[实用新型]一种圆弧抛物线分阶式人字齿轮

说明书

本实用新型公开了一种圆弧抛物线分阶式人字齿轮，人字齿轮的基本齿廓采用分阶式齿形，包括工作齿廓和非工作齿廓，工作齿廓包括凸圆弧曲线段和凹抛物线曲线段，非工作齿廓包括分阶圆弧曲线段和齿根圆弧曲线段，凸圆弧曲线段与分阶圆弧曲线段光滑连接，分阶圆弧曲线段与凹抛物线曲线段连接，凹抛物线曲线段与齿根圆弧曲线段连接；人字齿轮在啮合时由两段螺旋角相同旋向相反的轮齿同时啮合，能够自相平衡传动过程中产生的轴向力，因而可以采用大的螺旋角和大的齿宽，同时每段轮齿的啮合为凹凸点接触，纵向重合度大于1时，同时具有八个或八个以上的接触点，减少了每点的平均载荷，因此具有接触强度大、承载能力高、传动效率高、工作平稳的优点。

技术领域

本实用新型涉及齿轮传动技术领域，特别涉及一种圆弧抛物线分阶式人字齿轮。

背景技术

生产和科技的发展，对齿轮的性能提出了越来越高的要求。凹凸点接触齿轮相对于渐开线齿轮具有更高的承载能力，获得了广泛的研究，其中单圆弧齿轮和双圆弧齿轮的研究更为广泛。在相同条件下，双圆弧齿轮同时接触的点数要高于单圆弧齿轮，减小了每个接触点的平均载荷，双圆弧齿轮的综合承载能力比单圆弧齿轮提高了40％以上，在工艺上，双圆弧齿轮只需要一把滚刀就可以加工一对啮合齿轮，工艺简单，降低了生产成本。

双圆弧齿轮的啮合齿廓为凸圆弧齿廓与凹圆弧齿廓的点接触啮合，其啮合近似纯滚动，齿轮跑合之后，接触点由于受压和弹性变形扩展成接触面，接触强度大幅增加，为便于跑合，圆弧齿轮一般为软齿面或中硬齿面齿轮。为了减少跑合时间，降低生产成本，将凹圆弧齿廓更改为凹抛物线齿廓，使得齿轮具有多点接触的特性。但是由于该齿轮端面重合度不到1，所以只能设计为斜齿轮，斜齿轮的螺旋角越大，齿轮的轴向重合度越大，传动越平稳；但是螺旋角越大，轴向推力也越大。

因此，就需要一种圆弧抛物线分阶式人字齿轮，其可以采用大的螺旋角和大的齿宽，并且在啮合时，齿面为凸齿面和凹齿面的多点接触，具有承载能力高，工作平稳性好的特点。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种圆弧抛物线分阶式人字齿轮，其可以采用大的螺旋角和大的齿宽，并且在啮合时，齿面为凸齿面和凹齿面的多点接触，具有承载能力高，工作平稳性好的特点。

本实用新型的圆弧抛物线多点接触的人字齿轮，所述人字齿轮的基本齿廓采用分阶式齿形，包括工作齿廓和非工作齿廓，所述工作齿廓包括凸圆弧曲线段和凹抛物线曲线段，所述非工作齿廓包括分阶圆弧曲线段和齿根圆弧曲线段，所述凸圆弧曲线段设在节线上方，所述凹抛物线曲线段设在节线下方，所述凸圆弧曲线段与分阶圆弧曲线段光滑连接，所述分阶圆弧曲线段与凹抛物线曲线段连接，所述凹抛物线曲线段与齿根圆弧曲线段连接；

所述凸圆弧曲线段的表达式为：

式中，r为圆弧半径；t为曲线段的自变量参数；上面的符号“－”表示左侧齿廓曲线段，下面的符号“+”表示右侧齿廓曲线段；(0,l)为圆心坐标；

所述凹抛物线曲线段的表达式为：

式中，t为曲线段的自变量参数；上面的符号“－”表示左侧齿廓曲线段，下面的符号“+”表示右侧齿廓曲线段；p为抛物线参数；α₁和α₂为接触点P₁和P₂的压力角；θ_j为抛接触点与抛物线顶点之间的夹角；L为抛物线顶点到凸圆弧曲线圆心的距离，m_n为齿轮的法面模数；

所述分阶圆弧曲线段的表达式为：

式中，r_j为圆弧半径；t为曲线段的自变量参数；“±”上面的符号“+”表示左侧齿廓曲线段，下面的符号“－”表示右侧齿廓曲线段；(e_j,l_j)为圆心坐标；