双大负变位渐开线齿轮传动装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双大负变位渐开线齿轮传动装置，包括一对相互啮合的齿轮，其特征在于，所述两个齿轮轮齿的工作齿廓均包括位于齿轮基圆外部的外凸型的第一渐开线部和外凸型的第二渐开线部，还包括位于齿轮基圆内的内凹型的第三渐开线部，所述第一渐开线部、第二渐开线部以及第三渐开线部由齿顶部向齿根部依次平滑连接；所述两个齿轮中任意一个齿轮的第一渐开线部均与另一齿轮的第三渐开线部为凸凹弧啮合，所述两个齿轮的第二渐开线部相互为凸凸弧啮合。本发明专利技术具有使用寿命较长，传动可靠性较高，维护费用低，容易安装等优点。

【技术实现步骤摘要】
双大负变位渐开线齿轮传动装置
本专利技术涉及机械传动中齿轮传动
，特别的涉及一种双大负变位渐开线齿轮传动装置。
技术介绍
机械传动是指利用机械方式传递动力和运动的传动，常用机械传动系统的的类型有齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、带传动、链传动、轮系等。其中，齿轮传动是机械传动中应用最广的一种传动形式。它的传动比较准确，效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长。齿轮传动时，两轮齿廓必须符合下述条件："两轮齿廓不论在任何位置接触，过接触点的公法线必须过连心线上的定点C——节点。"这就是圆形齿轮的齿廓啮合基本定律。能满足该定律的曲线有很多，实际上还要考虑制造、安装和承载能力等方面的要求，一般只采用渐开线、摆线和圆弧等几种曲线作齿轮的工作齿廓，其中大部分为渐开线齿廓。渐开线齿轮具有可分性、互换性、适应性、制造方便等特点，得到了广泛应用，逐渐占据齿轮传动机构的统治地位。但由于渐开线齿轮是凸凸共轭齿廓曲线，啮合传动中是凸凸齿廓接触，接触应力大，齿轮接触强度低，在解决大传动比问题时多采用大正变位齿廓，压力角增大，弯曲应力和接触应力随之增加。为提高接触强度、抗弯强度，对齿轮制造材料和制造精度有更高的要求，增大了制造成本，同时没有解决根本问题。对于重载大功率、大负荷传动，渐开线齿轮点蚀破坏和断齿失效，寿命极短，可靠性低，维护费用大，是渐开线齿轮的致命缺陷。而圆弧齿轮是两段同向圆弧凸凹齿廓接触，接触面积大，应力分散，接触应力小，接触强度高，不易点蚀破坏失效影响使用寿命。但是，两齿轮的中心距精度要求高，没有可分性、适应性，并制造困难。如何找到一种能够将渐开线齿廓与圆弧齿廓的优点结合在一起的齿廓曲线，使其传动时既具有可分性、互换性、适应性、制造方便等特点，又具有凸凹齿廓接触，接触面积大，应力分散，接触应力小，接触强度高，不易点蚀破坏失效等优点，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：如何提供一种使用寿命较长，传动可靠性较高，维护费用低，容易安装的齿轮传动装置。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种双大负变位渐开线齿轮传动装置，包括一对相互啮合的齿轮，其特征在于，所述两个齿轮轮齿的工作齿廓均包括位于齿轮基圆外部的外凸型的第一渐开线部和外凸型的第二渐开线部，还包括位于齿轮基圆内的内凹型的第三渐开线部，所述第一渐开线部、第二渐开线部以及第三渐开线部由齿顶部向齿根部依次平滑连接；所述两个齿轮中任意一个齿轮的第一渐开线部均与另一齿轮的第三渐开线部为凸凹弧啮合，所述两个齿轮的第二渐开线部相互为凸凸弧啮合。传动时，由于小齿轮的齿顶部的第一渐开线部与所述大齿轮齿根部的第三渐开线部为凸凹弧啮合，增加了传动过程中齿廓接触的面积，接触应力小，不易点蚀失效，提高使用寿命。同时，采用渐开线齿廓，使得双大负变位渐开线齿轮传动装置具有渐开线齿轮的可分性，即齿轮副的传动比与基圆半径成反比，与两轮的实际中心距没有关系。这样，使得双大负变位渐开线齿轮传动装置的适应性强，互换性好，降低了加工制造的难度。进一步的，所述第三渐开线部的极坐标函数表达式为：invαk＝tanαk-αk其中：rk为第三渐开线部上任意点到齿轮轴心的距离，rs2为第三渐开线部的基圆半径，αk为齿廓对应点的压力角，βk为齿廓任意点螺旋角；所述极坐标函数表达式中，还包括以下表达式：rs2＝rf+ρf(1-sinαt)其中：rf齿根圆半径，ρf为滚刀刀尖圆弧半径，αt为齿轮分度圆端面压力角。进一步的，所述两个齿轮轮齿的工作齿廓还包括位于齿根的过渡曲线，所述过渡曲线的上端与第三渐开线部的下端平滑连接，过渡曲线的下端与齿根圆相切；所述过渡曲线上任意点(x，y)满足以下曲线方程：所述计算式中，为滚刀移动方向的垂直线和滚刀刀尖圆弧中心点与齿轮中心的连线之间的夹角。综上所述，本专利技术具有使用寿命较长，传动可靠性较高，维护费用低，容易安装等优点。附图说明图1为本专利技术所采用的双渐开线齿轮基圆内渐开线形成过程原理图(图中水平向右的箭头是滚刀运动方向)。图2为本专利技术所采用的双渐开线齿轮基圆内渐开线齿廓起始点示意图。图3为双渐开线齿轮啮合传动的结构示意图。图4为用于加工双渐开线齿轮的滚刀结构示意图。图5为图3中大齿轮根部啮合接触起始圆的结构示意图。图6为反向渐开线齿廓齿厚计算原理示意图。图7为齿轮不发生根切的原理示意图。图8为双渐开线齿轮根部渐开线起始点的结构示意图。图9为小齿轮根部与大齿轮顶部啮合接触点的结构示意图。图10为单负变位齿轮啮合传动重合度计算原理示意图。图11为双负变位渐开线齿轮啮合传动的结构示意图。具体实施方式下面结合相关附图对本专利技术作进一步的详细说明。具体实施时：如图1和图2所示，加工时，根据变位原理，将滚刀向基圆内延伸。齿轮以角速度ω旋转，滚刀上以直线速度vk向前移动，滚刀刀尖圆弧中心始终沿一条直线移动，vk＝ωrbs，相当于齿轮与滚刀作纯滚动，刀尖圆弧中心点的轨迹就是一条渐开线，其基圆半径等于齿根圆半径rf与滚刀刀尖圆弧半径ρf之和，即rbs＝rf+ρf，刀尖圆弧中心点移动的直线就是齿轮基圆内的第二渐开线的发生线，第二渐开线基圆相切。当滚刀滚切齿轮时，以齿轮基圆为分界线，分别以半径为rbs的基圆与半径为rb的基圆作相反方向的渐开线展成运动，得到内、外两条相反的渐开线，即位于齿轮基圆外的第一渐开线和位于齿轮基圆内的第二渐开线。滚刀刀尖的横截面为一个半径为ρf的圆弧，滚刀的切屑点位于刀尖圆弧上。过滚刀刀尖圆弧中心点O作滚刀上刀齿切削边PZ的垂线与刀齿切削边相交于P点，由于刀齿切削边PZ与滚刀刀尖圆弧相切，则P点即为二者的相切点，同时P点为滚刀刀齿切削边的最高点。当采用展成法进行滚齿加工时，滚刀刀尖总是向远离齿轮中心方向移动，但P点始终与齿轮基圆内齿廓相接触，这也是滚刀在齿轮基圆内曲线的实际切削的切削点，因此，齿轮基圆内的齿廓曲线是由P点在切削运动中形成的轨迹。因滚刀只是平行移动，刀齿切削边最高点P不会变化，因此，P点的轨迹也是渐开线。此时，滚刀刀齿切削边的垂线OP与发生线之间的夹角等于滚刀端面齿形角αt，由于实际渐开线是P点在切削运动中的轨迹，则齿轮中心点O2到P点运动方向的垂直距离为齿轮基圆内的第二渐开线的基圆半径；称为内基圆半径，用rs表示。则rs＝rf+ρf(1-sinαt)(1)由于齿轮基圆内的第二渐开线与齿轮基圆外的第一渐开线由滚刀刀齿切削边上各个连续的切削点切削得到，同时滚刀刀尖圆弧起始切点与滚刀刀齿切削边相切，因此第一渐开线与第二渐开线也正好是方向相反光滑连接的渐开线曲线。因滚刀刀尖必是一段圆弧，所以基圆内渐开线也有起始点，又由于滚刀刀齿有一定厚度，因此齿根圆到渐开线起始段仍然有过渡曲线。如图1所示，图中CC曲线就是过渡曲线，可以根据作图证明过渡曲线是与滚刀刀尖圆弧有关的椭圆弧曲线。如图2所示，图2中的P点为齿轮基圆内第二渐开线的起始点，过P点作第二渐开线的法线与Y轴相交于PJ点，即节点。同时与内基圆相切与N点，则PJN＝rssinαt，其中αt为滚刀齿形角。图中αd是起始点P的压力角。由图可知：PN＝PJN-PPJ而：得到：其中，ha*为齿顶高系数，xsn为齿轮基圆内第二渐开线齿廓变位系数，简称内变位系数，rs是内基圆半径。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双大负变位渐开线齿轮传动装置，包括一对相互啮合的齿轮，其特征在于，所述两个齿轮轮齿的工作齿廓均包括位于齿轮基圆外部的外凸型的第一渐开线部和外凸型的第二渐开线部，还包括位于齿轮基圆内的内凹型的第三渐开线部，所述第一渐开线部、第二渐开线部以及第三渐开线部由齿顶部向齿根部依次平滑连接；所述两个齿轮中任意一个齿轮的第一渐开线部均与另一齿轮的第三渐开线部为凸凹弧啮合，所述两个齿轮的第二渐开线部相互为凸凸弧啮合。

【技术特征摘要】
1.一种双大负变位渐开线齿轮传动装置，包括一对相互啮合的齿轮，所述两个齿轮轮齿的工作齿廓均包括位于齿轮基圆外部的外凸型的第一渐开线部，其特征在于，还包括位于齿轮基圆外部的外凸型的第二渐开线部和位于齿轮基圆内的内凹型的第三渐开线部，所述第一渐开线部、第二渐开线部以及第三渐开线部由齿顶部向齿根部依次平滑连接；所述两个齿轮中任意一个齿轮的第一渐开线部均与另一齿轮的第三渐开线部为凸凹弧啮合，所述两个齿轮的第二渐开线部相互为凸凸弧啮合。2.如权利要求1所述的双大负变位渐开线齿轮传动装置，其特征在于，所述第三渐开线部的极坐标函数表达式为：invα...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭富春，
申请(专利权)人：重庆百花园齿轮传动技术研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;85