[发明专利]无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮及其加工方法

摘要

本发明公开了一种无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮，该齿轮包括人字齿轮轮体，所述人字齿轮轮体上加工有若干个人字齿轮轮齿，所述若干个人字齿轮轮齿之间开设有人字齿轮齿槽，所述人字齿轮轮齿依次由人字齿轮右旋轮齿、人字齿轮圆弧轮齿、人字齿轮左旋轮齿段构成，所述人字齿轮轮齿的两个侧面分别构成为人字齿轮轮齿凹齿面、人字齿轮轮齿凸齿面；本发明还公开了一种无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮的加工方法，本发明的人字齿轮具有重合度大，啮合传动平稳，噪音低，承载能力大，结构紧凑等特点，非常适合于船舶动力、航空机械传动、重载车辆工程高速重载，对齿轮箱的结构尺寸又有严格限制的场合。

主权项

1.一种无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮，其特征在于：该齿轮包括人字齿轮轮体(10)，所述人字齿轮轮体(10)上加工有若干个人字齿轮轮齿(101)，所述若干个人字齿轮轮齿(101)之间开设有人字齿轮齿槽(102)，所述人字齿轮轮齿(101)依次由人字齿轮右旋轮齿(1011)、人字齿轮圆弧轮齿(1012)、人字齿轮左旋轮齿段(1013)构成，所述人字齿轮轮齿(101)的两个侧面分别构成为人字齿轮轮齿凹齿面(1031)、人字齿轮轮齿凸齿面(1032)；所述人字齿轮右旋轮齿(1011)分度圆上的螺旋角βr、压力角αr分别与人字齿轮左旋轮齿(1013)分度圆上螺旋角βl、压力角αl相等，并且所述人字齿轮右旋轮齿(1011)和人字齿轮左旋轮齿(1013)的分度圆上压力角与人字齿轮圆弧轮齿(1012)的分度圆上压力角αa相等；所述人字齿轮圆弧轮齿(1012)分度圆柱上沿齿宽方向为一曲率半径为ρa的圆弧曲线，所述圆弧曲线的最高点位置处于齿宽的中央对称截面内，且螺旋角为零度；其中，所述人字齿轮圆弧轮齿(1012)一侧的凹圆弧齿廓曲面与人字齿轮右旋轮齿(1011)的凹齿廓曲面相切，所述人字齿轮圆弧轮齿(1012)另一侧的凹圆弧齿廓曲面与人字齿轮左旋轮齿(1013)的凹齿廓曲面相切，并且相切位置相对于齿宽中截面协调对称；所述人字齿轮圆弧轮齿(1012)一侧的凸圆弧齿廓曲面与人字齿轮右旋轮齿(1011)的凸齿廓曲面相切，所述人字齿轮圆弧轮齿(1012)另一侧凸圆弧齿廓曲面与人字齿轮左旋轮齿(1013)的凸齿廓曲面相切，并且相切位置相对于齿宽中截面协调对称；所述人字齿轮右旋轮齿(1011)沿齿轮回转轴线的宽度Br，所述人字齿轮圆弧轮齿(1012)的宽度Ba，左旋轮齿(1013)的宽度Bl与人字齿轮总齿宽B满足以下关系式：Br＝Bl   (2)Br+Bl+Ba＝B   (3)所述圆弧曲线的曲率半径ρa可由下式确定：ρa＝0.5Ba/cosβr   (4)；采用成形砂轮(20)磨齿精加工形成人字齿轮右旋轮齿(1011)、人字齿轮左旋轮齿段(1013)，采用锥形砂轮(30)磨齿精加工形成人字齿轮圆弧轮齿(1012)；所述采用成形砂轮磨齿精加工形成人字齿轮右旋轮齿(1011)、人字齿轮左旋轮齿段(1013)，具体通过以下步骤实现：(1)成形砂轮(20)的左侧面(2011)和右侧面(2012)修成所磨人字齿轮螺旋线轮齿齿槽的渐开线形状；(2)在混合型人字齿轮端面的起始点A'，成形砂轮左侧面(2011)与人字齿轮左旋轮齿齿槽左侧齿廓(1021)相接触，右侧面(2012)与人字齿轮左旋轮齿齿槽右侧齿廓(1022)相接触，磨齿工作时砂轮一边绕自身的轴线O2‑O2以角速度ω2高速旋转，一边沿齿槽A'→B'方向前进运动；(3)砂轮达到人字齿轮左旋轮齿(1013)与人字齿轮圆弧轮齿(1012)的相切位置B'停止，砂轮粗磨削出整个齿槽(102)的左旋齿槽的两侧齿面；(4)由B'作为起始点，砂轮一边绕自身的轴线O2‑O2以角速度‑ω2高速旋转，一边沿齿槽B'→A'方向前进运动，到达齿轮端面的起始点A'停止，砂轮精磨削出整个齿槽(102)的左旋齿槽的两侧齿面；(5)砂轮退刀后人字齿轮分度，重复上述过程，成形砂轮精磨齿人字齿轮左旋轮齿(1013)的所有齿面；(6)按照步骤(1)‑(5)完成齿槽(102)的右旋齿槽左侧齿廓(1025)和右旋齿槽右侧齿廓(1026)的精磨齿加工，即人字齿轮右旋轮齿(1011)的两侧齿廓；所述采用锥形砂轮(30)磨齿精加工形成人字齿轮圆弧轮齿(1012)，具体过以下步骤实现：(1)在人字齿轮圆弧轮齿(1012)的起点B'，锥形砂轮锥面母线与人字齿轮圆弧形齿槽左侧齿廓(1023)接触，磨齿时砂轮与人字齿轮做一种展成运动；(2)砂轮一边绕自身的轴线O3‑O3以角速度ω3高速旋转，一边沿齿槽B'→B方向进给，直到圆弧轮齿(1012)的另一侧位置B停止，锥形砂轮粗磨削出齿槽102的圆弧齿槽的左侧齿廓；(3)由B作为起始点，按照上述展成和砂轮的运动，沿齿槽B→B'方向前进运动，直到圆弧轮齿的另一位置B'停止，锥形砂轮精磨削出齿槽(102)的圆弧齿槽的左侧齿面；(4)砂轮退刀后人字齿轮分度，重复上述过程，锥形砂轮精磨齿圆弧齿槽的所有左侧齿面；(5)按照步骤(1)‑(5)锥形砂轮可实现齿槽(102)圆弧齿槽段右侧齿廓的精磨齿加工。