[其他]复合线齿轮传动

说明书

本发明归属于机械制造领域，更确切地说，是属于一种复合线齿轮传动。

本发明应用在船舶、飞机、农机和其它机器的重载传动上最为合适。

复合线齿轮传动的特征是齿廓的侧面由几部分组成，每一部分又根据本身应力-应变状态的特点构成不同的规律。

复合线齿的齿廓的顶部和根部是圆弧线段，中间的连接部分是渐开线（下称渐开线段），以与理论齿廓相符，来保证在绝对刚性齿轮接触时所给定的传动关系。

受载时，齿廓上不同的单位刚度是由不同的齿廓段结构来确定的。这就允许渐开线段承受更大的载荷;允许齿身中有各种最大的拉应力值;允许在啮合区承受最大的接触应力、最大的滑动速度和最高的温度。这样，将按各段承受弯曲疲劳强度、接触疲劳强度、抗点蚀性、耐热性和机械磨损的标准来确定相应段的摩擦损耗和工作能力。

由于复合线齿廓上的各段在运动学上互不联系，就使得这种传动的轮齿在轴向具有较大的重叠系数，在各啮合区具有有利的齿形来提高承载能力。这样，它所传递的载荷就比普通啮合传动高。

与纯渐开线齿啮合相比，复合线齿的渐开线段接触线长度如此短、啮合角又如此大，这就减小了载荷沿接触线长度分布的不均匀性;减小了作用力的最大力臂和最大的滑动速度。这些，加上对齿轮中心距偏差的不敏感性，不仅从齿的弯曲疲劳强度和抗点蚀性的标准出发，保证了渐开线段的高度工作性能，而且还保证了在啮合区域内比任何非复合线齿啮合（其中包括纯渐开线啮合）都要高的接触应力疲劳强度。

与纯圆弧齿啮合相比，在齿顶圆弧段和渐开线段连接部分的这种小曲率半径和拉应力集中点，会使作用力的力臂减小;使齿顶沿分度圆的厚度、齿根在法向截面上的厚度增大;使轮齿的啮合表面增加。所以圆弧段的特点是，不仅依据接触应力疲劳强度标准具有高度的工作性能，而且还具有较高的弯曲疲劳强度。

与渐开线或圆弧啮合传动相比，从抗点蚀性、耐热性和齿的弯曲疲劳强度准则出发，复合线齿轮传动由于在渐开线段的承载性能大而具有较高的承载能力和较高的效率。但是，这种复合线齿轮传动的结构未能在工业中得到广泛的应用。这是因为轮齿的各部分承载的负荷不一致，而限制了承载能力的提高。

-渐开线段：接触应力疲劳强度过载，而抗点蚀性、弯曲疲劳强度和机械磨损的受载不足。对齿轮中心距的偏差不敏感。

-圆弧段：抗点蚀性、弯曲疲劳强度和机械磨损过载，其承载能力取决于中心距的偏差值，但接触应力疲劳强度受载不足。

研制高承载能力复合线齿轮传动的企图导致了复合线齿啮合传动的出现（见1982年公布的第19号“发现、发明、工业样品、商标”公报第929915号苏联发明证书）。

这种齿轮传动由齿轮组成，其中每个齿轮的齿廓侧面都由几部分组成：两个圆弧段和连接这两段的近似渐开线段。渐开线段位于经过齿轮分度圆表面的区间内，而其余两段则在这区间之外。

齿廓侧面的圆弧段与理论圆弧齿廓相符，而渐开线段则偏离理论的渐开线，使齿厚减薄。这种偏差值由齿廓在圆弧段可能的最大磨损量来决定。

这种传动在使用中如同圆弧齿传动一样，但承载能力略有提高，这是因为没有渐开线段的啮合而使齿身中最大接触应力水平降低的缘故。

为了降低齿顶部分的、圆弧线和渐开线连接段上的最大拉应力，应该把这段的下部边界定在离节圆0.15倍齿顶高的地方。这样，齿的弯曲疲劳强度就增加20%以上，从而使这种传动和圆弧齿传动一样。

当传动的润滑条件恶化、轮齿的磨损加剧时，轮齿的渐开线段就投入啮合。这导致了轮齿各段的载荷进行重新分配，并使圆弧段受载强度和发热强度降低，从而保证了传动具有较高的耐磨性能。

这种传动承载能力的增长受到作用在点啮合区弯曲疲劳强度的限制。由于渐开线段不进入啮合，从而降低了轮齿的重叠系数，提高了发热强度，所以这种传动的效率较低。

在诸如圆弧齿轮等传动中有40%的齿面不进入啮合，因而降低了接触疲劳强度。由于载荷在啮合区沿齿圈宽度上的分布不均，由于啮合区有大的轴向移动速度，合力作用点的位置沿齿圈宽度就发生急剧的变更，激起动载现象和降低了传动的声振特性，如加大噪音等等。载荷分布的不均匀性和重叠齿数较少导致了传动的轴向尺寸加大或轴向的啮合分力增加;导致了轮齿模数的减小，限制了传动承载能力的提高。并且由于合力的位置在齿圈宽度方向上的变更而降低了轴承的工作能力。

通过加大轮齿弯曲疲劳强度来提高传动承载能力的企图，促使产生了复合线齿轮传动（见1984年公布的第7号“发现、发明公报”第1075041号苏联发明证书）。