[发明专利]一种用于提升齿轮重合度的椭圆弧滚刀

说明书

本发明提供了一种用于提升齿轮重合度的椭圆弧滚刀，通过将齿顶面设计为椭圆弧面，相对全圆弧滚刀可有效降低齿轮的最小曲率半径，加长齿轮渐开线长度，提升齿轮重合度。同时，相对双圆弧滚刀可减小齿根弯曲应力。对于现有技术中全圆弧滚刀滚齿的齿根圆弧大，齿根弯曲应力小，但是渐开线起点较高，齿轮重合度低。双圆弧滚刀滚齿的渐开线起点低，渐开线长，重合度大，但是齿根圆弧小，齿根弯曲应力大的问题，本发明椭圆弧滚刀滚齿的渐开线起点接近双圆弧滚刀，同时齿根圆弧又接近全圆弧滚刀，很好地集合了全圆弧滚刀和双圆弧滚刀的优点，规避了全圆弧滚刀和双圆弧滚刀的缺点，在保证齿轮弯曲强度的前提下，提升了齿轮的重合度，降低了变速箱的噪音。

技术领域

本发明涉及齿轮传动技术领域，具体为一种用于提升齿轮重合度的椭圆弧滚刀。

背景技术

齿轮传动是变速箱的关键传动装置，齿轮的设计水平和制造精度对变速箱的噪音、寿命等性能指标有着重要影响。齿轮设计参数中的重合度对啮合噪音有直接影响，齿根圆弧对齿轮的弯曲强度、寿命影响明显。而齿轮的重合度和齿根圆弧又受齿轮刀具设计和制造的制约，较难平衡。

在齿轮加工工艺中，滚齿工艺在满足产品需求的基础上效率更高，是齿轮加工的最主要方式之一，齿轮滚刀也成为齿轮刀具中应用最广泛的刀具。滚刀的齿顶曲线形状决定了齿轮齿根过渡曲线的形状，而齿轮齿根过渡曲线对齿轮重合度和齿根弯曲强度有着重要影响。在工程应用，齿轮滚齿加工的齿根过渡曲线一般有全圆弧、双圆弧两种形状，全圆弧齿根的齿轮弯曲强度好，但是渐开线的最小曲率半径较大，齿轮重合度低，啮合过程噪音大。双圆弧齿根可有效降低齿轮的最小曲率半径，增大啮合重合度，提升传动平稳性，但是会削弱齿根弯曲强度。

发明内容

针对现有技术中齿轮滚齿加工采用全圆弧、双圆弧两种形状，但是全圆弧齿根存在渐开线的最小曲率半径较大，齿轮重合度低，啮合过程噪音大的问题，双圆弧齿根存在齿根弯曲应力大、弯曲强度差的问题，本发明提供一种用于提升齿轮重合度的椭圆弧滚刀，结构简单，可有效降低齿轮的最小曲率半径，加长齿轮渐开线长度，提升齿轮重合度，同时减小齿根弯曲应力，增强齿根弯曲强度，很好地弥补了全圆弧、双圆弧滚刀各自的缺陷。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于提升齿轮重合度的椭圆弧滚刀，包括椭圆弧滚刀本体，椭圆弧滚刀本体包括刀体以及沿刀体外表面轴向延伸的若干组齿排；每组齿排上排布有若干个切削齿，每组相邻切削齿间为齿槽，切削齿包括齿顶面、两侧的齿侧面和齿根面，齿侧面与刀体截面的夹角为压力角，切削齿的齿顶呈椭圆弧形状，在齿顶椭圆弧面和齿侧面之间为倾斜面，倾斜面与齿顶椭圆弧面相切；

其中切削齿的法向齿形轮廓线包括第一齿切削直线、齿顶椭圆弧线、第二齿切削直线；

其中以齿顶椭圆弧线的纵向中心线为中心，第一齿切削直线和第二齿切削直线分别连接在齿顶椭圆弧线的两端。

优选的，第一齿切削直线包括依次连接的第一齿根直线、第一主切削直线和第一副切削直线；其中第一主切削直线为滚刀压力角α对应齿形线段所设置的直线，第一副切削直线为滚刀倾斜角Q与齿顶椭圆弧线的相切线。

进一步的，齿顶椭圆弧线的一端凸角至第一齿根直线之间设置第一滚刀凸角辅助线，其中第一滚刀凸角辅助线与第一主切削直线平行设置，且第一滚刀凸角辅助线与滚刀凸角a相切。

进一步的，第一主切削直线的长度大于第一副切削直线的长度。

优选的，第二齿切削直线包括依次连接的第二副切削直线、第二主切削直线和第二齿根直线；其中第二主切削直线为滚刀压力角β对应齿形线段所设置的直线，第二副切削直线为滚刀倾斜角P与齿顶椭圆弧线的相切线。

进一步的，齿顶椭圆弧线的一端凸角至第二齿根直线之间设置第二滚刀凸角辅助线，其中第二滚刀凸角辅助线与第二主切削直线平行设置，且第二滚刀凸角辅助线与滚刀凸角b相切。