專利名稱:長(zhǎng)短幅漸開線等距線齒形齒輪的制作方法
本發(fā)明論及一種新型的齒輪齒形及其加工該齒輪的齒輪滾刀。
目前普遍應(yīng)用的漸開線齒形齒輪已不能滿足要求，所以人們都在尋求新齒形傳動(dòng)的研究。稱之為W-N的園弧齒形齒輪，得到人們的關(guān)注。如1981年?yáng)|京齒輪和動(dòng)力傳動(dòng)專題討論會(huì)，日本學(xué)者提出新的W-N改進(jìn)形，稱為NIT齒輪和美國(guó)專利(3881364Mag61975)所采用特定的園弧半徑的齒廓。都使得W-N齒輪在接觸強(qiáng)度方面較漸開線齒輪有了很大的提高，但是這種齒輪對(duì)中心距誤差敏感，以及必須靠軸向重合度來(lái)保證連續(xù)傳動(dòng)，使得軸向尺寸必須有一定的寬度。使這種齒輪在實(shí)際應(yīng)用受到某些限制。
鑒于上述存在問(wèn)題，本發(fā)明提出了長(zhǎng)短幅測(cè)開線等距線齒廓齒輪，目的是解決能夠平面嚙合傳動(dòng)而又較大地提高接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。
本發(fā)明的齒輪齒形其特征是齒廓法向曲線為長(zhǎng)短幅漸開線等距線齒廓的齒輪。該齒輪節(jié)點(diǎn)至齒頂法向曲線為短幅漸開線的等距線，節(jié)點(diǎn)至齒根法向曲線為長(zhǎng)幅漸開線的等距線，且節(jié)點(diǎn)處的壓力角為30°～35°見圖1。
關(guān)于節(jié)點(diǎn)處的壓力角確定由，共軛齒廓在節(jié)點(diǎn)處的綜合曲率半徑可以由Eular-Saver公式1/(ρ1) + 1/(ρ2) ＝( 1/(R1) + 1/(R2) ) 1/(Sinα) 來(lái)求出ρ1ρ2為共軛齒廓在節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑
R1R2為共軛齒廓的節(jié)園半徑α為節(jié)點(diǎn)處的壓力角而兩彈性物體沿一線接觸時(shí)，其最大接觸應(yīng)力為δmax＝0.418NEb(1ρ1±1ρ2)]]>其中E＝ (2E1E2)/(E1+E2) 為當(dāng)量模量，E1E2為兩齒輪材料的彈性模量。
b為齒輪的寬度N為齒輪間的正壓力 N＝ (Q)/(Sinα)+號(hào)為外嚙合-號(hào)為內(nèi)嚙合最后得δmax＝0.4182QEb(1R1±1R2)1Sin 2a]]>公式表明當(dāng)R1R2Q、b、E為已知時(shí)，為降低節(jié)點(diǎn)處的最大接觸應(yīng)力，則必須加大節(jié)點(diǎn)的壓力角α。但是，標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形齒輪的壓力角α增大，將引起齒輪齒頂變尖，當(dāng)壓力角α增大到28°時(shí)，其齒頂變尖就很嚴(yán)重了。本發(fā)明長(zhǎng)短幅漸開線等距線齒形齒輪，有效地解決了這一問(wèn)題，既增大了齒輪節(jié)點(diǎn)處的壓力角，又可以不使齒輪的齒頂變尖。
本發(fā)明長(zhǎng)短幅漸開線等距線齒形齒輪的齒輪滾刀其特征在于該滾刀法向齒廓曲線為兩個(gè)等半徑的園弧線。而且，該滾刀中線上部法向齒廓曲線為內(nèi)凹園弧線，滾刀中線下部法向齒廓曲線為外凸園弧線。(參看圖2)兩園弧線在節(jié)點(diǎn)相切其法線與X軸成α角為30°～35°。齒頂和齒根用兩園弧聯(lián)結(jié)。
本發(fā)明長(zhǎng)短幅漸開線等距線齒形齒輪與標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形齒輪比較，其抗彎強(qiáng)度提高20%。理論分析和實(shí)驗(yàn)證實(shí)，接觸承載能力提高30～42%。而且刀具制作容易，加工方法與漸開線齒形齒輪滾齒加工完全相同。對(duì)于提高齒輪的接觸強(qiáng)度具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，能廣泛應(yīng)用于機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，特別適用于重型機(jī)械及減速機(jī)構(gòu)中，使用壽命長(zhǎng)，所以是一種較理想的平面接觸齒輪。
實(shí)施例采用齒輪疲勞強(qiáng)度快速實(shí)驗(yàn)法做了接觸疲勞對(duì)比實(shí)驗(yàn)。對(duì)比試件的標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪和長(zhǎng)短幅漸開線等距線齒形齒輪條件都是齒數(shù)比33/47;模數(shù)為3;材料45＃鋼，調(diào)質(zhì)處理HB208。所謂快速實(shí)驗(yàn)法，就是讓試件在δ1的應(yīng)力狀態(tài)下，運(yùn)轉(zhuǎn)n1次;在δ2狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)n2次……在δm狀態(tài)下，運(yùn)轉(zhuǎn)nm次，直到破壞的一種疲勞實(shí)驗(yàn)方法。若試件在δ1應(yīng)力狀態(tài)下，運(yùn)轉(zhuǎn)N1次破壞;在δ2應(yīng)力狀態(tài)下，運(yùn)轉(zhuǎn)N2次破壞;……在δm狀態(tài)下，運(yùn)轉(zhuǎn)Nm次破壞，那么根據(jù)miner理論有(n1)/(N1) + (n2)/(N2) +…+ (nm)/(Nm) ＝1根據(jù)上述原理，本實(shí)驗(yàn)每次加載循環(huán)次數(shù)都選為2×105兩種齒輪加載至破壞情況見下表標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪 10 11.5 13 14.5 16 17.5 19 失效長(zhǎng)短幅漸開線齒輪 10 11.5 13 14.5 16 17.5 19 21 23 25 27失效表中是對(duì)齒輪所加扭矩Kg·m。
圖1、齒輪齒廓方程為X1＝(-y (dy)/(dx) )cosψ+(y-R)Sinψy1＝(-y (dy)/(dx) )(-Sinψ)+(y-R)cosψψ＝- 1/(R) (X+y (dy)/(dx) )其中齒根部(節(jié)點(diǎn)以下)X＝ρ(cosα-cosθ)y＝e-ρsinθ(dy)/(dx) ＝-ctgθ齒頂部(節(jié)點(diǎn)以上)X＝ρ(cosθ-cosα)y＝ρsinθ-e(dy)/(dx) ＝-ctgθ這里β≤θ≤αR是被切齒輪的節(jié)圓半徑圖2、刀具基本參數(shù)h＝1(以模數(shù)為單位)α＝30°～35°β＝26°～21°由上面參數(shù)決定ρ＝ (H)/(sinα-sinβ)e＝ρ·sinα刀具曲線方程X＝ρ(cosα-cosθ)節(jié)線上y＝e-ρ·sinθX＝ρ(cosθ-cosα)β≤β≤α節(jié)線下y＝ρ·sinθ-e
權(quán)利要求
1.一種用于嚙合傳動(dòng)的園柱齒輪其特征在于，齒廓法向曲線為長(zhǎng)短幅漸開線等距線齒形的齒輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述齒輪其特征在于，該齒輪節(jié)點(diǎn)至齒頂法向曲線為短幅漸開線的等距線，節(jié)點(diǎn)至齒根法向曲線為長(zhǎng)幅漸開線的等距線。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述齒輪其特征在于，該齒輪節(jié)點(diǎn)處的壓力角為30°～35°。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述其特征在于，用于該齒輪滾齒加工的齒輪滾刀法向齒廓曲線為兩個(gè)等半徑的園弧線。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述齒輪滾刀其特征在于，該滾刀中線上部法向齒廓曲線為內(nèi)凹園弧線，滾刀中線下部法向齒廓曲線為外凸園弧線。
專利摘要
本發(fā)明提出了一種新的齒形齒輪。這種齒輪既增大了節(jié)點(diǎn)壓力角且不使齒頂變尖，又克服了W—N齒輪必須軸向嚙合而使齒輪過(guò)寬的缺點(diǎn)。理論分析和實(shí)驗(yàn)表明它的接觸承載能力可比標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪提高40％，抗彎強(qiáng)度提高約20％。它適用于重載傳動(dòng)等一些場(chǎng)合，是一種較理想的平面線接觸齒廓齒輪。
文檔編號(hào)F16H55/08GK87100119SQ87100119
公開日1988年4月27日 申請(qǐng)日期1987年1月8日
發(fā)明者孫序梁, 鄧宗全 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan