專利名稱:分度錐綜合變位和為正值的曲線齒錐齒輪副的制作方法
本發(fā)明是用于機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域中，在相交的兩回轉(zhuǎn)軸之間傳動(dòng)的曲線齒錐齒輪副裝置。
現(xiàn)有的世界各國工業(yè)用齒條形刀具加工的曲線齒錐齒輪副，絕大多數(shù)是采用變位系數(shù)之和為零(x1+x2＝0)的原理來設(shè)計(jì)的，僅有蘇聯(lián)的“非等移距等強(qiáng)度弧齒錐齒輪”例外，參閱Неравносмещенная равнопрочная коническая передача с круговыми зубъямй канд.техн.наук А.Б.Осицян А В Т.пром.№ 1，1977 г。后者徑向變位之和x1+x2＞0，切向變位xt1+xt2＝0，作為在齒數(shù)比u值小或zΣ值少時(shí)等特定條件下采用，可滿足等彎強(qiáng)一項(xiàng)要求，且齒數(shù)較少，但仍受限制(z1+z2≥24)。上述各國全部齒形制存在一些缺點(diǎn)，例如齒輪副體積較大，小齒輪滑比較大，強(qiáng)度相對(duì)較弱，較易磨損。
當(dāng)螺旋角β＜30°時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)區(qū)的雙齒對(duì)嚙合傳動(dòng)等等，影響了強(qiáng)度、壽命等性能的進(jìn)一步改善。
本發(fā)明的任務(wù)是設(shè)計(jì)一種高強(qiáng)度、長壽命，且用各國現(xiàn)有的切齒設(shè)備就能制造出的新型曲線齒錐齒輪副。
本發(fā)明的解決方案是采用分度錐綜合變位和為正值的原理設(shè)計(jì)制造新型曲線齒錐齒輪副，使其在端面當(dāng)量齒輪副上的綜合變位系數(shù)之和xc為正值。
xc＝x1+x2+0.5(xt1+xt2)ctgα＞0式中x1、x2分別為小錐齒輪和大錐齒輪的徑向變位系數(shù)，
且x1+x2＞0xt1、xt2分別為小錐齒輪和大錐齒輪的切向變位系數(shù)，α為當(dāng)量分度園上壓力角。
使節(jié)園錐的嚙合角α′大于分度園上壓力角α，同時(shí)，節(jié)錐角σ′不變，分錐角σ變小，變位后分錐與節(jié)錐分離，形成△δ＝δ′-δ＞0，而軸交角之和∑＝δ1′+δ2′仍保持不變。
錐角的變化△δ反映在端面當(dāng)量齒輪上是節(jié)園不變、分度園變化，這與傳統(tǒng)的角度變位原理節(jié)園變化、分度園不變剛好相反，但仍保持著共同的正傳動(dòng)特征節(jié)園半徑rv′大于分度園半徑rv。
本發(fā)明新齒形的組成形式有兩種半徑減小〔△r〕式或錐距外擴(kuò)〔△R〕式。
本發(fā)明將從下列實(shí)施例的附圖中更清楚地說明。
首先選定新齒形的組成形式，圖1表示半徑減小〔△r〕式，圖2表示錐距外擴(kuò)〔△R〕式rv-分度園半徑，rv′-節(jié)園半徑，δ-分錐角，δ′-節(jié)錐角，av-無變位中心距，av＝rv1+rv2，av′-實(shí)際中心距，av′＝rv1′+rv2′，∑-兩軸交角。
1)〔△r〕(半徑減小)式當(dāng)采用正值變位，即Xc＞0時(shí)，可減小分度園半徑rv，并保持節(jié)園半徑rv′不變，其半徑差為△r＝rv′-rv＞0。相應(yīng)地，節(jié)園錐的嚙合角α′大于分度園上壓力角α。
invα′＝invα+2xc(zv1+zv2)-1·tgα式中 zv1為小齒輪當(dāng)量齒數(shù)zv2為大齒輪當(dāng)量齒數(shù)同時(shí)，分錐角δ變小，節(jié)錐角δ′不變，δ′和δ的關(guān)系式為δ′-δ＝△δ＝arctg〔(1-ka-1)tgδ〕＞0式中 k為中心距變動(dòng)比，kα＝ (aV′)/(aV) ＝cosα/cosα′＞1，而軸交角之和∑＝δ1′+δ2′仍保持不變。
此時(shí)，當(dāng)量齒輪副的實(shí)際中心距av′不變，av′＝rv1′+rv2′。非變位中心距av＝rv1+rv2減小，則中心距之差△av＝av′-av＞0，分度園端面模數(shù)相應(yīng)略有減少。
2)〔△R〕(錐距外擴(kuò))式-是在半徑減小〔△r〕式的基礎(chǔ)上，將兩對(duì)節(jié)錐和分度錐沿節(jié)錐公切面向外(遠(yuǎn)離錐頂o)移動(dòng)。其移動(dòng)量為△R＝R′-R0′△R＝△a·(tg△δ1′+tg△δ2′)-1＞0然后，在選定齒形組成形式的基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶工作條件和齒輪損傷形式等不同要求，對(duì)四個(gè)變位參數(shù)x1、x2、xt1、xt2進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，其嚙合傳動(dòng)特性用圖3、圖4來表示圖3為徑向變位封閉圖。
η-等滑比曲線v-等滑動(dòng)曲線y-等彎強(qiáng)曲線
δ2-節(jié)點(diǎn)區(qū)雙齒對(duì)嚙合區(qū)1與4-無干涉界線2-無根切界線3-零變位和界線5-小齒輪無尖頂界線6-端面重合度εα＝1.1界線圖4為切向變位封閉圖y1＝ky2為等壽命等彎強(qiáng)曲線。
1-小齒輪齒頂高Sα1＊＝0.25界限2-大齒輪齒頂高Sα2＊＝0.25界限3-切向變位和為零xt1+xt2＝0界限4-長齒高限制齒高變動(dòng)系數(shù)σ＝-0.2～-0.3再由圖3、4及圖內(nèi)一系列特性曲線可組成所需的齒形制應(yīng)用方案。
抗斷齒優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，選圖5抗斷齒(y)示封閉圖。
yFS1≈yFS2抗點(diǎn)蝕優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，選圖6抗點(diǎn)蝕示封閉圖。
節(jié)點(diǎn)c區(qū)雙對(duì)齒嚙合〔εα〕c＞2抗膠合優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，選圖7抗膠合(η)封閉圖。
ηi1≈ηi2抗磨損優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，選圖8抗磨損(u)封閉圖。
u1≈u2新齒形強(qiáng)度計(jì)算的特點(diǎn)是用z
表示新齒形與傳統(tǒng)齒形強(qiáng)度比系數(shù)
zB＝φ(x1、x2)＝0.5～0.8本發(fā)明的切齒工藝特征是以齒條(直刃)刀具在分度錐上展成，其展成運(yùn)動(dòng)掛輪比，應(yīng)按分錐角δ調(diào)整，安裝錐距R按分度錐距計(jì)算。
在現(xiàn)有的加工“零”變位曲線齒錐齒輪的刀具和機(jī)床上就可制造出新齒形。
本發(fā)明不局限于實(shí)施例，其保護(hù)范圍由權(quán)利要求
限定。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是比現(xiàn)有世界各工業(yè)用曲線齒錐齒輪具有更多更優(yōu)的嚙合傳動(dòng)性能，強(qiáng)度更高、壽命延長。能保持齒輪副軸交角不改變，新齒形設(shè)計(jì)變量多，且具有多目標(biāo)函數(shù)可供優(yōu)化設(shè)計(jì)選擇，通過計(jì)算機(jī)或手工計(jì)算來實(shí)現(xiàn)。在同樣體積條件下，本發(fā)明齒輪副大、小齒輪都可以同時(shí)加大齒厚，使其彎曲強(qiáng)度和抗磨損能力大為加強(qiáng)。在同等強(qiáng)度條件下，可減少錐齒輪副的體積，還能用普通鋼材來代替優(yōu)質(zhì)鋼材。嚙合角可增大，提高了齒根接觸強(qiáng)度;滑動(dòng)比減小，提高了抗磨損能力和抗膠合能力。本發(fā)明可應(yīng)用于重型、礦山冶金、石油鉆探、坦克、機(jī)車車輛、帆船、工程機(jī)械等行業(yè)的機(jī)械傳動(dòng)裝置中。由于使用現(xiàn)有的加工曲線齒錐齒輪的機(jī)床和刀具就能制造，不需要另作設(shè)備工裝，可以易于推廣。
權(quán)利要求
1.分度錐綜合變位和為正值的曲線齒錐齒輪副，采用綜合變位原理設(shè)計(jì)與制造。本發(fā)明特征是在端面當(dāng)量齒輪副上的綜合變位系數(shù)之和xc為正值xc=x1+x2+0.5(xt1+xt2)ctgα＞0式中x1、x2分別為小錐齒輪和大錐齒輪的徑向變位系數(shù)，且x1+x2＞0，xt1、xt2分別為小錐齒輪和大錐齒輪的切向變位系數(shù)，α為當(dāng)量分度園上壓力角。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的曲線齒錐齒輪副，其特征是在進(jìn)行正值綜合變位設(shè)計(jì)時(shí)，節(jié)園錐的嚙合角α′大于分度園上壓力角αinvα′＝invα+2xc(zv1+zv2)-1·tgα式中 zv1為小錐齒輪當(dāng)量齒數(shù)，zv2為大錐齒輪當(dāng)量齒數(shù)。同時(shí)節(jié)錐角δ′不變，分錐角δ變小，δ′和δ的關(guān)系式為δ′-δ＝△δ＝arctg〔(1-Ka-1)tgδ〕＞0式中 Ka為中心距變動(dòng)比ka＝ (aV′)/(aV) ＝ (cosα)/(cosα′)變位后分度錐與節(jié)錐分離，形成△δ＞0，軸交角之和∑＝δ1′+δ2′仍保持不變。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1和2所述的曲線齒錐齒輪副，其特征是齒形組成形式可選定半徑減小〔△r〕式或錐距外擴(kuò)〔△R〕式〔△r〕-節(jié)園半徑rv′不變，分度園半徑rv減小。半徑差為△r＝rv′-rv＞0。此時(shí)，當(dāng)量齒輪副的實(shí)際中心距av′不變，av′由小、大錐齒輪半徑和(rv1′+rv2′)構(gòu)成，由分度園半徑和(r1+r2)構(gòu)成非變位中心距為av。則中心距之差△a＝av′-av＞0。分度園端面模數(shù)相應(yīng)略有減少。〔△R〕式-在〔△r〕式基礎(chǔ)上將兩對(duì)節(jié)錐和分度錐沿節(jié)錐公切面向外(遠(yuǎn)離錐頂0)移動(dòng)一段距離△R＝R′-R0′△R＝△a(tg△δ1′+tg△δ2′)-1＞0
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的曲線齒錐齒輪副，其特征是綜合變位系數(shù)xc由四項(xiàng)獨(dú)立的設(shè)計(jì)參數(shù)x1、x2、xt1和xt2優(yōu)選組成能滿足高強(qiáng)度、長壽命特性的齒形制應(yīng)用方案，供各種工作條件和不同損傷形式選用。例如1)大嚙合角嚙合優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，α′＞α。2)等壽命等彎強(qiáng)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，y1＝ky2。3)用xt＞0來補(bǔ)償x＞0引起的齒頂變尖問題。4)保證必要的端面重合度時(shí)，εα≥1.1。5)根據(jù)不同損傷形式優(yōu)選下列特征之一a)抗斷齒優(yōu)化設(shè)計(jì) yF 1≈yF 2b)抗點(diǎn)蝕優(yōu)化設(shè)計(jì) 節(jié)點(diǎn)c區(qū)雙對(duì)齒嚙合〔εα〕c＞2c)抗膠合優(yōu)化設(shè)計(jì) ηi1≈ηi2d)抗磨損優(yōu)化設(shè)計(jì) u1≈u2
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的曲線齒錐齒輪副，其特征是綜合變位系數(shù)xc由四項(xiàng)獨(dú)立的設(shè)計(jì)參數(shù)x1、x2、xt1和xt2優(yōu)選組成能滿足高強(qiáng)度、長壽命特性的齒形制應(yīng)用方案，供各種工作條件和不同損傷形式選用。例如1)大嚙合角嚙合優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，α′＞α。2)等壽命等彎強(qiáng)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，y1＝ky2。3)用xt＞0來補(bǔ)償x＞0引起的齒頂變尖問題。4)保證必要的端面重合度時(shí)，εα≥1.1。5)根據(jù)不同損傷形式優(yōu)選下列特征之一a)抗斷齒優(yōu)化設(shè)計(jì) yFS1≈yFS2b)抗點(diǎn)蝕優(yōu)化設(shè)計(jì) 節(jié)點(diǎn)c區(qū)雙齒對(duì)嚙合〔εα〕c＞2c)抗膠合優(yōu)化設(shè)計(jì) ηi1≈ηi2。d)抗磨損優(yōu)化設(shè)計(jì) v1≈v2。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的曲線齒錐齒輪副，其特征是切齒工藝是齒條(直刃)刀具在分度錐上展成，其展成運(yùn)動(dòng)掛輪比，應(yīng)按分錐角δ調(diào)整，安裝錐距R按分度錐距計(jì)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的曲線齒錐齒輪副，其特征是切齒工藝是以齒條(直刃)刀具在分度錐上展成運(yùn)動(dòng)掛輪比，應(yīng)按分錐角δ調(diào)整，安裝錐距R按分度錐距計(jì)算。
8.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的曲線齒錐齒輪副，其特征是切齒工藝是以齒條(直刃)刀具在分度錐上展運(yùn)動(dòng)掛輪比，應(yīng)按分錐角δ調(diào)整，安裝錐距R按分度錐距計(jì)算。
專利摘要
本發(fā)明屬于機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)有的曲線齒錐齒輪副其綜合變位系數(shù)之和為零。致使小齒輪較弱，壽命較短。本發(fā)明采用分度錐綜合變位和為正值的原理設(shè)計(jì)，分度錐變位后與節(jié)錐分離。嚙合角增大，并且用現(xiàn)有的機(jī)床制造，不僅具有高強(qiáng)度、長壽命，優(yōu)化設(shè)計(jì)徑向、切向變位系數(shù)，組成新齒形制，供各種工作條件和不同損傷形式選用，而且極易推廣制造。
文檔編號(hào)F16H1/04GK86104914SQ86104914
公開日1987年10月28日 申請(qǐng)日期1986年7月31日
發(fā)明者梁桂明 申請(qǐng)人:洛陽工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan