[实用新型]一种新型凸－凹、凸－平面齿面啮合的齿轮副

说明书

本实用新型涉及一种用于传动用的齿轮副，该齿轮副能实现凸-凹、凸-平面齿面啮合。齿轮的齿廓曲线最早采用的是摆线和渐开线，1922年Vichers-Bostock-Bramley提出了用长幅外摆线和长幅内摆线构成的凸凹接触的齿轮副，提高了接触强度，但因凹齿齿根的弯曲强度不良未能推广使用。1926年E.Wildhaber提出了用圆弧作为齿廓曲线的设想，到60、70年代发展为分阶式双圆弧齿轮，齿轮的接触强度和齿根弯曲强度增高，因而得到了广泛的应用。80年代我国学者提出了线啮合的抛物线齿轮，已进行了小批量生产，并已取得了专利权。渐开线齿轮以直线齿型齿条为原始齿廓，能制成正齿轮和螺旋斜齿轮，加工工艺比较成熟，能制造淬硬磨齿的齿轮副，适用于高速重载的动力传动，但齿轮的强度因受到齿形的限制不够理想。圆弧齿和抛物线齿轮分别以圆弧形和抛物线形齿条为原始齿廓，都能实现凸凹齿面啮合，强度好，在一定条件下能以软齿面齿轮替代硬齿面的渐开线齿轮，但因为端面重合度不足，不能制成正齿轮副，且只能制成齿宽较宽的斜齿轮副，不能适应要求轴向尺寸紧凑的传动装置。加工这两种齿轮用的刀具形状比较复杂，齿轮的磨齿加工比较困难，难以制成淬硬磨齿的齿轮副。

本实用新型的目的在于提供一种新型凸-凹、凸-平面啮合的齿轮副，这种齿轮能制成正齿轮副，可采用常规方法加工，刀具的形状和制作比较简单，尤其是可以用较简单的工艺作磨齿加工，因而能制造淬硬磨齿的齿轮副。

如前所述，渐开线齿轮、圆弧齿轮、抛物线齿轮都是以齿条齿型作为原始齿廓，而本实用新型提出的齿轮副，以一定齿数z＝z₀的基准齿轮齿型作为原始齿廓。取这一基准齿轮的齿型为直线，对圆锥齿轮则以基准齿轮背锥上的齿型为直线，压力角α在10-30度范围内选取，见附图1。

本实用新型提出的齿轮副，由相互啮合的一对齿数为z₁和z₂的齿轮组成，分别称为齿轮I和齿轮II，这种齿轮副在以下几方面和目前普遍使用的标准渐开线齿轮副相同：齿轮的齿沿齿轮圆周均匀分布：在工作状态下两个齿轮的节圆柱或节圆锥相切，相互作纯滚动；节圆直径为齿数z和模数m的乘积；在节点处两个齿轮间的啮合角等于原始齿廓的压力角α。

本实用新型提出的齿轮副，齿轮上各个齿介于齿根和齿顶之间的齿廓曲线不同于现在使用的各种齿轮。齿轮I的齿廓曲线是上述的基准齿轮齿廓曲线的共轭曲线，即齿轮I的齿廓可以用具有附图1所示基准齿轮齿形的插齿刀具范成。齿轮I的齿形为凸齿形，齿廓曲线的理论公式为：

x₁＝m/2{z₁sin(2s/m/z₁)+z₀[sinΦ-sinα]cos(Φ-2s/m/z₁)}

y₁＝m/2{z₁[cos(2s/m/z₁)-1]+z₀[sinΦ-sinα]sin(Φ-2s/m/z₁)}

式中，Φ＝α-2s/m/z₀，m为模数：z₁为齿轮I的齿数；s为齿曲线参数，α为原始齿廓压力角，取10-30度。坐标系见附图2、3。

齿轮II上各个齿的齿廓曲线是齿轮I的齿廓的共轭曲线，即齿轮II的齿廓可以由具有齿轮I的齿廓曲线的插齿刀具范成。当齿数z₂＝z₀时为直线齿廓，即原始齿廓，当z₂＞z₀时为凹齿形，z₂＜z₀时为凸齿形，齿廓曲线的理论公式为：

x₂＝m/2{z₂sin(2s/m/z₂)+z₀[sinΦ-sinα]cos(Φ+2s/m/z₂)}

y₂＝m/2{z₂[1-cos(2s/m/z₂)]+z₀[sinΦ-sinα]sin(Φ+2s/m/z₂)}

式中，Φ＝α-2s/m/z₀，m为模数：z₂为齿轮II的齿数：s为齿曲线参数，α为原始齿廓压力角，取10-30度。坐标系见附图2、3。

本实用新型的优点是：