非完全對稱漸開線齒輪及其加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種漸開線齒輪及其加工方法，尤其涉及一種非完全對稱漸開線齒輪 及其加工方法，特別適用于齒牙受雙向彎曲載荷作用的中間惰輪或行星輪。
【背景技術(shù)】
[0002] 齒輪傳動系統(tǒng)常用到同時與兩個齒輪嚙合的中間惰輪或行星輪，由于它們的齒牙 受雙向彎曲載荷作用，該齒輪的齒根最容易出現(xiàn)彎曲折斷，例如在GB/T3480-1997《漸開線 圓柱齒輪承載能力計算方法》P56中規(guī)定：對于受對稱雙向彎曲的齒輪（如中間惰輪或行星 輪），在設(shè)計時，應(yīng)將齒輪的彎曲疲勞極限值乘上系數(shù)〇. 7作為這類齒輪能承受的彎曲疲勞 極限。另外，中間惰輪或行星輪齒牙左右齒面分別與兩個不同的齒輪嚙合，因此中間惰輪或 行星輪的齒牙左右側(cè)分別承受的彎曲強(qiáng)度不同，嚙合所需齒面漸開線的起始點(diǎn)也不同，而 漸開線起始點(diǎn)的高低直接影響齒輪齒根的圓弧曲率半徑，進(jìn)而影響齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度。
[0003] 傳統(tǒng)的設(shè)計方法不考慮左、右齒面漸開線起始點(diǎn)的差異，設(shè)計的齒形為左、右齒面 完全對稱，參見GB/T1356-2001《通用機(jī)械和重型機(jī)械用圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)基本齒條齒廓》，為 完全對稱齒廓，因此，為了保證左、右齒面漸開線起始點(diǎn)相同，且具有足夠的漸開線長度參 與嚙合，使得左右齒根曲線曲率半徑均很小，這進(jìn)一步降低了中間惰輪或行星輪的齒根彎 曲強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的第一目的是提供一種能夠使齒牙左右側(cè)獲得不同的齒根彎曲強(qiáng)度的非 完全對稱漸開線齒輪。
[0005] 本發(fā)明的第二目的是提供一種非完全對稱漸開線齒輪的加工方法。
[0006] 實(shí)現(xiàn)上述第一目的的技術(shù)方案是：
[0007] -種非完全對稱漸開線齒輪，所述非完全對稱漸開線齒輪端面齒槽齒形包括漸開 線段AB、圓弧段BC、直線段⑶、圓弧段DE和漸開線段EF，
[0008] 所述漸開線段AB和漸開線段EF相對于軸線III不完全對稱，所述軸線III為非完全 對稱漸開線齒輪的端面齒槽寬_所對圓心角的角平分線，所述點(diǎn)A和點(diǎn)F分別是非完全對 稱漸開線齒輪的端面齒槽齒形的左、右齒面的齒頂點(diǎn)，所述點(diǎn)B為所述非完全對稱漸開線 齒輪端面齒槽齒形的左齒面的漸開線起始點(diǎn)，點(diǎn)E為所述非完全對稱漸開線齒輪端面齒槽 齒形的右齒面的漸開線起始點(diǎn)，
[0009] 所述直線段⑶與軸線III垂直且與齒根圓相切，所述圓弧段BC與直線段⑶和直線 I相切，所述圓弧段DE與直線段CD和直線II相切，所述直線I是過點(diǎn)B且與漸開線段AB 相切的切線，所述直線II是過點(diǎn)E且與漸開線段EF相切的切線，
[0010] 以軸線III為y軸，垂直于y軸且與齒根圓相切的直線為x軸，所述點(diǎn)B的坐標(biāo)為 (_xb，yb)，所述點(diǎn)E的坐標(biāo)為（xe，ye)，所述圓弧段BC的圓弧曲率半徑為ri，圓弧段DE的圓 弧曲率半徑r2，且r#r2;
[0011] 則當(dāng)yb>ye時，所述圓弧段BC的圓弧曲率半徑r:與圓弧段DE的圓弧曲率半徑 r 2y 1~2的關(guān)系為：1 < 1 ^;所述漸開線段EF由漸開線段EB'和漸開線段B'F組成，所述 r2ye 漸開線段B'F和漸開線段AB關(guān)于軸線III完全對稱，
[0012] 當(dāng)yb<ye時，所述圓弧段BC的圓弧曲率半徑r占圓弧段DE的圓弧曲率半徑r2 的關(guān)系為：1 < & < ^ ;所述漸開線段AB由漸開線段AE'和漸開線段E'B組成，所述漸 ri yb 開線段AE'與漸開線段EF關(guān)于軸線III完全對稱。
[0013] 所述非完全對稱漸開線齒輪端面齒槽齒形的漸開線段AB為所述非完全對稱漸開 線齒輪端面齒形與第一漸開線齒輪的端面齒形相嚙合的漸開線段，所述非完全對稱漸開線 齒輪端面齒槽齒形的漸開線段EF為所述非完全對稱漸開線齒輪端面齒形與第二漸開線齒 輪的端面齒形相嚙合的漸開線段。
[0014] 所述點(diǎn)B的坐標(biāo)（_xb，yb)滿足如下公式I和II: 〇丄
[0022] 所述點(diǎn)E的坐標(biāo)（xe，ye)滿足如下公式III和IV:

[0030] 所述圓弧段BC的方程為：
[0031]
[0032]
[0033]
[0034] 其中，81取方程式II的求解最大值；
[0035]
[0036] 所述圓弧段DE的方程為：
[0040] 其中，82取方程式IV的求解最小值；
[0041]
[0042] 上述公式、方程式中，m、a分別表示所述非完全對稱漸開線齒輪的端面模數(shù)和端 面壓力角；z、Zl、z2分別表示為所述非完全對稱漸開線齒輪、第一漸開線齒輪和第二漸開線 齒輪的齒數(shù)；ral、:^分別表不第一漸開線齒輪和第二漸開線齒輪的齒頂圓直徑a2分 別表示所述非完全對稱漸開線齒輪與第一漸開線齒輪的中心距和所述非完全對稱漸開線 齒輪與第二漸開線齒輪的中心距；rb、rf分別表示所述非完全對稱漸開線齒輪的端面齒 槽齒形的左齒面漸開線起始點(diǎn)半徑、端面齒槽齒形的右齒面漸開線起始點(diǎn)半徑和齒根圓半 徑；^、^分別表示圓弧段BC和圓弧段DE的圓弧曲率半徑。
[0043] 采用上述方案的有益效果是：本發(fā)明的非完全對稱漸開線齒輪的端面齒槽齒形左 右齒面漸開線起始點(diǎn)和左右齒根圓弧曲率半徑不同，因此所述非完全對稱漸開線齒輪整個 齒牙的左右齒面漸開線起始點(diǎn)和左右齒根圓弧曲率半徑不同，設(shè)計者可根據(jù)左右齒面漸開 線起始點(diǎn)的位置設(shè)計不同的左右齒根曲線曲率半徑，使齒牙左右側(cè)獲得不同的齒根彎曲強(qiáng) 度，確保本發(fā)明的齒輪能夠更好地適應(yīng)雙向彎曲載荷的作用，從而提高齒輪的可靠性。本發(fā) 明特別適用于齒牙受雙向彎曲載荷作用的中間惰輪或行星輪。
[0044] 實(shí)現(xiàn)上述第二目的的一種技術(shù)方案是：將所述非完全對稱漸開線齒輪的漸開線段 AB、圓弧段BC、直線段CD、圓弧段DE和漸開線段EF作為成形銑齒刀具的切削齒形，采用分 度逐齒銑削待加工件的齒槽，從而制得非完全對稱漸開線齒輪。這樣，生產(chǎn)效率很高，非常 適合大批量生產(chǎn)。
[0045] 實(shí)現(xiàn)上述第二目的的另一種技術(shù)方案是：將所述非完全對稱漸開線齒輪的漸開線 段AB、圓弧段BC、直線段CD、圓弧段DE和漸開線段EF作為線切割的切割路徑，分度逐齒線 切割待加工件的齒槽，從而制得非完全對稱漸開線齒輪。這樣，就不需要采用專門刀具，但 效率相對較低，適合單件或小批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0046] 以下結(jié)合附圖給出的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0047] 圖1是本發(fā)明的非完全對稱漸開線齒輪與第一漸開線齒輪和第二漸開線齒輪的 端面齒形嚙合示意圖；
[0048] 圖2是本發(fā)明的非完全對稱漸開線齒輪的其中兩個齒牙；
[0049] 圖3是本發(fā)明的非完全對稱漸開線齒輪一種實(shí)施例的兩個齒牙端面齒形圖； [0050]圖4是本發(fā)明的非完全對稱漸開線齒輪的另一種實(shí)施例的兩個齒牙端面齒形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 如圖1、2、3所示，本發(fā)明的一種非完全對稱漸開線齒輪，所述非完全對稱漸開線 齒輪3端面齒槽齒形包括漸開線段AB、圓弧段BC、直線段CD、圓弧段DE和漸開線段EF，
[0052] 所述漸開線段AB和漸開線段EF相對于軸線III不完全對稱，所述軸線III為非完全 對稱漸開線齒輪3的端面齒槽寬.所對圓心角的角平分線，所述點(diǎn)A和點(diǎn)F分別是非完全 對稱漸開線齒輪3的端面齒槽齒形的左、右齒面的齒頂點(diǎn)，所述點(diǎn)B為所述非完全對稱漸開 線齒輪3端面齒槽齒形的左齒面的漸開線起始點(diǎn)，點(diǎn)E為所述非完全對稱漸開線齒輪3端 面齒槽齒形的右齒面的漸開線起始點(diǎn)，
[0053] 所述直線段⑶與軸線III垂直且與齒根圓相切，所述圓弧段BC與直線段⑶和直線 I相切，所述圓弧段DE與直線段CD和直線II相切，所述直線I是過點(diǎn)B且與漸開線段AB 相切的切線，所述直線II是過點(diǎn)E且與漸開線段EF相切的切線，
[0054] 以軸線III為y軸，垂直于y軸且與齒根圓相切的直線為x軸，所述點(diǎn)B的坐標(biāo)為 (_xb，yb)，所述點(diǎn)E的坐標(biāo)為（xe，ye)，所述圓弧段BC的圓弧曲率半徑為ri，圓弧段DE的圓 弧曲率半徑r2，且r#r2;
[0055] 如圖4所示，則當(dāng)yb>y6時，所述圓弧段BC的圓弧曲率半徑r:與圓弧段DE的圓 弧曲率半徑^的關(guān)系為：1 <fS 所述漸開線段EF由漸開線段EB'和漸開線段B'F r2 組成，所述漸開線段B'F和漸開線段AB關(guān)于軸線III完全對稱，
[0056] 如圖3所示，當(dāng)yb<y6時，所述圓弧段BC的圓弧曲率半徑r:與圓弧段DE的圓弧 曲率半徑&的關(guān)系為：1 < ^ 所述漸開線段AB由漸開線段AE'和漸開線段E'B組 成，所述漸開線段AE'與漸開線段EF關(guān)于軸線III完全對稱。
[0057] 所述非完全對稱漸開線齒輪3端面齒槽齒形的漸開線段AB為所述非完全對稱漸 開線齒輪3端面齒形與第一漸開線齒輪1的端面齒形相嚙合的漸開線段，所述非完全對稱 漸開線齒輪3