基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮及其啮合副.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CN102853054B(45)授权公告日(45)授权公告日2015.03.04(21)申请号201210365975.5(56)对比文件CN101290009A,2008.10.22,全文.(22)申请日2012.09.27CN202418491U,2012.09.05,全文.(73)专利权人重庆大学EP0780575A1,1997.06.25,全文.地址400044重庆市沙坪坝区沙坪坝正街CN101975264A,2011.02.16,全文.174号审查员樊龙飞(72)发明人陈兵奎梁栋陈毅华成丽梁宏利康传章(74)专利代理机构北京同恒源知识产权代理有限公司11275代理人王海权(51)Int.Cl.F16H55/08(2006.01)F16H55/17(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图3页(54)发明名称基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮及其啮合副(57)摘要本发明公开了一种基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮及其啮合副，包括相互点接触啮合的齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ，所述齿轮Ⅰ齿廓曲面上由啮合点构成的接触曲线Γ1与所述齿轮Ⅱ齿廓曲面上由啮合点构成的接触曲线Γ2为共轭曲线。本发明基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮啮合副，组成啮合副的齿轮Ⅰ接触曲线Γ1与齿轮Ⅱ接触曲线Γ2互为共轭曲线，齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ之间的啮合点沿着接触曲线移动；该啮合副继承了点接触啮合的特点，并且点接触的齿廓具有高的接触强度，接触传动过程沿轴向接近纯滚，传动效率高；在同传动比、同中心距条件下可实现小齿数、大模数的选择确定，能够满足高速、重载、大功率及高效率的传动要求，具有广阔的应用前景。CN102853054BCN102853054B权利要求书1/3页1.一种基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮，其特征在于：该齿轮的齿廓曲线为圆弧，且所述齿廓曲线上由啮合点构成的接触曲线的曲线方程为：式中，θ为曲线参数角；θ1,θ2为接触线取值范围，即齿廓啮入点处对应的曲线参数角到啮出点处对应的曲线参数角；齿廓曲面的圆心构成的圆心曲线为接触曲线沿齿廓曲面公法线方向的等距曲线，且圆心曲线的曲线方程为：式中，ρ为弧齿廓曲面的曲率半径；nx,ny,nz分别是法矢n在齿轮坐标系下沿坐标轴线方向的分解法向量，n是接触曲线Γ在啮合点处沿给定接触角方向的法矢。2.根据权利要求1所述基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮，其特征在于：齿轮的齿廓曲面为球心沿所述圆心曲线运动的球族管状包络面，其方程分别为：式中，α为球族参数，且满足0≤α≤2π。3.根据权利要求1或2所述基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮，其特征在于：所述接触曲线为呈轴对称的对称曲线，且所述接触曲线平滑过渡。4.根据权利要求3所述基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮，其特征在于：所述接触曲线为空间螺旋线，其螺旋角由两端向对称中心处逐渐变化，且位于对称中心处的螺旋角为0。5.一种基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮啮合副，其特征在于：包括相互点接触啮合的齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ，所述齿轮Ⅰ齿廓曲面上由啮合点构成的接触曲线Γ1与所述齿轮Ⅱ齿廓曲面上由啮合点构成的接触曲线Γ2为共轭曲线；所述接触曲线Γ1的曲线方程为：2CN102853054B权利要求书2/3页式中，θ为曲线参数角；θ1,θ2为接触线取值范围，即齿廓啮入点处对应的曲线参数角到啮出点处对应的曲线参数角；由共轭曲线原理，所述接触曲线Γ2的曲线方程为：式中，i21为齿轮传动比；φ1,φ2分别是齿轮1、2转过的角度，且有关系φ2＝i21φ1；a为外啮合配对齿轮间的标准中心距；n是共轭曲线在啮合点处沿给定接触角方向的法矢；υ(12)是啮合点处齿轮间的相对运动速度矢量。6.根据权利要求5所述基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮啮合副，其特征在于：所述齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ的齿廓曲线均为圆弧，所述齿轮Ⅰ齿廓曲面的圆心构成的圆心曲线Γ'1为接触曲线Γ1沿齿廓曲面公法线方向的等距曲线；所述齿轮Ⅱ齿廓曲面的圆心构成的圆心曲线Γ'2为接触曲线Γ2沿齿廓曲面公法线方向的等距曲线。7.根据权利要求6所述基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮啮合副，其特征在于：所述齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ的齿廓曲线分别为凸圆弧和凹圆弧；所述齿轮Ⅰ的圆心曲线Γ'1的曲线方程为：所述齿轮Ⅱ的圆心曲线Γ'2的曲线方程为：式中，ρ1为齿轮Ⅰ的凸圆弧齿廓曲面的曲率半径；ρ2为齿轮Ⅱ的凹圆弧齿廓曲面的曲率半径；nx1,ny1,nz1,nx2,ny2,nz2分别是法矢n在齿轮坐标系下沿坐标轴线方向的分解法向量。3CN102853054B权利要求书3/3页8.根据权利要求7所述基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮啮合副，其特征在于：所述齿轮Ⅰ的齿廓曲面∑1为球心沿所述圆心曲线Γ'1运动的