一种凹、凸环面渐开线齿轮及其设计、加工方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102588558A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102588558A(43)申请公布日2012.07.18(21)申请号201210081587.4(22)申请日2012.03.26(71)申请人南京航空航天大学地址210018江苏省南京市御道街29号(72)发明人刘雷黄因慧田宗军沈理达刘志东(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人张惠忠(51)Int.Cl.F16H55/17(2006.01)F16H55/08(2006.01)B23F5/20(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书88页页附图附图55页(54)发明名称一种凹、凸环面渐开线齿轮及其设计、加工方法(57)摘要本发明涉及一种齿轮及其设计方法、加工方法，尤其是一种齿顶曲面和齿根曲面为凸环面或凹环面的一部分的齿轮及其设计、加工方法。凹、凸环面渐开线齿轮的齿顶曲面与齿根曲面为环面的一部分，环面由圆弧绕齿轮轴线旋转一周形成，轮齿的端截面齿廓曲线是渐开线，齿形以齿宽中点对称分布。本发明的齿轮构成的三种齿轮传动形式，既可用于平行轴传动，又可用于小轴交角相交轴传动，作平行轴传动时允许较大的轴线偏转安装误差，作相交轴传动时，允许轴交角动态变化，两种情况下都可保持传动比恒定，轮齿不干涉。利用本发明的设计方法，把环面渐开线齿轮离散成许多微小锥度渐开线齿轮，进行环面渐开线齿轮的几何参数设计，其过程简便、易行。CN10258ACN102588558A权利要求书1/1页1.一种凹、凸环面渐开线齿轮，其特征在于：所述的凹、凸环面渐开线齿轮的齿顶曲面与齿根曲面为环面的一部分，环面由圆弧绕齿轮轴线旋转一周形成，轮齿的端截面齿廓曲线是渐开线，齿形以齿宽中点对称分布。2.根据权利要求1所述的凹、凸环面渐开线齿轮，其特征在于：所述的齿宽的截面内凸环面渐开线齿轮的分度圆齿厚由齿宽中部向两端逐渐减小，齿顶厚由齿宽中部向两端逐渐增大。3.根据权利要求1所述的凹、凸环面渐开线齿轮，其特征在于：所述的齿宽的截面内凹环面渐开线齿轮的分度圆齿厚由齿宽中部向两端逐渐增大，而其齿顶厚由齿宽中部向两端逐渐减小。4.如权利要求1所述的凹、凸环面渐开线齿轮的设计方法，其特征在于：设计方法如下：1）、根据参数确定坐标系，其中x轴，y轴分别为齿轮的对称轴；2）、凸环面渐开线齿轮根据如下公式：计算得出各端截面的齿顶高系数；根据如下公式计算得出渐开线齿轮的最少齿数：3）、凹环面渐开线齿轮根据如下公式：计算得出各端截面的齿顶高系数；再次通过如下公式计算得出渐开线齿轮的最少齿数：公式中R是齿顶曲面在平面内的投影圆弧的半径；rc是分度环面投影圆弧的半径；是距x轴为y的端截面的齿顶高系数；z是环面渐开线齿轮的齿数；zmin是环面渐开线齿轮的最少齿数；m是环面渐开线齿轮的模数；αn是滚刀法向压力角；αt是端截面的压力角。5.利用权利要求3所述的凹、凸环面渐开线齿轮设计方法的加工方法，其特征在于：在滚齿机上加工凹、凸环面渐开线齿轮时，滚刀从毛坯两端沿其轴向与径向同时作进给加工运动，并保证滚刀轴心的运动轨迹是一段与毛坯环面同心的圆弧。2CN102588558A说明书1/8页一种凹、凸环面渐开线齿轮及其设计、加工方法技术领域[0001]本发明涉及一种齿轮及其设计方法、加工方法，尤其是一种齿顶曲面和齿根曲面为凸环面或凹环面的一部分的齿轮及其设计、加工方法。背景技术[0002]渐开线齿轮传动是世界上应用最广泛的齿轮传动，具有传动比恒定，齿廓间正压力方向不变，运动可分，加工便捷等许多优点。因此，尽管渐开线齿廓曲线从问世至今已有200多年的历史，但目前它仍然是应用最广的齿廓曲线。但是，渐开线齿轮传动对诸如轴线平行度误差、轴交角误差、轴交错误差和锥顶点位置误差等较为敏感，因而常出现齿轮副边缘接触，轮齿干涉，压力角变化等现象，产生传动误差增大，传动比不恒定，承载能力下降等问题。[0003]日本K.Mitome等（K.Mitome,T.Okuda,T.Ohmachi,T.Yamazaki.Developmentofanewhobbingofsphericalgear[J].JournalofJapanSocietyMechanicalEngineering,2000,66(6):1975-1980）提出的球面齿轮的特征是齿顶曲面和齿根曲面为球面的一部分，该球面是圆心位于齿轮轴线的圆弧绕齿轮轴线旋转一周形成，而本发明提出的环面渐开线齿轮的齿面特征不同于这种球面齿轮：齿顶曲面和齿根曲面为环面的一部分，环面是由圆弧绕齿轮轴线旋转一周形成。环面渐开线齿轮的尺寸范围更为广泛，而且最大齿宽可达到球面齿轮的最大齿宽。发明内容[0004]本发明针对上述的不足提供了一种凹、凸环面