專(zhuān)利名稱(chēng)：變齒高齒輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒輪，尤其是一種漸開(kāi)線齒輪的改進(jìn)，屬于機(jī)械 傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
漸開(kāi)線齒輪是在各種齒輪傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的一種齒輪。從上個(gè) 世紀(jì)八十年代以來(lái)，采用滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪已經(jīng)日漸取代正 火或調(diào)質(zhì)處理滾齒的軟齒面和中硬齒面齒輪，成為當(dāng)今齒輪技術(shù)發(fā)展 的主趨勢(shì)。
漸開(kāi)線齒輪的基本參數(shù)有壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)、齒頂
圓角系數(shù)等。為了刀具的統(tǒng)一，國(guó)內(nèi)外都制訂有漸開(kāi)線齒4侖基本齒廓
的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于20° 、 25°壓力角的齒輪，其頂隙系數(shù)、齒頂圓角系數(shù) 可能有變化，但齒頂高系數(shù)都等于l。對(duì)不同加工工藝制造的齒輪， 其頂隙系數(shù)、齒頂圓角系數(shù)也可能有變化，但齒頂高系數(shù)也都等于1 。 長(zhǎng)期以來(lái)，齒輪的所有設(shè)計(jì)計(jì)算都遵循此據(jù)。
以下以20°壓力角的齒輪為例(壓力角為25°可以類(lèi)推)。 圖1為調(diào)質(zhì)或正火處理滾齒的軟齒面和中硬齒面齒輪的基本齒 廓。圖1中，a—壓力角，a= 20° ;
ha—齒丁貞高,ha = han* m ;
m —模數(shù)，對(duì)斜齒輪為法向模數(shù)；
han*—齒頂高系數(shù)，han* = 1;
h'—工作高度，h' = 2 han* m ;
c—丁貞隙, c = cn* m ;
cj一頂隙系凄t, cn* = 0. 25 ; h—全齒高，h = 2. 25m ;
p—齒^巨，p = 丌m ; pf—齒才艮圓角半徑，pf0. 38 m 。 圖2為滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪的基本齒廓。 圖2中，a—壓力角，a= 20° ;
ha—齒頂高, ha = han* m ;
han*—齒頂高系數(shù),han* = 1 ;
ha0—齒才艮高(包括頂隙)，haO = 1. 4m ;
c—頂隙， c = c * . m ;
C*一頂隙系數(shù)，cn* = 0. 4 ;
h—全齒高，h = 2. 40m ;
p—齒^巨，p = 丌m ;
ocF—過(guò)度刃壓力角；
uF —挖根量；
pf—齒根圓角半徑，pf - 0. 39 m 。 齒頂高系數(shù)決定了齒輪輪齒承載面高度，影響端面重合度s a,
以及承載能力和噪聲。
以上兩種基本齒廓的共同點(diǎn)是齒頂高系數(shù)11&11* = 1，齒頂高
和齒根高(不包括頂隙)相等，工作高度h， = 2 han* m, —對(duì)
相嚙合齒輪的齒頂高系數(shù)相等。
在長(zhǎng)期無(wú)數(shù)次沿常規(guī)的應(yīng)用中，人們由于忽略了某些問(wèn)題，因此
使得可以加大的端面重合度沒(méi)能加大，可以提高的承載能力沒(méi)能提
高，可以降低的噪聲沒(méi)能降低。
按傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，齒頂圓的尺寸公差一般是按h9~hll設(shè)計(jì)
的。采用滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪時(shí)，由于存在熱處理變形，熱處
理后，齒頂圓都有不同程度地漲大。為了保證設(shè)計(jì)尺寸，熱處理后，
要對(duì)漲大的齒頂圓進(jìn)行車(chē)或磨加工。而要加工掉的是硬度為HRC58~ HRC62的一層硬化層，不但要花費(fèi)很多工時(shí)，而且因斷續(xù)切削，會(huì)嚴(yán) 重?fù)p傷機(jī)床和刀具，同時(shí)，齒頂?shù)挠不瘜榆?chē)掉后，對(duì)強(qiáng)度也會(huì)產(chǎn)生一 定的不利影響。(參見(jiàn)圖4中滲碳淬火齒輪熱處理后齒頂圓加工與不 加工兩種情況齒頂滲碳層變化的對(duì)比示意)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，在 不改變現(xiàn)有工藝手段和加工條件的前提下，提出一種變齒高齒輪，從 而顯著提高嚙合齒輪端面重合度和承載能力，降低運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。進(jìn)一步 還可以在熱后不加工齒頂圓，節(jié)約工時(shí)，提高齒頂強(qiáng)度。
申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究和審慎思考，認(rèn)識(shí)到以下兩個(gè)方面的問(wèn)題 被長(zhǎng)期忽視
1 )、齒輪加工生成的可用齒廓長(zhǎng)度大于實(shí)際嚙合使用的有效齒廓長(zhǎng) 度，即加工生成的漸開(kāi)線齒廓有一段長(zhǎng)度(對(duì)大齒輪來(lái)說(shuō)，這段長(zhǎng)度 往往很可觀)使用時(shí)沒(méi)有用到而造成浪費(fèi)(參見(jiàn)圖3)。圖3中，hAF — 齒輪加工生成的可用齒廓長(zhǎng)度；hAE —齒輪實(shí)際嚙合使用的有效齒廓 長(zhǎng)度。
2 )、滲碳淬火磨齒齒輪所用的單圓弧留磨滾刀的齒頂高系數(shù)雖然等于 1,但磨齒后生成的可用齒廓長(zhǎng)度大于齒頂高系數(shù)等于1的齒條型刀 具加工生成的漸開(kāi)線齒廓長(zhǎng)度，通?？蛇_(dá)到齒頂高系數(shù)等于1.1~ 1.14的齒條型刀具加工生成的漸開(kāi)線可用齒廓長(zhǎng)度。這多生成的長(zhǎng) 度也是從來(lái)沒(méi)有考慮去利用的，使得齒輪加工生成的可用齒廓長(zhǎng)度 比實(shí)際嚙合使用的有效齒廓長(zhǎng)度更長(zhǎng)(參見(jiàn)圖5)。圖5中，haO是刀 具的齒頂高，它等于齒輪的包括頂隙在內(nèi)的齒根高，ha0 = 1.4m, hl=pf (1—since) 0. 39 m (1- sin 20° ) = 0.256m,剖面部分為留 磨部分，磨齒后最大能達(dá)到的齒條型刀具的工作齒頂高h(yuǎn)3= haO-hal= (1. 4-. 0256)m =1. 144m。
以上兩方面的事實(shí)是分別客觀存在的，長(zhǎng)期以來(lái)未能引起人們的
來(lái)，通過(guò)改變?cè)O(shè)計(jì)對(duì)其加以利用。申請(qǐng)人根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng) 摸索到不同參數(shù)、不同尺寸齒輪在滲碳淬火后的齒頂圓直徑漲大的數(shù) 值范圍，也可以通過(guò)改變?cè)O(shè)計(jì)對(duì)其加以利用。
為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，申請(qǐng)人綜合考慮利用以上兩方面因素及 熱處理后齒頂圓漲大因素，提出了本發(fā)明的變齒高齒輪。該齒輪具有 沿圓周均布的輪齒，所述輪齒兩側(cè)為漸開(kāi)線齒廓，其特征在于所述 齒輪基本齒廓的齒頂高h(yuǎn)a與所述齒輪模數(shù)之間的關(guān)系1. 05 m《ha《 1. 25m0
所述齒輪的齒根高(不包括頂隙)為lm,齒輪基本齒廓的工作 高度2. 05m~2. 25m，即同一個(gè)齒輪的齒頂高和齒根高不相等。并且， 相嚙合的一對(duì)齒輪中的大、小齒輪的齒頂高一般情況下不相等。本發(fā) 明進(jìn)一步的完善是所述齒輪的齒頂圓的尺寸公差設(shè)計(jì)不是h9 ~ hi 1 。 齒頂圓的尺寸考慮了熱后漲大因素，對(duì)于不需要嚴(yán)格動(dòng)平衡的大量工 業(yè)齒輪，齒頂圓的尺寸熱后不加工。
這樣，通過(guò)改變齒輪的齒頂高(一般情況下加大齒輪的齒頂高)， 即可將上述提及的原本沒(méi)有用到的兩部分漸開(kāi)線齒廓利用起來(lái)，以達(dá) 到不改變齒根高，不需要設(shè)計(jì)特殊刀具就實(shí)現(xiàn)加大的端面重合度、提 高的承載能力和降低的噪聲的目的，同時(shí)通過(guò)改變齒頂圓的尺寸公差 和規(guī)定熱前的加工制造尺寸達(dá)到熱后不加工齒頂圓的目的。 具體而言，本發(fā)明的應(yīng)用主要為以下三個(gè)方面
1 )對(duì)廣泛使用的滲碳淬火磨齒齒輪，在仍然采用齒頂高系數(shù)等
于1、齒頂頂隙系數(shù)約等于0. 4的標(biāo)準(zhǔn)單圓弧留磨滾刀的前提下，可 把齒輪的齒頂高加大到1. 05 m~ 1.25m范圍。一4殳情況下最常用的范 圍是小齒輪的齒頂高1. 15 m~ 1. 2m，個(gè)別情況也允許加大到1. 25m; 大齒輪的齒頂高1. 1 m~ 1. 15m,個(gè)別情況也允許加大到1. 20m。這種 改變可明顯起到加大的端面重合度、提高的承載能力和降低的噪聲的 效果。通常端面重合度可提高13 %~18 %，接觸疲勞強(qiáng)度的承載能 力可提高10 %以上，彎曲強(qiáng)度的承載能力可提高5%~9%。
2) 對(duì)調(diào)質(zhì)或正火滾齒齒輪，仍然采用齒頂高系數(shù)等于1、齒頂 頂隙系數(shù)等于0.25的標(biāo)準(zhǔn)滾刀的前提下，可把齒輪的齒頂高加大到 1. 05 m~ 1. 10m， 一般情況下最常用的是加大小齒輪的齒頂高，有時(shí)也 可同時(shí)加大大齒輪的齒頂高。通常端面重合度提高5 %以上，承載能 力也可有所提高。
3) 對(duì)廣泛使用的滲碳淬火磨齒齒輪，把齒頂圓的尺寸公差按不 同范圍設(shè)計(jì)為jsl2 js13,把熱處理前齒坯齒頂圓的加工制造尺寸 按不同范圍確定為齒頂圓尺寸的下偏差加IT9或減IT9，即可達(dá)到熱 處理后齒頂圓雖然有不同程度地漲大，但直徑保持在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的尺寸 公差范圍內(nèi)，不需要再行加工。
在本發(fā)明的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要，可以進(jìn)一步考慮諸如變位系數(shù)的 調(diào)整、參數(shù)優(yōu)化、強(qiáng)度計(jì)算、修形設(shè)計(jì)等問(wèn)題。
總之，本發(fā)明在幾乎不增加齒輪材料成本、不改變刀具、不改變 工藝、基本上不加大制造難度的前提下，以有科學(xué)依據(jù)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)， 可實(shí)現(xiàn)提高15%左右的嚙合線長(zhǎng)度，提高的10°/。以上的接觸承載能力， 提高的5%~9%的彎曲承載能力并降低噪聲的顯著效果，并實(shí)現(xiàn)熱處 理后不加工齒頂圓以達(dá)到節(jié)約工時(shí)、保護(hù)機(jī)床和增強(qiáng)齒頂強(qiáng)度目的。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1為調(diào)質(zhì)或正火處理(多用滾齒或插齒加工)的軟齒面和中硬 齒面齒輪的基本齒廓示意圖。
圖2為滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪的基本齒廓示意圖。
圖3為現(xiàn)有齒輪嚙合起始點(diǎn)E和漸開(kāi)線起始點(diǎn)F位置示意圖。圖
中，hAF為加工生成的有用齒廓高度，hAE為嚙合所實(shí)際用到的有效齒
廓高度。
圖4為滲石炭淬火齒輪熱處理后齒頂圓加工與不加工時(shí)齒頂滲碳 層變化的對(duì)比示意圖。其中a)為滲碳淬火齒輪熱處理后滲碳層分布， b)為滲碳淬火齒輪熱處理后加工齒頂圓后的滲碳層情況。
圖5為現(xiàn)有單圓弧具有挖根量的留磨齒條型刀具的齒廓示意圖。
圖5中oc—壓力角，oc= 20° ; (Xf—過(guò)度刃壓力角；
ha0—刀具齒頂高(包括頂隙)，haO = 1. 4m ; UF—挖根量(包括留磨量和齒厚減薄量)； Pf—齒才艮圓角半徑，pf s 0. 39 m ; hl —齒根圓角和20。壓力角切線切點(diǎn)高度； h2—過(guò)渡刃的頂點(diǎn)高度；
h3—磨齒后最大能達(dá)到的齒條型刀具的工作齒頂高。 圖6為推導(dǎo)齒輪和齒輪嚙合時(shí)計(jì)算嚙合線長(zhǎng)度和嚙合起始點(diǎn)圓
直徑公式的參考圖。
圖7為推導(dǎo)齒輪和齒條嚙合時(shí)計(jì)算嚙合線長(zhǎng)度和嚙合起始點(diǎn)圓
直徑公式的參考圖。
具體實(shí)施方式
1)設(shè)計(jì)變齒高齒輪用的有關(guān)計(jì)算公式(其中包括自推導(dǎo)公式)
齒輪和齒輪嚙合時(shí)(參見(jiàn)圖6)，圖6中
0: ,02 —小齒輪，大齒輪的中心；
a'—中心距；
小齒輪，大齒輪的齒頂圓半徑； 小齒輪，大齒輪的基圓半徑；
rl5 r2， 一小齒輪，大齒輪的分度圓半徑；
at' —嚙合角；
E2， Ei—小齒輪，大齒輪嚙合時(shí)的嚙合起始點(diǎn)；
EA—小齒輪，大齒輪嚙合時(shí)的嚙合線長(zhǎng)度；
OA, OA—小齒輪，大齒輪嚙合時(shí)的嚙合起始點(diǎn)園半徑。
站=+ - "' sin %,
小齒輪與大齒輪嚙合實(shí)用漸開(kāi)線高度hE1 = ral-OA ; 大齒輪與小齒輪嚙合實(shí)用漸開(kāi)線高度hE2 = ra2 - OA 。
齒輪和齒條嚙合時(shí)(參見(jiàn)圖7),圖7省略了與推導(dǎo)無(wú)關(guān)的 刀具齒頂頂隙部分的齒廓，圖7中 —與齒條嚙合齒輪的中心；
(han'- x) m —變位后齒條基準(zhǔn)線移動(dòng)x . m距離后的刀具 齒頂?shù)墓ぷ鞲叨龋?br> ral —與齒條嚙合齒輪的齒頂圓半徑；
rbl —與齒條嚙合齒輪的基圓半徑；
n —與齒條嚙合齒輪的分度圓半徑；
叫
r 一與齒條嚙合齒輪的齒根圓半徑； at —嚙合角；
F2 —齒輪與齒條嚙合時(shí)的嚙合起始點(diǎn)； FA —齒輪與齒條嚙合時(shí)的嚙合線長(zhǎng)度； OA —齒輪與齒條嚙合時(shí)的嚙合起始點(diǎn)園半徑，即加工生成 的可用齒廓起始點(diǎn)圓半徑。
齒輪生成的可用漸開(kāi)線高度hF=1^-(hF2。
2) 確定步驟
(1) 計(jì)算原標(biāo)準(zhǔn)尺寸的齒輪參數(shù)。計(jì)算齒輪與齒條嚙合時(shí)的嚙合線
長(zhǎng)度與高度，齒輪與齒輪嚙合時(shí)的嚙合線長(zhǎng)度與高度。
(2) 初步確定大、小齒輪齒頂圓直徑的加大量。計(jì)算2種嚙合線長(zhǎng) 度與高度。
(3) 對(duì)滲碳淬火齒輪確定齒頂圓尺寸公差及熱處理前齒坯齒頂圓 的加工尺寸。
(4) 做齒頂厚度、滑動(dòng)系數(shù)、端面重合度、頂隙、與其它齒輪有無(wú) 干涉等計(jì)算校核。如滿(mǎn)足，即可確定大、小齒輪齒頂圓直徑的最終尺 寸。
3) 滲碳淬火齒輪的齒頂圓尺寸公差及熱處理前齒坯齒頂圓的加工尺 寸的確定
圖紙上零件的齒頂圓尺寸公差da《630mm時(shí)，按jsl2;
da〉 630mm時(shí)，按jsl3。
滲碳淬火前的齒坯的齒頂圓的加工尺寸
da《250mm時(shí)，上偏差按jsl2的下偏差加IT9，下偏差按 jsl2的下偏差；
250mm< da《630mm時(shí)，上偏差4安jsl2的下偏差，下偏差按 jsl2的下偏差減IT9;
da > 630mm時(shí)，上偏差4姿jsl3的下偏差，下偏差i要jsl3的下 偏差減IT9;
按以上的尺寸和公差設(shè)計(jì)和加工，即可保證在正?？刂频臒崽幚?條件下，熱后齒頂圓雖然有不同程度地漲大，但直徑保持在圖紙?jiān)O(shè)計(jì) 的尺寸公差范圍內(nèi)，不需要再行加工。 4 )有關(guān)校核
(1) 因變齒高設(shè)計(jì)中已保證hF 〉hE ，所以不存在嚙合干涉問(wèn)題， 不需要做嚙合干涉驗(yàn)算。
(2) 過(guò)去對(duì)齒頂厚度Sa的要求為正火或調(diào)質(zhì)齒輪Sa 〉 0. 25m,滲 碳淬火齒輪Sa〉0. 4m。此限制值已被實(shí)踐證明是過(guò)于保守，特別是 對(duì)熱處理和加工精度穩(wěn)定的齒輪可以遠(yuǎn)小于上述值。設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)是 可取正火或調(diào)質(zhì)齒輪Sa〉0. 2m,特殊情況可取G. 15m ;滲碳淬火齒 輪Sa 〉 0. 28m,特殊情況可取0. 25m。
(3) 頂隙要保證齒頂和齒槽運(yùn)行中不相碰及有足夠的儲(chǔ)油空間，一 般O. 2m已足夠，特殊情況可取O. 15m。
(4) 滑動(dòng)系數(shù)通過(guò)選擇合理的變位系數(shù)可以減小， 一般控制在2以 內(nèi)，最好小于1. 5.
(5) 特殊設(shè)計(jì)時(shí)如需要?jiǎng)e的校核，可按一般齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算方法進(jìn)行。
實(shí)施例一
本實(shí)施例為一對(duì)滲碳淬火磨齒齒輪，參數(shù)為才莫數(shù)ri^5mm,齒數(shù) zl=29， z2=89，中心距a， -325mm,螺旋角P =22. 5° ,齒頂高系數(shù) han'=l,頂隙系數(shù)Cn'=0. 4，小齒輪的變位系數(shù)xl-O. 572，大齒輪的 變位系數(shù)x2=0. 6289,齒寬b=125mm,設(shè)計(jì)為變齒高齒輪可按以下步 驟
(1) 計(jì)算原標(biāo)準(zhǔn)尺寸的齒輪參數(shù)及有關(guān)數(shù)值。求得
小、大齒4侖的分度圓直徑dl=156. 947mm, d2=481. 665隱;
小、大齒4侖的齒頂圓直徑dal=172. 046mm， da2=497. 333mm;
小、大齒4侖的齒才艮圓直徑df 1=148. 667mm， df2=471 954mm;
小齒輪按齒頂高系數(shù)為1的齒條型刀具加工生成的可用漸開(kāi)線 高度hF1 = 9. 496mm = 1. 899 m;
小齒輪與大齒輪嚙合實(shí)用漸開(kāi)線高度hE1 = 9. 182, = 1. 837 m;
大齒輪按齒頂高系數(shù)1的齒條型刀具加工生成的可用漸開(kāi)線高 度hF2 = 9. 643mm = 1. 929 m;
大齒輪與小齒輪嚙合實(shí)用漸開(kāi)線高度hE2 = 8. 553mm = 1. 711 m;
小齒輪，大齒輪嚙合時(shí)的嚙合線長(zhǎng)度= 21.536mm;
端面重合度s =1. 361。
(2) 初步確定大、小齒輪齒頂圓直徑的加大量，計(jì)算有關(guān)數(shù)值。按 小齒輪齒頂高1. 2m，大齒輪齒頂高1. lm，求得
小、大齒4侖的齒頂圓直徑dal=174. 046mm, da2=498. 333mm;
小齒輪按刀具齒頂高系數(shù)為1.1 (留有一定余量)的齒條型刀具 加工生成的可用漸開(kāi)線高度hF1 = 10.894mm = 2.179 m;
小齒輪與大齒輪嚙合實(shí)用漸開(kāi)線高度hE1 = 10. 533mm = 2. 107 m;
大齒輪按刀具齒頂高系數(shù)為1.1的齒條型刀具加工生成的可用 漸開(kāi)線高度hF2 = 10.615mm = 2.123 m;
大齒輪與小齒輪嚙合實(shí)用漸開(kāi)線高度hE2 = 9.717mm = 1.943 m。 小齒輪，大齒輪嚙合時(shí)的嚙合線長(zhǎng)度E,E2 = 24. 548隱。
(3) 確定齒頂圓尺寸^^差及熱處理前齒坯齒頂圓的加工尺寸。 小齒輪的齒頂圓直徑尺寸及公差dal=174. 046jsl2(土 0. 2)隱； 大齒輪的齒頂圓直徑尺寸及公差da2=498, 333jsl2 (± 0. 315)mm。 熱處理前齒坯齒頂圓的加工尺寸
小齒輪熱處理前齒坯齒頂圓的加工尺寸的上偏差 -O. 2+IT9=-0. 2+0. 1=-0. lmm;下偏差-0. 2mm。
大齒輪熱處理前齒坯齒頂圓的加工尺寸的上偏差-0.315mm;下 偏差-O, 315-IT9=-0. 315-0, 155=-0. 47mm。
(4) 變齒高齒輪的齒頂厚度、滑動(dòng)系數(shù)、端面重合度、頂隙、與其 它齒輪有無(wú)干涉等計(jì)算校核
小、大齒4侖的齒頂厚Sal=2. 214mm=0. 4428 m〉0. 25 m;
Sa2=3. 564mm=0. 7128 m〉0， 25m;
小、大齒輪的滑動(dòng)系數(shù)= 0.557， ^2 = 0.721正常。
端面重合度s =1. 552，比原1.361提高14%;
小齒輪，大齒輪嚙合時(shí)的嚙合線長(zhǎng)度由21.536mm提高到 24. 548,，提高率14%;。
小、大齒4侖的齒頂隙△ 1 = 1. 5mm > 0. 2 m , △ 2 = 1. 0mm > 0. 2 m;齒頂圓直徑熱后最大的漲大量小于極限上偏差，按極限上偏差值 核算，Al減小0. 315/2=0. 16隨，A2減小0. 2/2=0. lram，不會(huì)造成干 涉。經(jīng)驗(yàn)算，和其它齒輪無(wú)干涉。
經(jīng)強(qiáng)度計(jì)算，該對(duì)齒輪變齒高設(shè)計(jì)后接觸強(qiáng)度安全系數(shù)由原來(lái)的 1.004提高到1.060，接觸強(qiáng)度承載能力提高11.4%;小齒輪的彎曲 強(qiáng)度安全系數(shù)由原來(lái)的1.497提高到1.574，彎曲強(qiáng)度承載能力提高
5. 1%，大齒輪的彎曲強(qiáng)度安全系數(shù)由原來(lái)的1. 409提高到1. 510,彎 曲強(qiáng)度承載能力提高7. 1%。
小齒輪原重84. 5kg,變齒高設(shè)計(jì)后重量增加0. 54kg，增加0. 63%; 大齒輪原重129kg，變齒高設(shè)計(jì)后重量增加0. 77kg，增加0.6%,取得 提高14%端面重合度，接觸強(qiáng)度承載能力提高11. 4%,彎曲強(qiáng)度承載 能力提高5. 1%~ 7. 1°/。的顯著效益，并且實(shí)現(xiàn)了熱后不加工齒頂圓， 達(dá)到節(jié)約工時(shí)、保護(hù)機(jī)床和增強(qiáng)齒頂強(qiáng)度的效果。 實(shí)施例二
本實(shí)施例為一對(duì)調(diào)質(zhì)滾齒齒輪，參數(shù)為模數(shù)m=9mm，齒數(shù)zl=18, z2=70，中心距a， =415mm,螺旋角(3=10° ,齒頂高系數(shù)han、 1， 頂隙系數(shù)Cn'=0. 25，小齒輪的變位系數(shù)xl-O. 722,大齒輪的變位系數(shù) x2=0. 8627，齒寬b-190mm,設(shè)計(jì)為變齒高齒輪可按以下步驟
(1) 計(jì)算原標(biāo)準(zhǔn)尺寸的齒輪參數(shù)及有關(guān)數(shù)值。求得
小、大齒4侖的分度圓直徑dl=164. 499mm， d2=639. 719mm;
小、大齒專(zhuān)侖的齒頂圓直徑dal=192. 754mm， da2=670. 505mm;
小、大齒輪的齒根圓直徑dfl=154. 995隱，df2=632. 747mm;
小齒輪按齒頂高系數(shù)為1的齒條型刀具加工生成的可用漸開(kāi)線 高度hF1 = 16. 342mm = 1. 816 m;
小齒輪與大齒輪嚙合實(shí)用漸開(kāi)線高度hB1 = 15. 726mm = 1. 747 m;
大齒輪按齒頂高系數(shù)為1的齒條型刀具加工生成的可用漸開(kāi)線 高度hF2 = 16. 612mm = 1. 846 m;
大齒輪與小齒輪嚙合實(shí)用漸開(kāi)線高度hE2 = 13. 821mm = 1. 536 m;
小齒輪，大齒輪嚙合時(shí)的嚙合線長(zhǎng)度= 34.256mm;
端面重合度￡ ,1. 272。
(2) 初步確定大、小齒輪齒頂圓直徑的加大量，計(jì)算有關(guān)數(shù)值。按
小齒輪齒頂高1. lm,大齒輪齒頂高1. 05m，求得
小、大齒4侖的齒頂圓直徑dal=194. 554mm， da2=671. 405mm;
小齒輪按刀具齒頂高系數(shù)為1的齒條型刀具加工生成的可用漸 開(kāi)線高度hF1 = 17.242mm = 1.916 m;
小齒輪與大齒輪嚙合實(shí)用漸開(kāi)線高度hE1 = 16. 913mm = 1. 879 m;
大齒輪按刀具齒頂高系數(shù)為1的齒條型刀具加工生成的可用漸 開(kāi)線高度hF2 = 17. 062mm = 1. 896 m;
大齒輪與小齒輪嚙合實(shí)用漸開(kāi)線高度hE2 = 14. 802mm = 1. 645 m。
小齒輪，大齒輪嚙合時(shí)的嚙合線長(zhǎng)度= 36. 751mm。
(3)變齒高齒輪的齒頂厚度、滑動(dòng)系數(shù)、端面重合度、頂隙、與其 它齒輪有無(wú)干涉等計(jì)算校核
小、大齒4侖的齒頂厚Sal=3. 609mm=0. 401 m〉0. 20 m;
Sa2=6. 756mm=0. 75 m>0. 20m;
小、大齒輪的滑動(dòng)系數(shù)？1 = 0.721, g 2 = 1.024正常。
端面重合度￡ a=l. 365，比原1. 272提高7. 3%，
小齒輪，大齒輪嚙合時(shí)的嚙合線長(zhǎng)度由34.256mm提高到 36. 751mm,提高率7. 3%;。
小、大齒4侖的齒頂隙Al = 1. 8mm > 0. 15 m ， A2 = 1. 35mn] > 0.15 m;經(jīng)驗(yàn)算，和其它齒輪無(wú)干涉。
該對(duì)齒輪變齒高設(shè)計(jì)后重合度有明顯加大，嚙合質(zhì)量提高，強(qiáng)度 有所增強(qiáng)。
總之，本發(fā)明通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐研究，根據(jù)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摲治?，提出?打破傳統(tǒng)規(guī)范的齒輪結(jié)構(gòu)，并推導(dǎo)出了具體的設(shè)計(jì)方法，從而使之具 有實(shí)用性，已通過(guò)驗(yàn)證證明該結(jié)構(gòu)切實(shí)可行。本發(fā)明在幾乎不增加齒 輪材料成本、不改變刀具、不改變工藝、基本上不加大制造難度的前
提下，以有科學(xué)依據(jù)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，可實(shí)現(xiàn)提高15%左右的嚙合線長(zhǎng)度， 提高的10%以上的接觸承載能力，提高的5%~9%的彎曲承載能力并降 低噪聲的顯著效果，并實(shí)現(xiàn)熱處理后不加工齒頂圓以達(dá)到節(jié)約工時(shí)、 保護(hù)機(jī)床和增強(qiáng)齒頂強(qiáng)度目的。因此具有顯著的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和突出的進(jìn)步。
權(quán)利要求
1.一種變齒高齒輪，具有沿圓周均布的輪齒，所述輪齒兩側(cè)為漸開(kāi)線齒廓，其特征在于所述輪齒基本齒廓的齒頂高h(yuǎn)a與所述齒輪的模數(shù)m之間的關(guān)系1.05m≤ha≤1.25m。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述變齒高齒輪，其特征在于所述齒輪基 本齒廓的齒根高為lm，所述齒輪基本齒廓的工作高度為2. 05m~ 2. 25m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述變齒高齒輪，其特征在于所述齒 輪為一對(duì)嚙合的滲碳淬火磨齒齒輪，壓力角為20° ,其中小齒輪的 輪齒基本齒廓的齒頂高h(yuǎn)a與所述齒輪的模數(shù)m之間的關(guān)系1. O5 nK ha《1. 25m,大齒輪的輪齒基本齒廓的齒頂高h(yuǎn)a與所述齒輪的模數(shù)m 之間的關(guān)系1. 05m<ha < 1. 20m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述變齒高齒輪，其特征在于所述齒 輪為一對(duì)嚙合的滲碳淬火磨齒齒輪，壓力角為25° ,其中小齒輪的 輪齒基本齒廓的齒頂高h(yuǎn)a與所述齒輪的模數(shù)m之間的關(guān)系1. 05 m< ha《1. 15m,大齒輪的輪齒基本齒廓的齒頂高h(yuǎn)a與所述齒輪的模數(shù)m 之間的關(guān)系1. 05m<ha < 1. 10ra。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述變齒高齒輪，其特征在于所述齒 輪為一對(duì)嚙合調(diào)質(zhì)或正火處理齒輪，所述大、小齒輪的輪齒基本齒廓 的齒頂高h(yuǎn)a與所述齒輪的模數(shù)ra之間的關(guān)系1. 05nKha《1. lm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述變齒高齒輪，其特征在于所述齒輪齒 頂圓的尺寸公差為jsl2~ jsl3。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變齒高齒輪，屬于機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。該齒輪具有沿圓周均布的輪齒，所述輪齒兩側(cè)為漸開(kāi)線齒廓，所述輪齒的基本齒廓的齒頂高h(yuǎn)a與所述齒輪模數(shù)之間的關(guān)系1.05m≤ha≤1.25m。本發(fā)明在幾乎不增加齒輪材料成本、不改變刀具、不改變工藝、基本上不加大制造難度的前提下，以有科學(xué)依據(jù)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，可實(shí)現(xiàn)提高15％左右的嚙合線長(zhǎng)度，提高的10％以上的接觸承載能力，提高的5％～9％的彎曲承載能力并降低噪聲的顯著效果，因此具有顯著的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和突出的進(jìn)步。
文檔編號(hào)F16H55/17GK101182880SQ200710191750
公開(kāi)日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月17日
發(fā)明者李釗剛 申請(qǐng)人:寶鋼集團(tuán)蘇州冶金機(jī)械廠