[发明专利]直齿锥齿轮齿廓修形曲线

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮齿廓结构设计，具体地讲，本发明涉及一种直齿锥齿轮齿廓修形曲线。

背景技术

常规直齿圆锥齿轮的端面齿廓形状被称为球面渐开线。现实中，球面并不能展开成平面，在球面上求作渐开线齿形很难，所以常规直齿圆锥齿轮的齿形用背锥展开面上当量齿的齿形替代，该近似球面渐开线齿形简单，易于成形加工。现实中直齿圆锥齿轮配对啮合存在稳定性差，动态载荷大，噪音大，承载能力不强等缺点。为了克服上述缺点，有关直齿锥齿轮齿廓方面的技术研究较多，最具有代表性的是2007年第7期《机械设计》刊登的一篇“直齿锥齿轮齿廓修形”，该技术通过旋转渐开线对齿廓修形，其核心技术是在球面渐开线靠近齿顶部分绕着修形起始点进行旋转，修形起始点为单齿啮合、双齿啮合的交替点。为了防止发生直齿锥齿轮啮合打滑，要求重合度大于1，修形量等于弹性变形量与基节误差之和。通过上述技术改进，尽管提高了直齿锥齿轮啮合平稳性、并降低动态载荷，但仍存在齿廓设计难及不易实现精确成形的实际问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种易实现精确成形，且啮合时动态载荷低、噪音小的直齿锥齿轮齿廓修形曲线。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

直齿锥齿轮齿廓修形曲线，其改进之处在于：该曲线为带鼓形的渐开线，其起始点与背锥面上当量渐开线起始点重合，终止点与齿顶点重合，带鼓形的渐开线中央高出背锥面上当量渐开线的最大垂直距离ca为鼓形修形量，带鼓形的渐开线方程如下：

 d=rb+（ra-rb）×t

ang=(d²-rb²)^-2÷rb×180÷Π-cos^-1（rb/d）

    angle= cos^-1（rb÷d）

    x=d×cos（ang）+ca×sin（180×t）×sin（angle）

    y=d×sin（ang）-ca×sin（180×t）×cos（angle）

z=0。

方程中ra为齿顶圆半径、rb为基圆半径、t从0变到1、ca为鼓形量。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

1、齿廓修形曲线形状规则，便于参数化造型，制造容易；

2、齿廓修形曲线在全齿高上进行修形，齿面平滑过渡，有效降低啮合时动态载荷，提高直齿锥齿轮传动平稳性，噪音低；

3、齿廓修形曲线的最高点ca位于齿面中部，消除齿面空心现象，提高齿面接触强度。

附图说明

图1是齿廓修形曲线在实施例中与现有技术当量渐开线齿形的对比示意图，序号2为本发明齿廓修形曲线，序号1为当量渐开线齿形曲线。

具体实施方式

下面根据附图并结合实施例，对本发明作进一步说明。

直齿锥齿轮齿廓修形曲线，其特征在于：该曲线为带鼓形的渐开线，其起始点与背锥面上当量渐开线起始点重合，终止点与齿顶点重合，带鼓形的渐开线中央高出背锥面上当量渐开线的最大垂直距离ca为鼓形修形量，带鼓形的渐开线方程如下：

    d=rb+（ra-rb）×t

    ang=(d²-rb²)^-2÷rb×180÷Π-cos^-1（rb/d）

    angle= cos^-1（rb÷d）

    x=d×cos（ang）+ca×sin（180×t）×sin（angle）

    y=d×sin（ang）-ca×sin（180×t）×cos（angle）

    z=0。

实施例1

一锥齿轮参数如下：齿数：15，模数：4.379,压力角23o,节锥角53.75 o,齿顶高3.3，齿根高5.58,面锥角60.7667 o,鼓形量0.05,则大端背锥面上当量齿基圆半径rb=51.127,齿顶圆半径ra=58.842, 在绘图软件PROE中采用下述方程即可生成鼓形量为0.03的渐开线曲线，方程如下：

d=51.127+（58.842-51.127）×t

    ang=(d²-51.127²)^-2÷51.127×180÷Π-cos^-1（51.127/d）

    angle= cos^-1（51.127÷d）