限的方程可表示為：

????????????????????????????????方程（1）

方程中：p₁為：拋物線的焦點到其準線的距離，為O₀M與軸的夾角，O₀為坐標原點，M為拋物線上任意一點；當時，，；F為拋物線的焦點，其坐標為（0，p₁/2）；如圖1所示，圖中：為FM與軸的夾角；

在三角形O₀MF中，利用正弦定理，可推導出以為參數的拋物線方程為：

??????????????????????????????????????????方程（2）

令，其中是無量綱的量，大小等于圖1中直線O₀F的長度；為齒輪2的分度圓半徑；表示與齒輪2的分度圓半徑的比值。

拋物線方程可表示為

?????????????????????????????????????????方程（3）

同理，如圖2所示，拋物線在第三象限的方程為：

???????????????????????????????????????方程（4）

其中，令，是無量綱的量，大小等于圖2中直線O₀F的長度；為齒輪1的分度圓半徑；表示與齒輪1的分度圓半徑的比值。