外啮合齿轮副.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103122971A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103122971103122971A(43)申请公布日2013.05.29(21)申请号201310045548.3(22)申请日2013.02.05(71)申请人西安理工大学地址710048陕西省西安市金花南路5号(72)发明人魏伟锋张广鹏杜真一穆卫谊(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214代理人李娜(51)Int.Cl.F16H1/04(2006.01)F16H55/17(2006.01)F16H55/08(2006.01)F04C15/00(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书6页说明书6页附图7页附图7页(54)发明名称外啮合齿轮副(57)摘要外啮合齿轮副，包括两个外齿轮，外齿轮I单个齿廓在极坐标中依次由满足一阶连续的直线段I、余弦曲线I、直线段II和余弦曲线II组成的余弦基复合曲线构成，与外齿轮I单个齿廓对应的外齿轮II的单个共轭齿廓通过啮合原理得到，形成共轭齿轮副；完整共轭齿轮副由外齿轮I、外齿轮II的单个齿廓分别绕其中心按照其齿数均布得到。本发明通过调整齿廓对称系数，可以得到非对称的齿轮泵齿廓，使得齿轮的两个齿侧中长边更适合传动，短边更适合密封，有利于传动和密封功能的分离，增强了传动性能和密封功能。本发明齿轮副之间的光顺性达到一阶连续；为齿轮副的多元优化建立了数学模型。CN103122971ACN103297ACN103122971A权利要求书1/2页1.外啮合齿轮副，其特征在于，包括两个外齿轮，外齿轮I单个齿廓在极坐标中依次由满足一阶连续的直线段I、余弦曲线I、直线段II和余弦曲线II组成的余弦基复合曲线构成，与外齿轮I单个齿廓对应的外齿轮II的单个共轭齿廓通过啮合原理得到，形成共轭齿轮副；完整共轭齿轮副由外齿轮I、外齿轮II的单个齿廓分别绕其中心按照其齿数均布得到。2.如权利要求1所述的外啮合齿轮副的设计方法，其特征在于，先在极坐标中确定构成外齿轮I单个齿廓的满足一阶连续要求的依次由直线段I、余弦曲线I、直线段II和余弦曲线II组成的余弦基复合曲线；然后将其转换到直角坐标系中，使对应的外齿轮I的单个齿廓依次由齿顶圆弧、余弦曲线I变换曲线、齿根圆弧、余弦曲线II变换曲线构成；再由直角坐标系中的单个齿廓按照啮合原理得到与其共轭的外齿轮II上对应的单个齿廓，形成单个的共轭齿轮副；最后将外齿轮I、外齿轮II的单个齿廓分别绕其中心按照其齿数进行均布得到由外齿轮I齿廓和外齿轮II齿廓组成的完整的共轭齿轮副。3.如权利要求2所述的外啮合齿轮副的设计方法，其特征在于，回转中心在o1点且齿廓在x1o1y1坐标系中的外齿轮称为外齿轮I；回转中心在o2点且齿廓在x2o2y2坐标系中的外齿轮称为外齿轮II；设计参数包括外齿轮I齿数z1、外齿轮II齿数z2、模数m、外齿轮I齿顶系数ha、外齿轮II齿顶系数hf；齿数z2和齿数z1均为正整数且满足：z1≥1，z2≥1；在极坐标系中θ1为任意实数，外齿轮I单个齿廓角度范围α满足：θ5-θ1＝α＝360/z1，齿顶高系数ha满足：0≤ha≤k1/2，齿底高系数hf满足：0≤hf≤k1/2，齿轮模数m满足：m＞0。4.如权利要求2或3所述的外啮合齿轮副的设计方法，其特征在于，设计参数包括单个齿廓在极坐标系中的齿廓半齿高系数k1、齿顶圆弧弧长系数k2、齿廓对称系数k3、余弦曲线平移系数k4和齿根圆弧弧长系数k5；外齿轮I单个齿廓的角度范围为其中，直线段I的起止角度分别为θ1，θ2，在极坐标系中其方程为：r＝rb+H(θ1≤θ≤θ2)，式中：rb为余弦曲线的平均值，H为余弦型曲线的幅值；定义齿廓半齿高系数定义齿顶圆弧弧长系数k2由直线段I的起止点得到：余弦曲线I的起止点角度分别为θ2，θ3，余弦曲线I的方程为：定义齿廓对称系数定义余弦曲线平移系数直线段II的起止角度分别为θ3，θ4，其方程为：r＝rb-H(θ3≤θ≤θ4)，2CN103122971A权利要求书2/2页齿根圆弧弧长系数k5由直线段II的起止点得到：余弦曲线II的起止点角度分别为θ4、θ5,余弦曲线II的方程为：式中，θ5满足θ5-θ1＝α。5.如权利要求4所述的外啮合齿轮副的设计方法，其特征在于，齿廓半齿高系数k1的取值范围为0≤k1≤1.5；齿顶圆弧系数k2的取值范围为0≤k2≤0.8；齿廓对称系数k3的取值范围为0.2≤k3≤0.8；余弦曲线平移系数k4的取值范围为0.5≤k4≤2；齿根圆弧弧长系数k5的取值范围为0≤k5≤0.8。6.如权利要求5所述的外啮合齿轮副的设计方法，其特征在于，根据外齿轮I齿顶系数ha对外齿轮I的齿顶部分进行裁剪，根据外齿轮II齿顶系数hf对外齿轮II