[发明专利]弧齿圆柱齿轮及加工方法

说明书

本发明公开了一种弧齿园柱齿轮及其加工方法。属于机械工程中的一种新颖的齿轮传动装置。

齿轮传动是机械系统的关键部件，广泛地应用于各种工业部门。人们总是不断地完善齿轮的设计及计算，并采用各种新工艺来改进加工方法，以便提高效率和增加承载能力，同时达到降低成本和噪音。目前，在相交轴传动的锥齿轮领域中，弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮已广泛地取代传统的直齿锥齿轮传动。而在平行轴传动的园柱齿轮领域中，则长期未能突破以直线齿线为特征的各类园柱齿轮传动。由于它们的齿线是由直线构成的，因此就便得进一步提高齿轮副的传动平稳性、抗冲击性、承载能力和降低噪音等一系列要求受到限制，不能满足对园柱齿轮传动的各项指标日益提高要求的现状。

本发明的目的是为了克服上述传统的园柱齿轮弱点改变园柱齿轮传动的直线齿线而为曲线齿轮，进一步提高园柱齿轮的传动质量，满足各类工业部门对齿轮传动质量日益提高的要求。

弧齿园柱齿轮是采取以下方式实现的，弧齿园柱齿轮是具有园柱齿轮和弧齿锥齿轮特点的一种新型齿轮。弧齿园柱齿轮的齿线是园弧的一部分，齿廓仍为渐开线、压力角和横数等和普通园柱齿轮一样，也采用标准值。轮齿齿面有凹面和凸面两部分。

弧齿园柱齿轮通常有两种结构形式：

1.螺旋角不等于另的弧齿园柱齿轮。将弧齿园柱轮轮齿对节园柱母线的倾斜程度用螺旋角来表示，啮合副中的两个齿轮应该具有不同的旋向，成对啮合，一般都把齿线中点的螺旋角定义为弧齿园柱齿轮的名义螺旋角。弧齿园柱齿轮的轮齿对节园柱母线的倾斜方向称为螺旋方向，有左旋和右旋两种，成对啮合。螺旋角不等于另的弧齿园柱齿轮相当于普通斜齿园柱齿轮传动。

2.螺旋角等于另的弧齿园柱轮。螺旋角为另的弧齿园柱齿轮又称为另度弧齿园柱齿轮。另度弧齿园柱齿轮的螺旋方向也分为左旋和右旋两种，成对啮合。这种结构形式的弧齿园柱齿轮，从螺旋角概念看，相当于直齿园柱齿轮，从齿线意义来看又类似于园柱齿轮中的人字齿轮。

弧齿园柱齿轮的加工原理类似于弧齿锥齿轮的加工原理，通常是在铣齿机上使用展成法切齿，这种切齿方法是完全按照啮合原理设计的，将铣齿机的摇台机构模拟成一个假想齿轮（平面冠轮），摇台上安装铣刀盘，铣刀盘是假想齿轮的一个轮齿，当被加工齿轮与摇台（假想齿轮）以一定的传动比绕各自的轴线旋转时，刀盘就在被加工齿轮的齿坯上切出齿槽，整个切削过程就相当于一个平面冠轮与弧齿园柱齿轮的啮合。一般称假想齿轮为产形轮，在弧齿园柱齿轮切齿过程中的产形轮就是一个平面冠轮。

弧齿园柱齿轮与普通园柱齿轮相比具有如下优点：

1.由于齿线是曲线而不是直线，啮合平稳，无冲击，噪音小。

2.园弧齿线相当于园柱齿轮中的人字齿轮承载能力大，适用于高速重载传动。

3.在加工过程中，不需要特别装置，就可对轮齿（通常对啮合副中的小轮）进行鼓形修正，从而保证接触区良好，对安装误差不敏感。

4.使用园形铣刀盘，刀具不受模数限制，简化刀具种类。

5.由于使用铣齿机切齿，比传统的滚齿，插齿加工具有生产效率高，和精度容易控制的优点。

6.为满足高精度和光洁度的要求，同样可以在锥齿轮磨齿机上进行磨齿加工。

由于弧齿园柱齿轮具有一系列优点，它将广泛地被应用各种高速重载的平行轴传动中，特别是在航空、航海、汽车、拖拉机和高精度机床等行业中将有广阔的应用前景。

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

图1是弧齿园柱齿轮示意图。

图2是弧齿园柱齿轮齿面示意图。

图3是弧齿园柱齿轮螺旋角ψ不等于另的旋向示意图。

图4是弧齿园柱齿轮螺旋角ψ等于另的旋向示意图。

图5是弧齿园柱齿轮加工原理图。

参照附图弧齿园柱齿轮是具有园柱齿轮和弧齿锥齿轮特点的一种新齿轮，它与普通园柱齿轮的根本区别是弧齿园柱齿轮的齿线是园弧的一部分，而普通园柱齿轮的齿线为直线如附图1所示。但在弧齿园柱齿轮中仍然保留了普通园柱轮的特征，比如齿廓仍为渐开线，压力角和模数等和园柱齿轮一样，也采用标准值。

弧齿园柱齿轮与普通园柱齿轮的另一区别是加工方法的不同。弧齿园柱齿轮是使用加工弧齿锥齿轮或准双曲面齿轮的铣齿机来加工。也使用能形成内外锥面的园形铣刀盘来切齿，因此形成的轮齿齿面也有凹面和凸面之分，如附图2所示。这与普通园柱齿轮具有的对称齿面是不相同的。