变双曲圆弧齿线圆柱齿轮 |
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| 申请号 | CN201610667298.0 | 申请日 | 2016-08-15 | 公开(公告)号 | CN106438920A | 公开(公告)日 | 2017-02-22 |
| 申请人 | 四川大学; | 发明人 | 赵斐; 侯力; 常青林; 魏永峭; 罗岚; 吴阳; 陈忠敏; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种 齿轮 ——变双曲圆弧齿线圆柱齿轮及一种用大刀盘加工该齿轮的加工工艺方法。该齿轮结构主要包括：齿轮实体（1）、齿轮 轮齿 （2）、轮齿凹面（3）、轮齿凸面（4）、凹面过渡圆（5）、凸面过渡圆（6）、轮齿顶面（7）、凹/凸面齿线（8/8’）、轮齿前/后端面（9/10）、凹/凸面中截面齿廓线（11/11’）、凹面前/后端面齿廓线12/12’）、凸面前/后端面齿廓线（13/13’）。所述变双曲圆弧齿线圆柱齿轮安装时对中心距不敏感，在传动时无轴向 力 且具有更长的 接触 线，有利于提高齿轮副的承载能力。所述大刀盘加工方法，刀盘半径远大于所加工齿轮的齿宽，能加工出 啮合 良好的成对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种新型齿轮，其结构主要包括：齿轮实体（1）、齿轮轮齿（2）、轮齿凹面（3）、轮齿凸面（4）、凹面过渡圆（5）、凸面过渡圆（6）、轮齿顶面（7）、凹/凸面齿线（8/8’）、轮齿前端面（9）、轮齿后端面（10）、凹/凸面中截面齿廓线（11/11’）、凹面前/后端面齿廓线（12/12’）、凸面前/后端面齿廓线（13/13’），其特征在与由其够成的齿轮传动副承载能力大、传动效率高、平稳性好、噪声低、无轴向力。 |
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| 说明书全文 | 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮技术领域[0001] 在第一方面本发明属于机械传动领域，尤其涉及一种变双曲圆弧齿线圆柱齿轮及加工该齿轮的大刀盘加工齿轮的工艺方法，特别是一种承载能力大、传动效率高、平稳性好、噪声低、无轴向力的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮。所述齿轮的轮齿具有凹凸两个齿面，齿面上沿齿宽方向的截线为圆弧线，且在轮齿的中间截面上其齿廓线为渐开线，且从轮齿中截面到两端面的各截面轮廓线为均匀过渡的双曲线的包络线，轮齿具有关于中截面对称的几何特性。 [0002] 在第二方面本发明还涉及加工上述齿轮的大刀盘加工工艺方法，特别是该加工方法中，所用刀盘半径相对于齿宽足够大。 背景技术[0003] 齿轮是机械工业中常用的传动装置，具有传动平稳，效率高，承载能力大等优点，被广范应用于汽车、变速器、船舶、航空飞机、轨道交通等机械工程领域中。但随着各工程领域的不断发展，对齿轮的综合性能更提出了更高的要求。 [0004] 现阶段的齿轮传动系统中，直齿轮、斜齿轮及人字齿轮等是较常见的轮齿形式, 但是采用这几种齿线的齿轮传动副都存在一些明显的缺陷。直齿轮在齿轮啮合过程中，轮齿是沿着整个齿宽同时啮入和啮出的, 轮齿受到的载荷呈现较大的突变,在啮合过程容易产生冲击和振动。斜齿轮接触线与轴线不平行，传动时会产生轴向分力，轴系结构复杂，摩擦损失增大。人字齿轮齿轮中间有退刀槽，增加了设备的总体尺寸和材料消耗量。同时，在装配时，其对称度很难保证，其中一个齿轮必须采用浮动支承，容易引起偏载和浮动齿轮轴向窜动，增加啮合振动，进而加速传动副的失效。 [0005] 本发明的目的是针对上述齿轮在齿轮传动中存在的不足提供一种新颖独特的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮，特别是一种承载能力大、传动效率高、平稳性好、噪声低、无轴向力的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮，同时提供一种高效率的该种齿轮的大刀盘加工工艺方法。该齿轮在传动中接触线比同参数直齿轮长，且结合其凹凸齿面的特点，其承载能力比直齿轮高，且其轮齿同人字齿一样，都具有关于且中截面对称的特性，在传动过程中避免了采用斜齿轮传动时的较大的轴向力，且该种齿轮加工方便，有更好的加工工艺，且在装配时由于其齿面为齿线为圆弧线的凹凸齿面，能实现自动对中，装配方便。 发明内容[0006] 为了克服直齿、斜齿、人字齿在加工生产及传动过程中的不足和问题，并尽量保留现有齿形传动过程中的优点，本发明的目的在于提供一种具有新型轮齿的齿轮，特别是一种承载能力高、传动效率高、平稳性好、噪声低、无轴向力、的新型齿轮——变双曲圆弧齿线圆柱齿轮，同时提供一种加工效率高、能面向制造的大刀盘加工工艺方法。 [0007] 本发明的技术方案是。 [0008] 一种新型齿轮——变双曲圆弧齿线圆柱齿轮，包含：齿轮实体（1）、齿轮轮齿（2）、轮齿凹面（3）、轮齿凸面（4）、凹面过渡圆（5）、凸面过渡圆（6）、轮齿顶面（7）、凹/凸面齿线（8/8’）、轮齿前端面（9）、轮齿后端面（10）、凹/凸面中截面齿廓线（11/11’）、凹面前/后端面齿廓线（12/12’）、凸面前/后端面齿廓线（13/13’）。 [0009] 进一步，所述齿轮轮齿的各相关特征，可由图4所示加工方法加工而成。刀具实体（14）均匀周向固定在刀盘（19）上，并同刀盘一起绕刀盘轴线旋转，于此同时齿轮工件（20）绕自身轴线转动（角速度大小为W2）并沿着水平方向移动（线速度大小为V2），特别是：若齿轮分度圆半径为R2，则V2= W2*R2。 [0010] 进一步，所述刀具实体端面为一等腰梯形，具有内外两个切削刃，切削交工时外切削刃（18）加工出齿轮凹面，内切削刃（17）加工出齿轮凸面。同时内外刃尖分别包络出齿轮的凸凹面过渡曲面，在实际生产建模中也可采用齿轮模数的0.38倍圆角来近似代替过渡曲面。 [0011] 进一步，在切削过程中由于刀具（14）绕刀盘（19）轴线旋转，变双曲圆弧齿线圆柱齿轮可看做是由与锥体（15/16）轴线平行的两个平面截两锥体相交部分所得实体包络而成。图4所示阴影部分为加工过程中凸面刀齿形成的切削面，为正锥（15）表面的一部分，特别地所述加工方法中刀盘半径R远大于齿轮工件宽B。 [0012] 进一步，所述刀具内外切削刃形成的凹凸包络面，分别为倒锥（16）、正锥（15）外表面的一小部分，都关于各自所在锥体的中截面对称，故所包络出的齿轮轮齿也关于轮齿中截面对称，由其构成的齿轮副在安装时能自动对中，传动时不会产生轴向力。 [0013] 进一步，所述齿轮的凹凸齿面，其中截面齿廓线为渐开线，其平行于中截面的各端面齿廓线为均匀变化的双曲线的包络线，而刀盘半径远大于齿宽，因此沿齿宽方向上的双曲线参数变化不大（很接近），由其构成的齿轮副在安装对中心距不敏感，便于安装。 [0015] 下面结合附图和实施实例对本发明做进一步详细说明。 [0016] 图 1 是本发明变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的轴测视图。 [0017] 图 2 是本发明变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的后端面视图。 [0018] 图 3 是本发明变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的前端面视图。 [0019] 图 4 是本发明变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的大刀盘加工工艺方法示意图。 |
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