專利名稱：傳動用反正切線齒輪的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于傳動用的園柱齒輪領域，它廣泛地應用在冶金、礦山、起重運輸以及各行各業(yè)的機械設備中。
目前生產(chǎn)大量應用的傳動齒輪仍然是漸開線齒廓的園柱齒輪，它加工容易，重合度大，中心距的加工安裝使用誤差不會引起傳動比的變化，加之可以進行變位去適應各種特定需要，始終在齒輪傳動領域占據(jù)著統(tǒng)治地位，但是由于它是凸齒與凸齒接觸，彎曲強度和接觸強度低，承載能力差，壽命不高，日益滿足不了工業(yè)發(fā)展的需要。五十年代中期點嚙合制的園弧齒輪成功地應用到工業(yè)傳動領域，至今我國也已將其納入國家和行業(yè)標準，然而這種齒輪對加工制造和安裝維修要求十分嚴格，又必須做成斜齒輪，不能變位以適應各種需要，四十年來，并未得到予期的廣泛使用。尤其在普通機械設備中，常常難以體現(xiàn)園弧齒輪的固有優(yōu)點，反而使許多嚙合指標變壞，不得不回歸改用漸開線齒輪傳動。1987年2月我國公開了拋物線齒輪及其滾刀的發(fā)明專利，申請?zhí)枮?6100544A。這是一種具有凸凹齒接觸的線嚙合齒輪，彎曲強度和接觸強度高，可以制成只有三個齒的傳動齒輪，在實際應用中取得了一定成效。但是該發(fā)明為了避免傳動時節(jié)點處發(fā)生干涉，規(guī)定將節(jié)點附近齒廓設計成一段小園弧，結果使拋物線齒廓不能連續(xù)嚙合傳動必須制成斜齒輪，重蹈了雙園弧齒輪的復轍。在小模數(shù)極少齒數(shù)傳動中，該發(fā)明又規(guī)定小齒輪滾刀法向齒廓為凹形，大齒輪滾刀法向齒廓為凸形，又使拋物線齒輪走上了單園弧齒輪傳動的道路。尚有一些其它曲線齒輪的文獻報道，它們或者不適宜傳動，或者制造加工十分嚴格，又難以變位，在各國工業(yè)實踐中，根本未能推廣應用。
本實用新型的目的是提供一種完全新型的，目前國內外都沒有的，齒廓曲線為反正切線形狀的傳動用線嚙合園柱齒輪。
本實用新型的反正切線園柱齒輪原始齒條齒廓的頂部曲線和根部曲線對稱于原點，是一種線嚙合的共軛齒輪。當模數(shù)m＝1時，其曲線方程為Y＝AarctgBX式中，坐標系為XOY的原點是原始齒條齒廓曲線的中點，也就是節(jié)點P，過節(jié)點的齒條齒廓中線為X軸，被切齒輪園心與節(jié)點P的連線為Y軸。
A、B為齒廓齒形特性參數(shù)，其中A與B的乘積表示原始齒條齒廓曲線中點即節(jié)點處的壓力角大小，當壓力角α＝20°時，AB＝2.74747742。而A與8的比值表示原始齒條齒廓曲線的凸凹程度。 愈大，齒形愈接近漸開線，當AB=∞]]>時，原始齒條齒廓曲線就是一條直線，所范成的輪齒齒形就是漸開線。在反正切線齒輪中，推薦采用AB=0.6-1.5]]>。
本實用新型的反正切線齒輪，其齒高系數(shù)可以選擇，當α＝20°時，齒高系數(shù)ha為1、0.9或0.8。壓力角較小時，可以采用高齒，即齒高系數(shù)為1.1或1.2；壓力角較大時，則只宜于采用矮齒，即齒高系數(shù)為0.9或0.8。
本實用新型的反正切線齒輪，不發(fā)生根切時的齒輪齒數(shù)比漸開線齒輪少，當α＝20° A＝1.831651613 B＝1.5或A＝B＝1.657551634時，Zmin＝7；
當α＝20°A＝1.5 B＝1.831651613時，Zmin＝6；當α＝20° A＝1.37373871 B＝2時，Zmin＝5。
本實用新型的反正切線齒輪，可以根據(jù)不同的實際需要，例如提高輪齒的機械強度或者調整傳動副的中心距等，對齒輪進行零變位和非零變位。α愈小， 愈大，ha愈小，則變位系數(shù)選擇范圍愈廣，當α＝20°，A＝1.831651613 B＝1.5 ha＝1時，變位系數(shù)最大可以達到±0.88。一對反正切線齒輪傳動副變位時，其變位系數(shù)選擇應遵循以下原則(1)對齒輪進行零變位時，一對傳動副的二個齒輪的變位系數(shù)應大小相等，符號相反；(2)對齒輪進行非零變位時，一對傳動副的二個齒輪的變位系數(shù)的比值應與傳動比相等；(3)對齒輪進行變位時，必須保證齒輪齒頂厚變位后不致變尖或過薄。
應當說明，反正切線齒輪在傳動中心距存在加工制造安裝維修誤差，以及在進行非零變位時，其理論瞬時傳動比都會發(fā)生一定的波動和變化，但是這些波動變化都很小，完全在普通傳動設備所允許的誤差范圍之內。對于瞬時傳動比不允許波動又必須進行非零變位的地方，則可以制成斜齒輪傳動。
本實用新型的反正切線齒輪屬于線嚙合傳動，其原始齒條齒廓曲線始終是一個方程，齒輪副嚙合點越接近節(jié)點，相對滑動越少，而在節(jié)點根本不存在干涉的可能性。
本實用新型反正切線齒輪，齒頂部為凸齒廓，齒根部為凹齒廓。當齒輪齒數(shù)為∞時，拐點即與節(jié)點相重合，而當齒輪齒數(shù)減少時，拐點隨之逐漸移向齒根，因此反正切線齒輪在一定程度上實現(xiàn)了凸凹齒嚙合，具有較小的相對主曲率和滑動率，在相同壓力角齒數(shù)模數(shù)情況下，其相對主曲率僅為漸開線齒輪的
，且最大相對主曲率出現(xiàn)在距節(jié)點不遠的部位，同時反正切線齒輪有較大的齒根厚度，其齒形系數(shù)約比漸開線齒輪降低10—30％，齒廓接觸點的滑動率的最大值僅為漸開線齒輪最大值的
，因此反正切線齒輪承載能力高，使用壽命長，加工制造容易，安裝維修簡單，能夠變位以適應各種需要，是一種即具有漸開線齒輪和園弧齒輪優(yōu)點，又克服和減輕它們的不足而發(fā)展的完全新型的齒輪。


圖1是本實用新型的一個實施例的反正切線齒輪原始齒條齒廓曲線圖，圖中粗實線表示反正切線齒輪原始齒條齒廓齒形，參數(shù)是α＝20°m＝1 A＝1.831651613 B＝1.5 ha＝1，它的坐標值列在表1中，齒頂和齒根處過渡曲線園弧半徑R＝0.42497，圖中細實線表示α＝20° m＝1ha＝1的漸開線齒輪原始齒條齒廓齒形，齒頂和齒根處過渡曲線園弧半徑r＝0.38。
權利要求1.一種傳動用的園柱齒輪，其特征在于該齒輪的齒廓曲線為反正切線形狀。
2.根據(jù)權利要求1所述的齒輪，其特征在于范成該輪輪齒的原始齒條齒廓曲線為反正切曲線，當模數(shù)m＝1時，曲線方程為Y＝AarcrgBX式中，A、B為齒形特性參數(shù)，A與B的乘積表示原始齒條齒廓曲線中點處的壓力角大小，例如壓力角α＝20°時，AB＝2.74747742；而A與B的比值表示原始齒條齒廓曲線的凸凹變化程度， 愈大，齒形愈接近漸開線。推薦AB=0.6~1.5]]>。
3.根據(jù)權利要求1、2所述的齒輪，其特征在于輪齒齒形的齒高系數(shù)ha可以選擇，當α＝20°時，推薦ha為1、0.9或0.8；壓力角較小時，可以采用高齒，即h1＝1.1或1.2；壓力角較大時，則只宜于采用矮齒，即h1＝0.9或0.8。
4.根據(jù)權利要求1、2、3所述的齒輪，其特征在于不發(fā)生根切的齒輪齒數(shù)比較少當α＝20°A＝1.331651613 B＝1.5或A＝B＝1.657551634時，Zmin＝7；α＝20°A＝1.5 B＝1.831651613時，Zmin＝6；α＝20°A＝1.37373871 B＝2時，Zmin＝5。
5.根據(jù)權利要求1、2、3、4所述的齒輪，其特征在于它可以根據(jù)需要，對齒輪進行零變位或非零變位，α愈小， 愈大，h2愈小，則變位系數(shù)選擇范圍愈廣，當α＝20°，A＝1.831651613，B＝1.5，ha＝1時，變位系數(shù)最大可以達到±0.88。
專利摘要本實用新型提供了一種傳動用凸凹齒接觸的線嚙合圓柱齒輪。其輪齒齒廓為反正切曲線形狀。當壓力角采用20°，齒高系數(shù)為1、0.9或0.8，不發(fā)生根切的最少齒數(shù)為5-7，反正切線齒輪能夠進行零變位和非零變位，可以制作直齒輪。在相同參數(shù)條件下，反正切線齒輪比漸開線齒輪具有小的相對主曲率、滑動率和齒形系數(shù)，因此抗折斷、抗磨損、抗膠合點蝕能力均大為提高。適宜于除錐齒輪以外的各種用途的齒輪。
文檔編號F16H55/02GK2220561SQ95207779
公開日1996年2月21日 申請日期1995年4月10日 優(yōu)先權日1995年4月10日
發(fā)明者向學雷 申請人:向學雷