[發(fā)明專利]變螺旋角斜齒輪

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210426750.6
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN102913608A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金亭亭;馮蘭蘭;汪久根;吳長鴻
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué);浙江雙環(huán)傳動(dòng)機(jī)械股份有限公司
• 主分類號(hào): F16H55/17
• 分類號(hào): F16H55/17
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及斜齒輪，尤其是涉及一種變螺旋角斜齒輪。

背景技術(shù)

兩斜齒輪嚙合傳動(dòng)過程中，由于齒面的彈性變形，其接觸線變成帶狀接觸區(qū)，接觸區(qū)的表面承受接觸應(yīng)力。斜齒輪齒面接觸應(yīng)力過大往往會(huì)引起齒面接觸疲勞破壞，如齒面點(diǎn)蝕、齒面剝落等。因此如果能有效降低齒面接觸應(yīng)力，將在很大程度上延長齒輪的使用壽命。為此通常選用螺旋角較大的斜齒輪，但是這種增大其螺旋角的設(shè)計(jì)也較大幅度地增加了軸向力，勢必會(huì)影響軸承部件的工作性能。斜齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件為

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式（1）中，分別為齒輪1、齒輪2的法向模數(shù)。式（2）中分別為齒輪1、齒輪2的分度圓方向壓力角。式（3）中，分別為齒輪1和齒輪2的分度圓螺旋角，‘-’號(hào)用于外嚙合齒輪傳動(dòng)，‘+’用于內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)。

基于上述背景，如何設(shè)計(jì)斜齒輪，使接觸應(yīng)力減少的同時(shí)，盡可能減少軸承上的載荷是解決問題的關(guān)鍵。由式（1～3）可知，齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件并不要求沿齒寬方向螺旋角不變，而是可以變化的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種變螺旋角斜齒輪，其螺旋角隨齒寬方向可以發(fā)生變化。所述變化的螺旋角能減少齒面接觸應(yīng)力，有效提高齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度，減少軸向力的增加幅度，從而顯著延長齒輪的使用壽命，保證系統(tǒng)良好的工作性能。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的斜齒輪的螺旋角沿齒寬線性或非線性變化。

所述螺旋角其變化規(guī)律是隨齒寬遞增或遞減，兩個(gè)相嚙合的斜齒輪螺旋角變化規(guī)律一致，但方向相反，保證接觸線上各個(gè)接觸點(diǎn)兩齒輪的螺旋角分別相等。????

所述螺旋角其變化為～線性增大或～線性減少。

所述螺旋角其變化為～非線性增大或～非線性減少。

本發(fā)明具有的有益效果是：

1、斜齒輪的螺旋角隨齒寬逐漸增大過程中，接觸面的綜合曲率半徑及重合度增大，由此有效降低齒面接觸應(yīng)力，提高齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度，延長齒輪的使用壽命。

2、在合理的變化范圍內(nèi)，隨著螺旋角增大，斜齒輪嚙合時(shí)的接觸區(qū)及重合度增大，由此齒輪傳動(dòng)更加平穩(wěn)，降低噪音，保證齒輪本身正常工作。?

3、所述變螺旋角的設(shè)計(jì)使得斜齒輪的軸向力沿名義接觸線僅僅是逐漸增大，在一定程度上減小了軸向力合力的增加幅度，提高齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)整體工作性能。

附圖說明

圖1是螺旋角恒為的斜齒輪嚙合時(shí)接觸區(qū)示意圖。

圖2是螺旋角從到線性增大的斜齒輪嚙合時(shí)接觸區(qū)示意圖。

圖3是螺旋角從到線性減小的斜齒輪嚙合時(shí)接觸區(qū)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明的斜齒輪的螺旋角沿齒寬線性或非線性變化。

如圖1所示，螺旋角恒為的斜齒輪嚙合時(shí)，接觸區(qū)為寬度不變的帶狀區(qū)。

如圖2所示，斜齒輪螺旋角隨齒寬從～線性增大，嚙合時(shí)其接觸區(qū)隨螺旋角的增大而逐漸變寬，接觸區(qū)面積變大：

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?????????????????????????????????（5）

式（4）中，為接觸區(qū)某點(diǎn)處齒輪曲率半徑，?為斜齒輪分度圓直徑，為斜齒輪螺旋角。式（5）中，L為接觸線長度，“+”表示外嚙合，“-”表示內(nèi)嚙合，為法向載荷，、分別為兩斜齒輪接觸點(diǎn)處的曲率半徑，、分別是兩輪齒材料的彈性模量，、分別是兩輪齒材料的泊松比，為最大接觸應(yīng)力。

由公式（4）、（5）得，螺旋角的增加增大了接觸點(diǎn)曲率半徑，從而增大接觸區(qū)，減小接觸應(yīng)力。同時(shí)，螺旋角的增大也會(huì)提高齒輪的重合度，一對嚙合時(shí)間的增加等效于接觸線長度的增加，因此會(huì)降低接觸應(yīng)力。

另一方面，隨著螺旋角增加，軸向力增大：

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