一種具有新型齒廓曲線的齒輪制造技術

本實用新型專利技術公開了一種具有新型齒廓曲線的齒輪，該齒輪的齒頂部分齒廓曲線為凸形，齒根部分的齒廓曲線為凹形，齒輪副的嚙合齒對為凸凹弧嚙合，在以齒輪中心為原點的坐標系O-xy中，通過齒輪參數和齒廓曲線參數方程得到齒廓曲線，所述齒廓曲線經過對稱及旋轉變換后得到齒輪的端面輪廓，該齒輪形成的齒輪副相互共軛且為凸凹弧嚙合。本實用新型專利技術可用在較大載荷的齒輪傳動的齒廓設計中，齒輪的承載能力較漸開線大幅提高，利用齒條刀具或滾切加工時，加工刀具設計簡單，并只需加工出一把刀具即可。本實用新型專利技術還可用在齒數較少(z≤6)的少齒數齒輪副設計中，以提高其承載能力。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種新型齒廓曲線齒輪的設計，屬于齒輪齒形設計

技術介紹
一般齒輪的齒廓曲線都采用的是漸開線，這是由于漸開線具有傳力平穩、中心距可分和易加工等優點。但它的不足之處是齒輪副的承載能力有限，應用中提出了變位、修形等方法提高其承載能力，但是在一些特殊的傳動場合，仍不能滿足要求。針對上述提出的漸開線齒輪的不足，人們又探索設計了圓弧齒輪及雙圓弧齒輪，雙圓弧齒輪副嚙合為凸凹弧嚙合，接觸點處的綜合曲率小，接觸強度高，一定程度上提高了齒輪的強度。但雙圓弧齒輪存在需要跑和后才能滿足共軛嚙合、加工困難和對中心距誤差敏感等問題。
技術實現思路
針對上述問題，本技術的目的在于，克服現有齒廓曲線的不足，提供一種具有新型齒廓曲線的齒輪，具有本技術齒廓曲線的齒輪副適用于更大載荷或齒輪齒數較少等傳動機構中。為了解決上述技術問題，本技術提出的一種具有新型齒廓曲線的齒輪，該齒輪的齒頂部分齒廓曲線為凸形，齒根部分的齒廓曲線為凹形，齒輪副的嚙合齒對為凸凹弧嚙合，在以齒輪中心為原點的坐標系O-xy中，齒廓曲線參數方程為：x(t)=tsin(α+u)-λsin(ωt)cos(α+u)+rsinu-rucosuy(t)=tcos(α+u)+λsin(ωt)sin(α+u)+rcosu+rusinu(-πω≤t≤π/ω)]]>其中：α為壓力角，u=1rsinα(t+λω[tcos+λsin(ωt)sinα]cosωtsinα-λωcosαcosωt),ω=πcosαha*m,]]>為齒頂高系數，m為模數，r為齒輪節圓半徑，r＝m(z+x)，x為變位系數，λ為衍生系數，λ≠0，該衍生系數用于齒廓曲線的凸凹程度；所述齒廓曲線經過對稱及旋轉變換后得到齒輪的端面輪廓，該齒輪形成的齒輪副相互共軛且為凸凹弧嚙合。與現有技術相比，本技術的有益效果是：1.具有本技術齒廓曲線的齒輪副為凸凹弧嚙合的齒輪副，與漸開線齒輪相比提高了齒輪的齒面接觸疲勞強度，適合用在更大傳動載荷的場合。2.與漸開線齒輪相比，具有本技術齒廓曲線的齒輪，其齒輪嚙合的滑動率小，齒面不易發生磨損、膠合失效。3.具有傳統的雙圓弧齒輪的一些特性，但較雙圓弧齒輪傳動相比對中心距變化不敏感。4.具有本技術齒廓曲線的齒輪，尤其是少齒數齒輪副的承載能力得到了顯著提高。5.由于相互嚙合的具有本技術齒廓曲線的主、被動齒輪的齒廓曲線方程的表達式一致，可用一把齒條刀具或齒輪滾刀加工出一對能相互共軛的齒輪。6.另外，漸開線是本技術齒廓曲線的一種特殊情況。附圖說明圖1是本技術齒輪的齒廓曲線示意圖；圖2是具有本技術齒廓曲線的齒輪副示意圖；圖3是具有本技術齒廓曲線的少齒數齒輪副示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本技術進行詳細的描述，但不作為對本技術的任何限制。本技術是利用所給齒廓方程，設計時不僅需要選取普通齒輪參數，諸如：齒數、模數，壓力角和變位系數等，還需要設計選取衍生系數λ(λ＝0則為漸開線齒廓)，變量的增多可以有利于優化設計出特定條件下最優的齒輪副。如圖1所示，本技術一種具有新型齒廓曲線的齒輪，該齒輪的齒頂部分齒廓曲線為凸形，齒根部分的齒廓曲線為凹形，齒輪副的嚙合齒對為凸凹弧嚙合，主、被動齒輪嚙合副齒廓具有統一的齒廓曲線表達式，在以齒輪中心為原點的坐標系O-xy中，齒廓曲線參數方程為：x(t)=tsin(α+u)-λsin(ωt)cos(α+u)+rsinu-rucosuy(t)=tcos(α+u)+λsin(ωt)sin(α+u)+rcosu+rusinu(-πω≤t≤π/ω)]]>u=1rsinα(t+λω[tcos+λsin(ωt)sinα]cosωtsinα-λωcosαcosωt),ω=πcosαha*m,]]>r為齒輪節圓直徑，x為變位系數，λ為衍生系數，λ≠0，該衍生系數用于齒廓曲線的凸凹程度。實施例1中的有關參數是：將上述參數代入齒廓曲線參數方程得到如圖1所示的齒廓曲線，該齒廓曲線經過對稱及旋轉變換后得到從齒頂至齒根具有凸凹弧特征的齒輪的端面輪廓，用上述齒廓曲線參數方程可以設計出能夠相互共軛且為凸凹弧嚙合的齒輪副，如圖2所示。采用本技術中所特有的齒廓曲線參數方程，并選取相應的設計參數，設計齒輪的端面齒廓曲線即可得到具有新型齒廓曲線的齒輪，特別強調的是：本技術中引入衍生系數λ主要是考慮增強齒輪接觸疲勞強度，選取較大的衍生系數λ，可以進一步增強齒輪接觸疲勞強度。如圖3所示，實施例2是一少齒數齒輪的應用實例，該齒輪參數如下：m＝1.75，z1＝3，z2＝26，λ＝0.18，小齒輪變位系數x1＝0.8，大齒輪變位系數x2＝-0.8，α＝28°，c*＝0.25。同實施例1，最終得到能夠相互共軛且為凸凹弧嚙合并具有少齒數齒輪的齒輪副，由于少齒數齒輪齒數少、大變位及齒頂變尖的特性，齒廓曲線只用到本技術齒廓曲線的一部分。本技術具有新型齒廓曲線的齒輪設計中，首先，利用上述參數采用本技術中的齒廓曲線方程繪制出齒廓曲線；再根據無側隙嚙合條件及齒輪的對稱性繪制出齒輪齒廓曲線的另一半；利用輪齒在齒輪軸上均布的特性，采用坐標變換得到齒輪的端面齒廓。對齒輪的齒根過渡曲線，由齒輪加工方法和刀具共同確定，實施例中采用的是刀具齒角尖角包絡所得的齒根過渡曲線。盡管上面結合附圖對本技術進行了描述，但是本技術并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本技術的啟示下，在不脫離本技術宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本技術的保護之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有新型齒廓曲線的齒輪，該齒輪的齒頂部分齒廓曲線為凸形，齒根部分的齒廓曲線為凹形，齒輪副的嚙合齒對為凸凹弧嚙合，其特征在于：在以齒輪中心為原點的坐標系O?xy中，齒廓曲線參數方程為：x(t)=tsin(α+u)-λsin(ωt)cos(α+u)+rsinu-rucosuy(t)=tcos(α+u)+λsin(ωt)sin(α+u)+rcosu+rusinu(-π/ω≤t≤π/ω)]]>其中：α為壓力角，u=1rsinα(t+λω[tcosα+λsin(ωt)sinα]cosωtsinα-λωcosαcosωt),ω=πcosαha*m,]]>為齒頂高系數，m為模數，r為齒輪節圓半徑，r＝m(z+x)，x為變位系數，λ為衍生系數，λ≠0，該衍生系數用于齒廓曲線的凸凹程度；所述齒廓曲線經過對稱及旋轉變換后得到齒輪的端面輪廓，該齒輪形成的齒輪副相互共軛且為凸凹弧嚙合。...

【技術特征摘要】
1.一種具有新型齒廓曲線的齒輪，該齒輪的齒頂部分齒廓曲線為凸形，齒根部分的齒廓
曲線為凹形，齒輪副的嚙合齒對為凸凹弧嚙合，其特征在于：
在以齒輪中心為原點的坐標系O-xy中，齒廓曲線參數方程為：
x(t)=tsin(α+u)-λsin(ωt)cos(α+u)+rsinu-rucosuy(t)=tcos(α+u)+λsin(ωt)sin(α+u)+rcosu+rusinu(-π/ω≤t≤π/ω)]]>其中：α為壓力...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫月海，孫強，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：新型
國別省市：天津;12