一种蜣螂表面结构仿生齿轮.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103511590103511590A(43)申请公布日2014.01.15(21)申请号201310477933.5(22)申请日2013.10.14(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学(72)发明人巫世晶杨晓峰(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222代理人张火春(51)Int.Cl.F16H55/17(2006.01)F16H55/10(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图1页附图1页(54)发明名称一种蜣螂表面结构仿生齿轮(57)摘要本发明公开了一种蜣螂表面结构仿生齿轮，包括齿轮体，所述齿轮体上设有外齿牙和外齿槽，所述外齿牙与外齿槽相间隔，其特征在于：所述的外齿牙的表面上设置有不止一个球缺体。本发明相对于现有技术，能有效提高齿轮的抗疲劳力和较少齿轮的摩擦力。CN103511590ACN10359ACN103511590A权利要求书1/1页1.一种蜣螂表面结构仿生齿轮，包括齿轮体，所述齿轮体上设有外齿牙和外齿槽，所述外齿牙与外齿槽相间隔，其特征在于：所述的外齿牙的表面上设置有不止一个球缺体。2.根据权利要求1所述的蜣螂表面结构仿生齿轮，其特征在于：所述的球缺体大小一致、分奇偶列均匀设置在所述的外齿牙的表面上。3.根据权利要求2所述的蜣螂表面结构仿生齿轮，其特征在于：所述的每列球缺体中，各球缺体底面球心间距为6μm。4.根据权利要求2所述的蜣螂表面结构仿生齿轮，其特征在于：所述的每列球缺体中，偶列球缺体底面球心与奇列球缺体底面球心的间距为6μm。5.根据权利要求2所述的蜣螂表面结构仿生齿轮，其特征在于：所述的每列球缺体中，偶列球缺体底面球心与奇列球缺体底面球心的垂直距离为3μm。6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的蜣螂表面结构仿生齿轮，其特征在于：所述的球缺体底面直径4μm，球缺高0.4μm。2CN103511590A说明书1/5页一种蜣螂表面结构仿生齿轮技术领域[0001]本发明属于机械动力传输领域，尤其涉及一种模仿蜣螂表面结构的仿生齿轮。[0002]背景技术[0003]齿轮传动是机械行业中最重要的传动方式之一，它具有速比范围大、功率范围广、结构紧凑可靠等一系列优点，被广泛应用在航空、航天、交通、机械制造等各个工业部门。[0004]齿轮啮合传动时，由于啮合面上存在相对滑动，因此必将产生滑动摩擦力。相对滑动速度在节点突然换向时，摩擦力的方向也突然改变，摩擦力大小和方向的改变导致节点处产生了脉冲力，即“节点脉动”其大小和持续时间与齿轮啮合时的传动力、齿轮间的摩擦系数和相对滑动速度成正比。而且随着齿轮在受力啮合过程中，总会产生一定程度的弹性变形，随着啮合过程的变化和载荷的减小，这种变形就要恢复，从而会给齿轮体一个切向加速度，形成“啮合冲击力”。这种激振力将引起齿轮的周向振动、径向振动和轴向振动，从而加速齿轮的疲劳和磨损破坏。[0005]齿轮在啮合传动时承受周期性的冲击力、弯曲应力、接触应力和强烈的摩擦力等多种综合作用力，因此其疲劳损伤和摩擦磨损形式多样，一般比较常见的失效形式为：齿轮折断和工作齿面磨损、点蚀、胶合、及塑性变形。[0006]根据齿轮的失效形式得出齿轮的计算准则为：闭式传动的齿轮主要失效形式是接触疲劳强度、弯曲疲劳强度和胶合，目前，一般只进行接触疲劳强度和弯曲疲劳强度的计算。[0007]为了提高齿轮的使用寿命，提高传动效率，必须最大限度地降低齿轮的疲劳和磨损，国内外的学者和工程技术人员在该方面提出了应对方法，并取得了一定的效果。具体有以下几种方法：（1）改变材质的方法这是一个比较直接有效的方法，通过使用具有良好性能的材料来代替以前使用的材料，来提高齿轮的使用寿命、降低成本。目前，德国的材料科学研究所（IHT）、中国石化巴陵石化公司合成橡胶事业部、西安科技学院机械系、一汽技术中心等单位正在从事这方面的研究，并得到了一些成果，为进一步选择齿轮材料奠定了基础；（2）采用表面涂层的方法由于材料的性能主要取决于高耐磨性的表面及其高韧性的芯部，因此许多学者提出了一种直接在材料表面加涂层的方法来增加零部件表面的耐磨性，以此来提高齿轮的实用寿命。重庆大学的机械学院采用磁过滤源沉积的方法，在20CrMo制造的圆柱齿轮表面制备薄膜，并在齿轮传动试验台进行试验，结果表明该方法对齿轮的抗疲劳特性有一定的效果。[0008]（3）采用表面热处理技术热处理技术是比较传统的方法，齿轮材料的热处理是发挥材料特性并改善其表面性能不可或缺的关键技术，正确、恰当的热处理可改善齿轮的表面特性，如耐磨性、抗疲劳特性、3CN103511590A说明书2/5页耐腐蚀