雙漸開線齒輪制造技術

本發明專利技術公開了一種雙漸開線齒輪，所述齒輪輪齒的工作齒廓包括兩段或三段平滑連接的漸開線；其特征在于，所述齒輪輪齒位于齒頂部的工作齒廓為外凸型的第一漸開線部，位于齒根部的工作齒廓為內凹型的第二漸開線部。本發明專利技術具有適應性強，互換性好，降低了雙漸開線齒輪的制造難度；使用時能夠增大齒廓的接觸面積，接觸應力小，接觸強度較高不易點蝕失效，能夠提高使用壽命等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及機械傳動中齒輪傳動
，特別的涉及一種雙漸開線齒輪。
技術介紹
機械傳動是指利用機械方式傳遞動力和運動的傳動，常用機械傳動系統的的類型 有齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、帶傳動、鏈傳動、輪系等。其中，齒輪傳動是機械傳動中應用最 廣的一種傳動形式。它的傳動比較準確，效率高，結構緊湊，工作可靠，壽命長。齒輪傳動時， 兩輪齒廓必須符合下述條件："兩輪齒廓不論在任何位置接觸，過接觸點的公法線必須過 連心線上的定點C一一節點。"這就是圓形齒輪的齒廓嚙合基本定律。能滿足該定律的曲 線有很多，實際上還要考慮制造、安裝和承載能力等方面的要求，一般只采用漸開線、擺線 和圓弧等幾種曲線作齒輪的工作齒廓，其中大部分為漸開線齒廓。 漸開線齒輪具有可分性、互換性、適應性、制造方便等特點，得到了廣泛應用，逐漸 占據齒輪傳動機構的統治地位。但由于漸開線齒輪是凸凸共輒齒廓曲線，嚙合傳動中是凸 凸齒廓接觸，接觸應力大，齒輪接觸強度低，在解決大傳動比問題時多采用大正變位齒廓， 壓力角增大，彎曲應力和接觸應力隨之增加。為提高接觸強度、抗彎強度，對齒輪制造材料 和制造精度有更高的要求，增大了制造成本，同時沒有解決根本問題。對于重載大功率、大 負荷傳動，漸開線齒輪點蝕破壞和斷齒失效，壽命極短，可靠性低，維護費用大，是漸開線齒 輪的致命缺陷。 而圓弧齒輪是兩段同向圓弧凸凹齒廓接觸，接觸面積大，應力分散，接觸應力小， 接觸強度高，不易點蝕破壞失效影響使用壽命。但是，兩齒輪的中心距精度要求高，沒有可 分性、適應性，并制造困難。 如何找到一種能夠將漸開線齒廓與圓弧齒廓的優點結合在一起的齒廓曲線，使其 傳動時既具有可分性、互換性、適應性、制造方便等特點，又具有凸凹齒廓接觸，接觸面積 大，應力分散，接觸應力小，接觸強度高，不易點蝕破壞失效等優點，成為亟待解決的問題。
技術實現思路
針對上述現有技術的不足，本專利技術所要解決的技術問題是：如何提供一種具有可 分性，互換性較好，適應性強，制造方便；傳動時接觸面積大，應力分散，接觸應力小的雙漸 開線齒輪。 為了解決上述技術問題，本專利技術采用了如下的技術方案： -種雙漸開線齒輪，所述齒輪輪齒的工作齒廓包括兩段或三段平滑連接的漸開 線；其特征在于，所述齒輪輪齒位于齒頂部的工作齒廓為外凸型的第一漸開線部，位于齒根 部的工作齒廓為內凹型的第二漸開線部。 由該雙漸開線齒輪組成的齒輪副嚙合時，其中一個齒輪的齒頂部的外凸型第一漸 開線部與另一個齒輪的齒根部的內凹型第二漸開線部為凸凹配合。這樣，增加了傳動過程 中齒廓接觸的面積，接觸應力小，不易點蝕失效，提高使用壽命。同時，采用漸開線齒廓，使 得雙漸開線齒輪具有漸開線齒輪的可分性，即齒輪副的傳動比與基圓半徑成反比，與兩輪 的實際中心距沒有關系。這樣，使得雙漸開線齒輪的適應性強，互換性好，降低了雙漸開線 齒輪的制造難度。 進一步的，所述第二漸開線部的極坐標函數表達式為： inv a k= tan a k- a k 其中：rk為第二漸開線部上任意點到齒輪軸心的距離，r 3為第二漸開線部的基圓 半徑，ak為齒廓對應點的壓力角，β ,為齒廓任意點螺旋角； 所述極坐標函數表達式中，還包括以下表達式： rs= r f+ P f (1-sin a t) 其中：rf為齒根圓半徑，P f為滾刀刀尖圓弧半徑，a t為齒輪分度圓端面壓力角。 進一步的，所述齒輪的輪齒的工作齒廓還包括位于齒根的過渡曲線，所述過渡曲 線的上端與第二漸開線部的下端平滑連接，過渡曲線的下端與齒根圓相切；所述過渡曲線 上任意點（X，y)滿足以下曲線方程： 所述計算式中，％為滾刀移動方向的垂直線和滾刀刀尖圓弧中心點與齒輪中心 的連線之間的夾角。 綜上所述，本專利技術具有可分性，適應性強，互換性好，降低了雙漸開線齒輪的制造 難度；使用時能夠增大齒廓的接觸面積，接觸應力小，不易點蝕失效，能夠提高使用壽命等 優點。【附圖說明】 圖1為本專利技術齒輪基圓內漸開線形成過程原理圖（圖中水平向右的箭頭是滾刀運 動方向）。 圖2為本專利技術齒輪基圓內漸開線齒廓起始點示意圖。 圖3為采用本專利技術雙漸開線齒輪嚙合傳動的結構示意圖。 圖4為本專利技術雙漸開線齒輪所采用的滾刀結構示意圖。 圖5為圖3中大齒輪根部嚙合接觸起始圓的結構示意圖。 圖6為反向漸開線齒廓齒厚計算原理示意圖。 圖7為齒輪不發生根切的原理示意圖。 圖8為雙漸開線齒輪根部漸開線起始點的結構示意圖。 圖9為小齒輪根部與大齒輪頂部嚙合接觸點的結構示意圖。 圖10為單負變位齒輪嚙合傳動重合度計算原理示意圖。 圖11為雙負變位漸開線齒輪嚙合傳動的結構示意圖。【具體實施方式】 下面結合附圖對本專利技術作進一步的詳細說明。 具體實施時：如圖1和圖2所示，加工時，根據變位原理，將滾刀向基圓內延伸。齒 輪以角速度ω旋轉，滾刀上以直線速度^向前移動，滾刀刀尖圓弧中心始終沿一條直線移 動，Vk= Corbs，相當于齒輪與滾刀作純滾動，刀尖圓弧中心點的軌跡就是一條漸開線，其基 圓半徑等于齒根圓半徑rf與滾刀刀尖圓弧半徑P f之和，即rbs=rf+P f，刀尖圓弧中心點 移動的直線就是齒輪基圓內的第二漸開線的發生線，第二漸開線基圓相切。當滾刀滾切齒 輪時，以齒輪基圓為分界線，分別以半徑為rbs的基圓與半徑為r b的基圓作相反方向的漸開 線展成運動，得到內、外兩條相反的漸開線，即位于齒輪基圓外的第一漸開線和位于齒輪基 圓內的第二漸開線。 滾刀刀尖的橫截面為一個半徑為Pf的圓弧，滾刀的切肩點位于刀尖圓弧上。過 滾刀刀尖圓弧中心點0作滾刀上刀齒切削邊PZ的垂線與刀齒切削邊相交于P點，由于刀齒 切削邊PZ與滾刀刀尖圓弧相切，則P點即為二者的相切點，同時P點為滾刀刀齒切削邊的 最高點。當采用展成法進行滾齒加工時，滾刀刀尖總是向遠離齒輪中心方向移動，但P點始 終與齒輪基圓內齒廓相接觸，這也是滾刀在齒輪基圓內曲線的實際切削的切削點，因此，齒 輪基圓內的齒廓曲線是由P點在切削運動中形成的軌跡。因滾刀只是平行移動，刀齒切削 邊最高點P不會變化，因此，P點的軌跡也是漸開線。此時，滾刀刀齒切削邊的垂線OP與發 生線之間的夾角等于滾刀端面齒形角a t，由于實際漸開線是P點在切削運動中的軌跡，則 齒輪中心點O2到P點運動方向的垂直距離為齒輪基圓內的第二漸開線的基圓半徑；稱為 內基圓半徑，用rs表示。貝IJ rs= r f+p f (1-sin a t) (I) 由于齒輪基圓內的第二漸開線與齒輪基圓外的第一漸開線由滾刀刀齒切削邊上 各個連續的切削點切削得到，同時滾刀刀尖圓弧起始切點與滾刀刀齒切削邊相切，因此第 一漸開線與第二漸開線也正好是方向相反光滑連接的漸開線曲線。 因滾刀刀尖必是一段圓弧，所以基圓內漸開線也有起始點，又由于滾刀刀齒有一 定厚度，因此齒根圓到漸開線起始段仍然有過渡曲線。 如圖1所示，圖中CC曲線就是過渡曲線，可以根據作圖證明過渡曲線是與滾刀刀 尖圓弧有關的橢圓弧曲線。 如圖2所示，圖2中的P點為齒輪基圓內第二漸開線的起始點，過P點作第二漸開 線的法線與Y軸相交于匕點，即節點。同時與內基圓相切與N點，則P ;N = rssin a t，其中 at為滾刀齒形角。圖中α ,是起始點P的壓力角。 由圖可知： PN = 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雙漸開線齒輪，所述齒輪輪齒的工作齒廓包括兩段或三段平滑連接的漸開線；其特征在于，所述齒輪輪齒位于齒頂部的工作齒廓為外凸型的第一漸開線部，位于齒根部的工作齒廓為內凹型的第二漸開線部。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：譚富春，
申請(專利權)人：重慶百花園齒輪傳動技術研究所，
類型：發明
國別省市：重慶;85