專利名稱：雙曲面螺旋齒輪的制作方法
專利說(shuō)明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械傳動(dòng)齒輪，尤其是一種雙曲面螺旋齒輪。
二背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于需要改變傳動(dòng)軸方向的機(jī)械傳動(dòng)，有二種實(shí)現(xiàn)方式一種是兩相交軸傳動(dòng)的圓錐齒輪副，另一種是交錯(cuò)軸傳動(dòng)的圓柱螺旋齒輪副。由于圓柱螺旋齒輪副的兩傳動(dòng)齒輪間為點(diǎn)嚙合，無(wú)法承受動(dòng)力而很少使用，故目前基本上是使用圓錐齒輪副來(lái)滿足此類傳動(dòng)要求。然而圓錐齒輪無(wú)論是在生產(chǎn)制造過(guò)程中還是在傳遞動(dòng)力過(guò)程中，都具有很多缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在1、制造困難，需要專用設(shè)備和專用刀具，且不同形式的圓錐齒輪的設(shè)備各不相通，因此造成工藝復(fù)雜難度大、成本高；2、圓錐齒輪的輪齒在齒向上的齒高和齒厚均為錐形，這對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)很不利；3、傳動(dòng)質(zhì)量差，由于在傳動(dòng)中傳動(dòng)平穩(wěn)性差、噪聲大。
三、實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，特設(shè)計(jì)了一種生產(chǎn)制造簡(jiǎn)單的雙曲面螺旋齒輪，這種齒輪傳動(dòng)具有高效、平穩(wěn)的特點(diǎn)。
本實(shí)用新型的雙曲面螺旋齒輪，簡(jiǎn)稱“DR”齒輪；該種齒輪的節(jié)圓面取雙曲回轉(zhuǎn)面中心咽喉部分，該節(jié)圓面稱為節(jié)雙曲面。雙曲回轉(zhuǎn)面可視為由一條與回轉(zhuǎn)中心線空間交錯(cuò)的直線繞其回轉(zhuǎn)中心線回轉(zhuǎn)而成的曲面，此直線就稱為該雙曲回轉(zhuǎn)面的直母線。雙曲面螺旋齒輪的節(jié)雙曲面上的直母線N即為雙曲面螺旋齒輪的節(jié)線。將齒輪的齒設(shè)計(jì)為與節(jié)線N相垂直的雙曲螺旋線，該節(jié)線N就是螺旋齒的法線。雙曲面螺旋齒輪的齒形為雙曲面螺旋線，其法向齒廓可設(shè)計(jì)成直線或曲線形，它的外圓、節(jié)圓、齒根圓均由弧線形雙曲線構(gòu)成對(duì)應(yīng)的雙曲面。
本實(shí)用新型的雙曲面螺旋齒輪的加工方法簡(jiǎn)述從理論上講，加工雙曲面螺旋齒輪應(yīng)使用雙曲面滾刀，因?yàn)橹挥邪措p曲面上的直母線作成的齒條形刀齒才符合理論要求的齒形，但此種滾刀制造困難，安裝調(diào)整復(fù)雜；而圓柱形齒輪滾齒選用圓柱螺旋滾刀，是由于單線的圓柱螺旋滾刀的螺旋角β很小，垂直于螺旋的齒條形刀齒，在有限(較短)工作長(zhǎng)度上與理論上的齒條形狀極近似，不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，這一點(diǎn)已在實(shí)踐中證明。加工雙曲面螺旋齒輪，使用圓柱螺旋滾刀，且在試驗(yàn)中已獲得較滿意的效果。加工雙曲面螺旋齒輪，采用滾刀加工時(shí)與一般蝸輪加工方法相近似，只是調(diào)整時(shí)按齒輪節(jié)線N安裝刀具，切削時(shí)只作徑向切入，不作上下走刀。與加工圓柱螺旋齒輪相比，既省去了上下走刀，又減少了由于上下走刀所帶來(lái)的差動(dòng)傳動(dòng)，所以其加工比加工圓柱螺旋齒輪更加省事。
當(dāng)兩個(gè)雙曲面螺旋齒輪Z1、Z2相嚙合傳遞動(dòng)力時(shí)，齒輪Z1上的節(jié)線N1與齒輪Z2上的節(jié)線N2在嚙合處嚙合一致；若齒輪兩軸為90°正交，則N1與Z1中心線夾角γ1和N2與Z2中心線夾角γ2之和為90°，即γ1+γ2＝90°。由于二個(gè)齒輪的齒向均與其節(jié)線垂直，故二者在嚙合處的公共節(jié)線上相切，所以這種齒輪副的嚙合傳動(dòng)的特點(diǎn)是，沿法向齒廓接觸和沿齒向作相對(duì)滑動(dòng)傳動(dòng)。上述嚙合與圓柱螺旋齒輪副傳動(dòng)相比，因?yàn)閳A柱螺旋齒輪法向齒廓被加工成漸開(kāi)線齒廓和圓柱螺旋線齒形，二者凸對(duì)凸成了點(diǎn)嚙合；而雙曲面螺旋齒輪的法向齒廓由刀刃成形使二者沿齒廓接觸，加之沿雙曲面上直母線的節(jié)線嚙合，故在同一時(shí)刻有多個(gè)齒相嚙合，完全改變了過(guò)去令人頭痛的點(diǎn)嚙合缺陷。
現(xiàn)有蝸桿蝸輪副由于接觸線形狀不利于動(dòng)壓油膜形成，造成半干或干摩擦，故摩擦力大、效率低，只能低速工作。本實(shí)用新型的雙曲面螺旋齒輪結(jié)構(gòu)采用滾刀加工成形，容易推知，只需用參數(shù)和法向齒廓與滾刀一致的圓柱形蝸桿取代滾刀，與加工好的雙曲面螺旋齒輪嚙合，便成了蝸桿蝸輪傳動(dòng)副。
本實(shí)用新型的雙曲面螺旋齒輪，為了簡(jiǎn)化制造和加工程序，可以將外圓做成圓柱形，其外徑取雙曲面咽喉中心點(diǎn)的外圓直徑；這樣從中間向兩端面的齒頂高將會(huì)有少許縮短，但節(jié)雙曲面不變，所以對(duì)嚙合不產(chǎn)生影響。該種齒輪形似圓柱螺旋齒輪，由于其齒垂直于節(jié)線N，成形于雙曲面直母線的節(jié)線N上，所以齒形不像圓柱螺旋齒那樣扭曲。
本實(shí)用新型的齒輪所組成的雙曲面螺旋齒輪副傳動(dòng)或雙曲面蝸輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)嚙合均沿法向齒廓接觸，沿齒向相對(duì)滑動(dòng)傳動(dòng)，工作平穩(wěn)噪聲低，可同時(shí)多齒嚙合，傳動(dòng)剛度高、應(yīng)力小，是大動(dòng)力傳動(dòng)的理想傳動(dòng)副；傳動(dòng)效率高，有利于高速工作；該種齒輪可用通用滾齒設(shè)備加工，工藝簡(jiǎn)單、成本低。
四

圖1為雙曲回轉(zhuǎn)面示意圖。
圖2為雙曲面螺旋齒輪外形圖。
圖3為雙曲面螺旋齒輪剖面圖。
圖4為節(jié)線N上的齒廓剖視圖。
圖5為雙曲面螺旋齒輪的第二種實(shí)施例示意圖。
圖6為雙曲面螺旋齒輪嚙合示意圖。
五具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施列對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明參見(jiàn)附圖1，本實(shí)用新型齒輪的節(jié)圓面取自雙曲回轉(zhuǎn)面上的A段。參見(jiàn)附圖2，本實(shí)用新型齒輪的節(jié)線為N，其齒是與節(jié)線N相垂直的雙曲螺旋線，本圖只示意性的畫(huà)出了三個(gè)齒。參見(jiàn)附圖3，雙曲面螺旋齒輪剖視圖，其雙曲面咽喉中心點(diǎn)的外圓直徑為DW，節(jié)圓直徑為DJ。參見(jiàn)附圖4，雙曲面螺旋齒輪節(jié)線N上的齒廓為直線齒廓。參見(jiàn)附圖5，本實(shí)用新型的第二種實(shí)施列，其外圓為圓柱形，齒形仍與節(jié)線N相垂直，本圖只示意性的畫(huà)出了三個(gè)齒。參見(jiàn)附圖6，兩雙曲面螺旋齒輪Z1和Z2正交嚙合傳動(dòng)示意圖，γ1+γ2＝90°，節(jié)線N1和N2在嚙合處重合。
權(quán)利要求1.一種雙曲面螺旋齒輪，其特征在于所述齒輪的節(jié)圓面取雙曲回轉(zhuǎn)面中心咽喉部分，齒形為與節(jié)線N相垂直的雙曲螺旋線，齒形的節(jié)圓、齒根圓均由弧線形雙曲線構(gòu)成對(duì)應(yīng)的雙曲面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙曲面螺旋齒輪，其特征在于所述齒輪的外圓面為圓柱形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙曲面螺旋齒輪，其特征在于所述齒形的法向齒廓為直線形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙曲面螺旋齒輪，其特征在于所述齒形的法向齒廓為曲線形。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙曲面螺旋齒輪，該齒輪的節(jié)圓面取雙曲回轉(zhuǎn)面中心咽喉部分，齒形為與節(jié)線N相垂直的雙曲螺旋線，齒形的節(jié)圓、齒根圓均由弧線形雙曲線構(gòu)成對(duì)應(yīng)的雙曲面；齒形的法向齒廓為直線形或曲線形。該種齒輪可用通用滾齒設(shè)備加工，工藝簡(jiǎn)單、成本低；由雙曲面螺旋齒輪所組成的齒輪副傳動(dòng)或雙曲面蝸輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)嚙合均沿法向齒廓接觸，沿齒向相對(duì)滑動(dòng)傳動(dòng)，工作平穩(wěn)噪聲低，可同時(shí)多齒嚙合，傳動(dòng)剛度高、應(yīng)力小，是大動(dòng)力傳動(dòng)的理想傳動(dòng)副；傳動(dòng)效率高，有利于高速工作。
文檔編號(hào)F16H55/17GK2573783SQ0227663
公開(kāi)日2003年9月17日 申請(qǐng)日期2002年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月24日
發(fā)明者曹德榮, 曹若海 申請(qǐng)人:曹德榮