圆弧齿线圆柱齿轮组制造技术

本发明专利技术涉及一种圆弧齿线圆柱齿轮组，由一对齿线为对称圆弧线、齿形为渐开线的大、小齿轮组成，两齿轮齿宽中点端剖面具有正齿轮特性，从齿宽中点向两端分离的端剖面分别具有左、右旋斜齿轮特性，斜齿轮的螺旋角由中点零度向两端对称逐渐变大、形成具有凸、凹齿面的渐开线螺旋面，大、小齿轮在齿宽上每一端剖面相互啮合的节点沿齿轮轴向重合，大、小齿轮圆弧齿线在分度圆的展开图上：小齿轮凹面分圆弧=大齿轮凸面分圆弧，小齿轮凸面分圆弧=大齿轮凹面分圆弧；或小齿轮凹面分圆弧=大齿轮凸面分圆弧=小齿轮凸面分圆弧=大齿轮凹面分圆弧。该齿轮组齿轮无间隙啮合、接触区域好、加工简单实用、便于推广应用。

Circular arc tooth line cylindrical gear set

【技术实现步骤摘要】
圆弧齿线圆柱齿轮组
本专利技术专利涉及一种平行轴传动齿轮组，尤其是一种齿形为渐开线、齿线为对称圆弧的圆柱齿轮组。
技术介绍
渐开线圆柱齿轮是当今最为成熟的传动技术，其渐开线牙齿沿圆柱面延伸的齿线有三种：直齿线、斜齿线、人字齿线。第四种齿线本文称它为“圆弧齿线”。这种齿线由美国学者1975年提出，一经提出、其拱形齿线的外观引起无数学者的关注，直觉告诉人们它的齿线无疑是最好的：承载力大、噪音低、无轴向力。几十年来出现了许多类似研究课题和专利申请，但都因啮合理论缺乏依据、设计思路混乱、加工方法不准确、接触区域不好而得不到推广和应用。比如专利号：CN101818802B，名称：弧螺旋圆柱齿轮及弧齿条，它的技术方案是：1、凹齿面顶弧=凸齿面根弧＞凸齿面顶弧=凹齿面根弧，形成了100%的接触面，方案错误在：一对相啮合齿轮的弧线是展成出来的，并不是一对一刻画出来的，事实上齿顶圆弧的曲率半径＜齿根圆弧的曲率半径；2、轮齿的压力角α为零度时，齿根面与齿顶面呈等曲月牙，轮齿各齿弧线曲率半径变化关系式：R9=R10=R11=R12=R1=R2，方案错误在：把压力角零度的轮齿看成矩形了，压力角零度是指分度圆上的压力角为零，分度圆以上的压力角从零逐渐变大，曲率半径是变化的，等式不成立；3、双向弧螺旋轮齿的分度圆端面齿距等于中点齿距，即端面齿厚a=端面齿沟宽b=中点中点齿厚c=中点齿沟宽d，斜齿端面模数恒等于中点正齿轮模数，方案错误在：几何图形本身存在错误，模数恒等的原因不是齿厚和齿槽相等，而是共一个分度圆展成的原因。该专利缺乏啮合理论的支持，把渐开线齿轮的啮合关系看成了一种模型倒扣的关系。通过检索信息查看期刊论文，对偏离中点端剖面的渐开线没有正确认识，有的认为是变态渐开线、有的认为是双曲线、都没有从源头解决这种齿轮的啮合理论，也没有解决好设计和制造问题，这是迄今为止这种齿轮没有得到推广应用的根本原因。
技术实现思路
针对现有技术中圆弧齿线圆柱齿轮接触精度没有解决的难题。本专利技术遵循渐开线齿轮的啮合原理，设计出相互啮合的一对齿轮在端剖面的啮合特性都符合渐开线齿轮无间隙啮合、接触区域好、加工简单实用、便于推广应用的圆弧齿线圆柱齿轮组。本专利技术采用的技术方案是：一种圆弧齿线圆柱齿轮组，由一对齿线为对称圆弧线、齿形为渐开线的大、小齿轮组成，两齿轮齿宽中点端剖面具有正齿轮特性，从齿宽中点向两端分离的端剖面分别具有左、右旋斜齿轮特性，斜齿轮的螺旋角由中点的零度向两端对称逐渐变大、形成具有凸、凹齿面的渐开线螺旋面，小齿轮的凸面与大齿轮的凹面啮合，小齿轮的凹面与大齿轮的凸面啮合，其特征在于：所述大、小齿轮在齿宽上每一端剖面相互啮合的节点P沿齿轮轴向重合，大、小齿轮圆弧齿线在分度圆的展开图上：小齿轮凹面分圆弧=大齿轮凸面分圆弧，小齿轮凸面分圆弧=大齿轮凹面分圆弧；或小齿轮凹面分圆弧=大齿轮凸面分圆弧=小齿轮凸面分圆弧=大齿轮凹面分圆弧。进一步地，任意端截面一齿轮的节圆齿厚等于另一齿轮节圆齿槽宽，数值处处相等。进一步地，大、小齿轮圆弧齿线在齿顶圆、分度圆、齿根圆的展开图上：齿顶圆弧的曲率半径＜分度圆圆弧曲率半径＜齿根圆弧的曲率半径。进一步地，所述大、小齿轮替换为相同参数齿轮。齿线为对称圆弧线，齿形为渐开线的大、小齿轮在齿宽中分面为正齿轮，从中分面向两端分离的为左、右旋斜齿轮，左、右旋斜齿轮螺旋角β是一个变量，从中点0°螺旋角向两端逐渐变大，方向相反。所有齿形都是在同一个分度圆上进行展成，分度圆=端面模数Ms×齿数，分度圆和齿数不变，端面模数Ms必定处处相等，并恒等于中点正齿轮模数。法向模数=Ms×cosβ，螺旋角β是一个变量，法向模数就是一个变量。法向压力角等于切削刃的齿形角，恒等于中点正齿轮的压力角α。端面压力角与法向压力角的关系为tanαs=tanαn/cosβ，端面压力角αs是一个变量，随分度圆螺旋角β而变化。法向齿形遵循如下规律：法向压力角αn等于正齿轮压力角α、并处处相等，全齿深相等，法向模数从中点向两端逐渐变小，变位系数从中点向两端逐渐变大。端面齿形遵循如下规律：分度圆共用，端面模数Ms处处相等，变位系数ζs处处相等，全齿深相等，端面压力角αs从中点向两端面逐渐变大，基圆从中点向两端逐渐变小，每一个端剖面的齿形都是渐开线。通过以上分析、将不变常量Ms、αn、ζs作为设计圆弧齿线圆柱齿轮的标准参数是合理的。分度圆螺旋角β是一个变量，无数个端截面里各有不同的分圆螺旋角，这些变化的螺旋角累积成两条分圆弧线，分别呈现在大小齿轮的分度圆上，它们大小相等、方向相反。小齿轮凹面分圆弧R2=大齿轮凸面分圆弧R4，小齿轮凸面分圆弧R1=大齿轮凹面分圆弧R3，左、右齿形不一定对称，不影响齿轮啮合，只影响刀具的选用。当分度圆上4段曲线完全（R1=R2=R3=R4）相等时，端截面左右齿形对称、压力角相等、螺旋角相等。一对齿轮相啮合的基本条件是基节相等：基节=Ms×cosαs×π，这里的端面模数Ms是一个常量，端面压力角αs来源于变量β，变量β又来源于分度圆弧齿线，只要一对相互啮合的圆弧齿线圆柱齿轮的端面模数和分度圆弧齿线相等，每一个端截面里就会产生一对正常啮合的齿轮，每一对这样的齿轮都会产生一个啮合节点P，无数个啮合节点P沿轴向全部重合，过节点P所生成的无数对节圆重合，节圆齿距相等，瞬时传动比不变，当中点正齿轮：“一齿轮节圆齿厚等于另一齿轮节圆齿槽宽”时满足了无间隙啮合条件，其它任意端截面无数对齿轮也都同时满足这一条件，节圆齿厚、节圆齿槽处处相等，整个齿面都实现了无侧隙啮合，圆弧齿线圆柱齿轮即可达到100%的接触面。当齿轮有变位时、一对相啮合齿轮的纯滚动圆由分度圆转换到节圆上了，上述大小齿轮分圆弧相等的结论仍然有效，这是因为一对相啮合齿轮在节圆上的压力角相等，那么它们在节圆上的螺旋角也一定大小相等、方向相反。同理：一对相啮合的圆弧齿线齿轮在节圆上的圆弧齿线也一定大小相等、方向相反。说明将大小齿轮分圆弧设计在分度圆上并不影响它们在节圆上的啮合。加工时应将两个相等圆弧分别设计在大小齿轮的分圆上、而不是节圆上。这就统一了设计理念：模数、压力角、圆弧齿线都在分度圆上。齿顶圆弧齿线与齿根圆弧齿线的关系：一对相啮合的圆弧齿线圆柱齿轮在分度圆上的圆弧齿线是相等的，在其它圆上的齿线是展成关系，并非现有技术所述：凹齿面顶弧=凸齿面根弧，因为：各任意圆的螺旋角导程T相等：T=d'·π/tgβ'。d'为任意圆直径，β'为任意圆螺旋角，它们互成正比，说明：直径越大、螺旋角β'越大，齿顶圆螺旋角肯定大于齿根圆螺旋角，引深至圆弧齿线圆柱齿轮：齿顶圆弧齿线的曲率半径＜分度圆圆弧齿线曲率半径＜齿根圆弧齿线的曲率半径，不论凸面和凹面都满足这一条件。本专利技术的有益效果：继承了渐开线齿轮的所有优点：可变位、中心距可分离、无间隙啮合、瞬间速度不变，计算方法类似于普通渐开线齿轮，测量方便，加工原理可运用到磨齿、解决硬齿面的加工问题和提高齿轮的精度；100%接触啮合后在结构上的三大优点：1、重合系数大：重合系数比人字齿轮略高，因人字齿轮中间留有越程槽、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆弧齿线圆柱齿轮组，由一对齿线为对称圆弧线，齿形为渐开线的大、小齿轮组成，两齿轮齿宽中点端剖面（E）具有正齿轮特性，从齿宽中点向两端分离的端剖面分别具有左、右旋斜齿轮特性，斜齿轮的螺旋角由中点零度向两端对称逐渐变大，形成具有凸、凹齿面的渐开线螺旋面，小齿轮的凸面（01）与大齿轮的凹面（03）啮合，小齿轮的凹面（02）与大齿轮的凸面（04）啮合，其特征在于：所述大、小齿轮在齿宽上每一端剖面相互啮合的节点（P）沿齿轮轴向重合，大、小齿轮圆弧齿线在分度圆的展开图上：小齿轮凹面分圆弧（R2）=大齿轮凸面分圆弧（R4），小齿轮凸面分圆弧（R1）=大齿轮凹面分圆弧（R3）；或小齿轮凹面分圆弧（R2）=大齿轮凸面分圆弧（R4）=小齿轮凸面分圆弧（R1）=大齿轮凹面分圆弧（R3）。/n

【技术特征摘要】
1.一种圆弧齿线圆柱齿轮组，由一对齿线为对称圆弧线，齿形为渐开线的大、小齿轮组成，两齿轮齿宽中点端剖面（E）具有正齿轮特性，从齿宽中点向两端分离的端剖面分别具有左、右旋斜齿轮特性，斜齿轮的螺旋角由中点零度向两端对称逐渐变大，形成具有凸、凹齿面的渐开线螺旋面，小齿轮的凸面（01）与大齿轮的凹面（03）啮合，小齿轮的凹面（02）与大齿轮的凸面（04）啮合，其特征在于：所述大、小齿轮在齿宽上每一端剖面相互啮合的节点（P）沿齿轮轴向重合，大、小齿轮圆弧齿线在分度圆的展开图上：小齿轮凹面分圆弧（R2）=大齿轮凸面分圆弧（R4），小齿轮凸面分圆弧（R1）=大齿轮凹面分圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣细英，孔霞，
申请(专利权)人：江苏泰隆减速机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32