[發明專利]端面圓弧與拋物線組合齒廓的圓弧齒線齒輪機構

在審

• 申請號: 202310372272.3
• 申請日: 2023-04-07
• 公開（公告）號: CN116498728A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 陳禎;肖小平;陳揚枝;楊輝;李穎淇
• 申請（專利權）人: 廣東海洋大學
• 主分類號: F16H55/17
• 分類號: F16H55/17;F16H55/08
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 孔燦

本發明提供一種端面圓弧與拋物線組合齒廓的圓弧齒線齒輪機構，包括小輪和大輪，小輪和大輪的端面齒廓曲線由端面工作齒廓曲線和齒根過渡曲線組成，小輪和大輪的端面齒廓曲線均左右兩側對稱；小輪和大輪的端面工作齒廓為端面圓弧與拋物線的組合齒廓；小輪和大輪的齒面具有圓弧齒線結構；小輪和大輪至少一對輪齒嚙合點位于節點以實現純滾動嚙合接觸，小輪和大輪相對轉動嚙合點形成嚙合線分別在小輪和大輪的齒面形成兩條接觸線。本發明的有益效果：基于嚙合點運動規律的主動設計，構造節點嚙合的接觸線，且接觸線在節圓柱面展開后為軸對稱的圓弧，接觸線上所有嚙合點的相對滑動速度理論值均為零，有效減小齒面間的相對滑動和摩擦磨損。

技術領域

本發明涉及傳動齒輪技術領域，尤其涉及一種端面圓弧與拋物線組合齒廓的圓弧齒線齒輪機構。

背景技術

齒輪廣泛應用于機器人關節減速機、汽車變速箱、風電齒輪箱、機床床頭箱等工業裝備，傳遞運動和動力，被視為機器中的“心臟”。目前常規的漸開線直齒輪、斜齒輪以及圓弧齒輪等平行軸圓柱齒輪傳動，均難以克服齒面相對滑動引發的摩擦磨損、膠合、塑性變形等傳動失效以及熱變形、振動、噪聲等問題。同時，齒輪潤滑系統增加了整機重量和成本，并且在高溫、低溫、高壓、真空、強輻射等極端環境，潤滑劑可能失效，其排放也對環境造成不可逆的污染。隨著智能制造產業的高速發展，常規的齒輪產品已經不能滿足汽車自動變速器、機器人減速器、風電齒輪箱以及高鐵軌道交通等高端裝備的精密傳動需求，高性能齒輪產品大量依賴進口。高性能齒輪設計制造技術已成為制約高端裝備制造領域發展的關鍵因素，而如何避免齒面相對滑動提升齒輪傳動性能是本領域亟需解決的關鍵問題之一。

為了解決上述平行軸齒輪傳動存在的種種問題，國內外研究人員相繼發明了單圓弧齒輪和雙圓弧齒輪和圓弧齒線圓柱齒輪，如申請號為202110318591.7的中國專利文獻公開了“一種雙圓弧少齒差減速傳動裝置及雙圓弧齒形成方法”，申請號為202123012746.9的中國專利文獻公開了“一種變雙曲圓弧齒線圓柱齒輪副結構”等。但是上述雙圓弧齒輪的小輪和大輪的齒廓是基于同一把滾刀由范成法切制而成，而且為了保證大小齒輪正確嚙合，滾刀齒廓兩個嚙合點的壓力角被設置為相等的值。因此，現有雙圓弧齒輪機構的局限性在于，由于限定了齒廓兩個嚙合點的壓力角相等，使得其結構并非最佳承載設計結構，在所裝備的機械裝備承擔重載傳動時，可能會導致輪齒折斷從而引發生成事故；上述雙曲圓弧齒線圓柱齒輪副齒面設計受到加工刀盤參數的限制，兩端齒頂會變尖，齒面有效接觸區域只集中在齒寬中心的有限區域，因此在應用于大載荷傳動時，存在輪齒折斷的風險，同時齒面相對滑動較大導致摩擦磨損嚴重。

發明內容

有鑒于此，為了解決現有技術中齒輪機構中齒面有效接觸區域只集中在齒寬中心的有限區域，存在輪齒折斷的風險，齒面相對滑動較大，摩擦磨損嚴重的問題，本發明的實施例提供了一種端面圓弧與拋物線組合齒廓的圓弧齒線齒輪機構。

本發明的實施例提供端面圓弧與拋物線組合齒廓的圓弧齒線齒輪機構，包括軸線平行的小輪和大輪組成的一對齒輪副，所述小輪和所述大輪之間純滾動嚙合傳動，所述小輪和所述大輪的端面齒廓曲線由端面工作齒廓曲線和齒根過渡曲線組成，所述小輪和所述大輪的端面齒廓曲線均左右兩側對稱；所述小輪和所述大輪的端面工作齒廓為端面圓弧與拋物線的組合齒廓；所述小輪和所述大輪的齒面具有圓弧齒線結構；所述小輪和所述大輪至少一對輪齒嚙合點位于節點以實現純滾動嚙合接觸，所述小輪和所述大輪相對轉動嚙合點形成嚙合線分別在所述小輪和所述大輪的齒面形成兩條接觸線。

進一步地，所述小輪和所述大輪的齒面結構分別由各自的齒廓曲線隨接觸點沿接觸線運動形成，且接觸線沿所述小輪和所述大輪的節圓柱面展開后均為z軸對稱的圓弧。