[發(fā)明專利]一種航天用泵的輕量化漸開線齒廓構造及其逆向設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010053463.X
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111442074B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設計）人: 李玉龍;劉萍;范鈞;臧勇
• 申請（專利權）人: 宿遷學院
• 主分類號: F16H55/08
• 分類號: F16H55/08
• 代理公司: 宿遷市永泰睿博知識產權代理事務所(普通合伙) 32264
• 代理人: 孫麗麗

1.一種航天用泵的輕量化漸開線齒廓構造及其逆向設計方法，航天用漸開線齒輪泵包括主動輪和與其構成嚙合運動的完全相同的從動輪，所述主動輪和從動輪的輪廓為半齒輪廓通過鏡像操作后圓周陣列操作的構造設置，所述半齒輪廓由齒頂圓弧段12、頂過渡圓弧段23、漸開線輪廓段34、根過渡圓弧45，組成首尾相連的4段輪廓段；其中，漸開線輪廓段34位于基圓上的點稱為齒基點4，即此時的齒輪具有極限嚙合的能力；其中，所述齒頂圓弧段12的端點1位于齒對稱軸上，齒頂圓弧段12位于所述漸開線輪廓段34的外延伸漸開線上的端點稱之為齒頂點2，從而在極限嚙合能力的基礎，進一步實現(xiàn)形狀系數(shù)λ的最大化；其中，頂過渡圓弧段23由過齒頂點2、在齒頂點2處垂直于齒頂圓弧段12、過齒廓點3的三個幾何條件所唯一確定，頂過渡圓弧段23的構造是為了彼此間能完全避讓齒基點4，其中，所述根過渡圓弧45由過齒基點4、外切根圓于點5和圓心位于齒槽的對稱軸上的三個幾何條件所唯一確定；

其齒廓形狀和大小的逆向確定步驟如下：

步驟一、由漸開線輪廓段34的成形原理和齒基點4位于基圓上，得

其中，α為節(jié)圓壓力角，α₄為齒基點4處的壓力角，此時，漸開線輪廓段34具有輪廓上的極限位置；ε為齒輪傳動的重合度，z為齒數(shù)；

步驟二、由主動輪與從動輪完全相同時齒輪副的重合度定義，得漸開線輪廓段34上齒廓點3處的壓力角為

步驟三、由從動輪上齒頂點2恰好避讓主動輪上齒基點4的極限位置，得

其中，由漸開線成形原理，知

其中，α₂為齒頂點2處的壓力角，為以從動輪頂軸與主動輪根軸重合在中心連線上時為起始位置，到從動輪齒頂點2恰好避讓主動輪齒基點4的極限位置時齒輪所轉過的角度；σ為齒頂圓弧段12所對應的圓心角，即齒頂半角，考慮到該區(qū)域的徑向密封需要，具有一個下限值σ_min，τ為根過渡圓弧45所對應的圓心角；

又由齒頂點2位于漸開線輪廓段34的外延伸漸開線上，得

聯(lián)立式(3)～(5)的三個等式，可唯一求得α₂(ε，z)和σ(ε，z)；

步驟四、如σ(ε，z)≥σ_min，那么σ(ε，z)和α₂(ε，z)直接采用步驟三的計算值；否則，取σ(ε，z)＝σ_min，再有式(5)重新計算α₂(ε，z)；

步驟五、由漸開線的成形原理和形狀系數(shù)的定義，得最大化的形狀系數(shù)為

步驟六、由前述求得α₂、α₃和α₄＝0及頂過渡圓弧段23、根過渡圓弧45的構造方法，可完全確定出半齒輪廓的形狀，其大小取決于節(jié)圓半徑的大小，而節(jié)圓半徑的大小又取決于模數(shù)的大小；模數(shù)的大小則由不引起氣蝕的齒頂允許最大圓周速度和國標所規(guī)定的標準取值所共同確定，即

式中，v_max為齒頂允許的最大圓周速度，m/s；n為額定轉速，r/min；α_n＝20°為分度圓壓力角；SD()表示模數(shù)的國標所規(guī)定的標準取值；

步驟七、完全相同的主、從動輪所構成的齒輪副，其對應的變位方式為角度變位，則對應的變位系數(shù)x和齒頂高系數(shù)h為

則得模數(shù)m、齒數(shù)z、變位系數(shù)x和齒頂高系數(shù)h的齒輪基本參數(shù)。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種航天用泵的輕量化漸開線齒廓構造及其逆向設計方法，其特征在于：所述頂過渡圓弧段23和根過渡圓弧45形狀為過渡圓弧段，過渡圓弧段可使用簡單的鉆孔方法加工。