[實用新型]一種圓弧拋物線分階式斜齒輪

有效

• 申請號: 201721117427.5
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN207111885U
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 高艷娥;譚為民;王崢榮;張春;馬永昌
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: F16H55/17
• 分類號: F16H55/17;F16H55/08;G06F17/50
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司11129
• 代理人: 謝殿武

技術領域

本實用新型涉及齒輪傳動技術領域，特別涉及一種圓弧拋物線分階式斜齒輪。

背景技術

生產和科技的發展，對齒輪的性能提出了越來越高的要求。凹凸點接觸齒輪相對于漸開線齒輪具有更高的承載能力，獲得了廣泛的研究，其中單圓弧齒輪和雙圓弧齒輪的研究更為廣泛。在相同條件下，雙圓弧齒輪同時接觸的點數要高于單圓弧齒輪，減小了每個接觸點的平均載荷，雙圓弧齒輪的綜合承載能力比單圓弧齒輪提高了40％以上，在工藝上，雙圓弧齒輪只需要一把滾刀就可以加工一對嚙合齒輪，工藝簡單，降低了生產成本。

雙圓弧齒輪的嚙合齒廓為凸圓弧齒廓與凹圓弧齒廓的點接觸嚙合，其嚙合近似純滾動，齒輪跑合之后，接觸點由于受壓和彈性變形擴展成接觸面，接觸強度大幅增加，為便于跑合，圓弧齒輪一般為軟齒面或中硬齒面齒輪。跑合將增加企業的制造成本，并且在實際應用中，硬齒面相對于軟齒面和中硬齒面具有更高的接觸強度和承載能力。因此就需要對現有的齒輪進行改進，使其在初始制造時能具有多點接觸的特性，以減少跑合時間，甚至無需跑合即能達到使用要求，使得點接觸的齒輪傳動也可設計為硬齒面，降低企業的生產制造成本。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種圓弧拋物線分階式斜齒輪，該斜齒輪的基本齒廓采用分階式齒形，在齒高中部凸、凹齒廓間有分階圓弧齒廓曲線，避免跑合之后在此處發生接觸，通過改變凹齒廓部分與凸齒廓部分齒厚的比值，增大齒根處的齒厚，可以提高輪齒的彎曲強度；斜齒輪在嚙合時為凹凸點接觸，當縱向重合度大于1時，同時具有四個或四個以上的接觸點，減少了每點的平均載荷，齒輪的接觸強度高、承載能力大，傳動效率高、潤滑效果好，減少跑合了時間，甚至無需跑合即能達到使用要求，使得點接觸的齒輪傳動也可設計為硬齒面，降低企業的生產制造成本。

本實用新型的圓弧拋物線分階式斜齒輪，所述斜齒輪的基本齒廓采用分階式齒形，包括工作齒廓和非工作齒廓，所述工作齒廓包括凸圓弧齒廓曲線段和凹拋物線齒廓曲線段，所述非工作齒廓包括分階圓弧齒廓曲線段和齒根圓弧齒廓曲線段，所述凸圓弧齒廓曲線段與分階圓弧齒廓曲線段光滑連接，所述分階圓弧齒廓曲線段與凹拋物線齒廓曲線段連接，所述凹拋物線齒廓曲線段與齒根圓弧齒廓曲線段連接。

進一步，所述凸圓弧齒廓曲線段設在節線上方，所述凹拋物線齒廓曲線段設在節線下方。

進一步，所述斜齒輪的一對輪齒在嚙合過程中，凸齒面和凹齒面上分別有兩個接觸點，所述凸齒面是由凸圓弧齒廓曲線段形成的嚙合齒面，所述凹齒面是由凹拋物線齒廓曲線段形成的嚙合齒面。

進一步，所述凸圓弧齒廓曲線段的外端位于所述斜齒輪的齒頂圓上，所述凸圓弧齒廓曲線段的內端與分階圓弧齒廓曲線段的外端重合，所述分階圓弧齒廓曲線段的內端與凹拋物線齒廓曲線段的外端重合，所述凹拋物線齒廓曲線段的的內端與齒根圓弧齒廓曲線段的外端重合，所述齒根圓弧齒廓曲線段的內端位于所述斜齒輪的齒根圓上。

進一步，所述凸圓弧齒廓曲線段的方程C₁、分階圓弧齒廓曲線段的方程C₂、凹拋物線齒廓曲線段的方程C₃和齒根圓弧齒廓曲線段的方程C₄分別為：

其中，ρ、ρ_j和ρ_f分別為曲線段C₁、C₂和C₄的圓弧半徑；t為曲線段的自變量參數；在y_n公式中，“±”或上面的符號表示左側齒廓曲線段，下面的符號表示右側齒廓曲線段；(0,l)、(e_j,l_j)和(e_f,l_f)分別為曲線段C₁、C₂和C₄的圓心坐標；p為曲線段C₃的參數；α₁和α₂為接觸點P₁和P₂的壓力角；θ_j為拋接觸點與拋物線頂點之間的夾角；L為拋物線頂點到曲線段C₁圓心的距離，m_n為齒輪的法面模數。

進一步，所述斜齒輪齒面的方程∑為：