一種具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及齒輪領(lǐng)域，特別是涉及一種具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪。
【背景技術(shù)】
[0002] 漸開線斜齒圓柱齒輪運(yùn)行平穩(wěn)，承載能力強(qiáng)，在機(jī)械設(shè)備中有廣泛的應(yīng)用。漸開線 齒輪端面齒槽兩側(cè)的齒廓曲線是對(duì)稱的漸開線，在對(duì)稱載荷下，漸開線齒輪產(chǎn)生的塑性變 形很??；然而在使用過程中，絕大多數(shù)情況下齒槽兩側(cè)的載荷不對(duì)稱。在不對(duì)稱載荷下，塑 性變形朝受壓側(cè)積累，隨著輪齒塑性變形累積，齒廓曲線偏離正確漸開線的偏離量越來越 多，使齒輪傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的精度下降，強(qiáng)度降低。在不對(duì)稱載荷下，漸開線齒輪沒有抵消 塑性變形和糾正齒廓的能力。然而，如果對(duì)漸開線進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠疲浣Y(jié)果就相當(dāng)于預(yù)先給 予了漸開線齒輪一定的變形量，這部分偏移量會(huì)抵消使用過程中由于不對(duì)稱載荷產(chǎn)生的塑 性變形，使齒廓逐漸接近理論漸開線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種對(duì)原有漸開線齒形進(jìn)行調(diào) 整，修正了使用過程中的齒廓偏移，中和了齒輪工作過程中產(chǎn)生的塑性變形的具有抗變形 能力的斜齒圓柱齒輪。
[0004] 本實(shí)用新型抗一種具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪的技術(shù)方案是：
[0005] -種具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪，齒槽兩側(cè)齒面曲線均為三次樣條曲線，兩 側(cè)的所述三次樣條曲線相對(duì)于通過齒輪中心點(diǎn)的任意直線非對(duì)稱，通過所述中心點(diǎn)的垂直 線為極軸，所述齒面曲線上的任意節(jié)點(diǎn)K與中心點(diǎn)的連線為極徑，所述極軸與所述極徑之 間形成的夾角為極角；所述節(jié)點(diǎn)K的極徑滿足方程（I)，所述節(jié)點(diǎn)K在受拉側(cè)的極角滿足方 程（II)、所述節(jié)點(diǎn)K在受壓側(cè)的極角方程滿足（III);所述齒槽兩側(cè)的齒根曲線為光滑連續(xù) 曲線，所述三次樣條曲線滿足方程（IV);所述方程（I)、（II)、（III)和（IV)如下：
[0006]
[0007]
[0008]
[0009]
[0010] 其中，Δ Θ為設(shè)計(jì)參數(shù)，由測(cè)量變形量決定，^為齒輪壓力角，m為齒輪模數(shù)，z為 齒輪齒數(shù)，ακ(χ)、βκ(χ)為標(biāo)準(zhǔn)三次埃爾米特插值基函數(shù)。
[0011] 所述齒根曲線相對(duì)于任意軸線均不對(duì)稱。
[0012] 所述受拉側(cè)的齒根部曲線的綜合曲率半徑大于或等于所述受壓側(cè)齒根曲線綜合 曲率半徑的1. 05倍。
[0013] 本實(shí)用新型的一種具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪，齒槽兩側(cè)齒面曲線均為三次 樣條曲線，兩側(cè)的所述三次樣條曲線相對(duì)于通過齒輪中心點(diǎn)的任意直線非對(duì)稱，通過所述 中心點(diǎn)的垂直線為極軸，所述齒面曲線上的任意節(jié)點(diǎn)K與中心點(diǎn)的連線為極徑，所述極軸 與所述極徑之間形成的夾角為極角；所述節(jié)點(diǎn)K的極徑滿足方程（I)，所述節(jié)點(diǎn)K在受拉側(cè) 的極角滿足方程（II)、所述節(jié)點(diǎn)K在受壓側(cè)的極角方程滿足（III);所述齒槽兩側(cè)的齒根曲 線為光滑連續(xù)曲線，所述三次樣條曲線滿足方程（IV);所述方程（I)、（II)、（III)和（IV) 如下：
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
[0018] 其中，Λ Θ為設(shè)計(jì)參數(shù)，由測(cè)量變形量決定，^為齒輪壓力角，m為齒輪模數(shù)，z為 齒輪齒數(shù)，ακ(χ)、βκ(χ)為標(biāo)準(zhǔn)三次埃爾米特插值基函數(shù)。
[0019] 首先設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)漸開線斜齒圓柱齒輪為參照齒輪，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)漸開線斜齒圓柱齒輪在 工作過程中的塑性變形量，設(shè)計(jì)參數(shù)△ Θ，再根據(jù)方程（I)、（II)、（III)和（IV)，選取節(jié) 點(diǎn)，連接滿足方程的各個(gè)節(jié)點(diǎn)形成本申請(qǐng)的具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪。這樣，在齒面 工作區(qū)，齒面曲線一定程度的偏移漸開線，具有變形余量，隨不對(duì)稱載荷設(shè)計(jì)的塑性變形積 累，齒面工作區(qū)部分的齒形逐漸趨近理論漸開線齒形，修正使用過程中的齒廓偏移，中和了 齒輪工作過程中產(chǎn)生的塑性變形，提高了抗變形能力。同時(shí)，降低了齒輪磨損而造成的損 失，降低了生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本實(shí)用新型一種具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪的節(jié)點(diǎn)在受拉側(cè)和受壓 側(cè)的極角劫和好示意圖
[0021] 圖2是本實(shí)用新型一種具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪的齒廓和齒根示意圖受 拉側(cè)節(jié)點(diǎn)和受壓側(cè)節(jié)點(diǎn)示意圖
[0022] 圖3是本實(shí)用新型一種具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪的的三次樣條曲線示意 圖
[0023] 圖4是本實(shí)用新型一種具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪與漸開線齒輪對(duì)比示意 圖
[0024] 圖號(hào)說明
[0025] L···參照齒輪的齒面曲線2…具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪的齒面曲線3··· 參照齒輪上節(jié)點(diǎn)的極角 4…具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪的受拉側(cè)節(jié)點(diǎn)的極角 5… 具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪的受壓側(cè)節(jié)點(diǎn)的極角 6…受拉側(cè)節(jié)點(diǎn) 7…受壓側(cè)節(jié)點(diǎn) 8…齒根曲線9…三次樣條曲線
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型一種具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪進(jìn)行進(jìn) 一步說明，其中OX為極軸，O為中心點(diǎn)。
[0027] 如圖1-4, 一種具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪，齒槽兩側(cè)齒面曲線均為三次樣條 曲線，兩側(cè)的所述三次樣條曲線相對(duì)于通過齒輪中心點(diǎn)的任意直線非對(duì)稱，通過所述中心 點(diǎn)的垂直線為極軸，所述齒面曲線上的任意節(jié)點(diǎn)K與中心點(diǎn)的連線為極徑，所述極軸與所 述極徑之間形成的夾角為極角；所述節(jié)點(diǎn)K的極徑滿足方程（I)，所述節(jié)點(diǎn)K在受拉側(cè)的極 角滿足方程（II)、所述節(jié)點(diǎn)K在受壓側(cè)的極角方程滿足（III);所述齒槽兩側(cè)的齒根曲線為 光滑連續(xù)曲線，所述三次樣條曲線滿足方程（IV);所述方程（I)、（II)、（III)和（IV)如下：
[0028]
[0029]
[0030]
[0031]
[0032] 其中，Λ Θ為設(shè)計(jì)參數(shù)，由測(cè)量變形量決定，^為齒輪壓力角，m為齒輪模數(shù)，z為 齒輪齒數(shù)，ακ(χ)、βκ(χ)為標(biāo)準(zhǔn)三次埃爾米特插值基函數(shù)。
[0033] 首先設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)漸開線斜齒圓柱齒輪為參照齒輪，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)漸開線斜齒圓柱齒輪在 工作過程中的塑性變形量，設(shè)計(jì)參數(shù)△ Θ，再根據(jù)方程（I)、（II)、（III)和（IV)，選取節(jié)點(diǎn)， 連接滿足方程的各個(gè)節(jié)點(diǎn)形成本申請(qǐng)的具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪。其中，參照齒輪 與同一圓相交的兩側(cè)的節(jié)點(diǎn)的極角相等，而三次樣條曲線與同一圓相交的受拉側(cè)節(jié)點(diǎn)的極 角和受壓側(cè)節(jié)點(diǎn)的極角并不相等，這樣，在齒面工作區(qū)，齒面曲線一定程度的偏移漸開線， 具有變形余量，隨不對(duì)稱載荷設(shè)計(jì)的塑性變形積累，齒面工作區(qū)部分的齒形逐漸趨近理論 漸開線齒形，修正使用過程中的齒廓偏移，中和了齒輪工作過程中產(chǎn)生的塑性變形，提高了 抗變形能力。同時(shí)，降低了齒輪磨損而造成的損失，降低了生產(chǎn)成本。
[0034] 參見附圖1-4,本實(shí)用新型的一種反變形的斜齒漸開線圓柱齒輪在上述技術(shù)方案 的基礎(chǔ)上，可以是：所述齒根曲線相對(duì)于任意軸線均不對(duì)稱。這樣，由于所受到載荷的不對(duì) 稱，齒根曲線也非對(duì)稱設(shè)置，才能在使用中逐漸接近正常未變形的齒根曲線，以提高齒輪的 抗變形能力。進(jìn)一步的技術(shù)方案可以是：所述受拉側(cè)的齒根部曲線的綜合曲率半徑大于或 等于所述受壓側(cè)齒根曲線綜合曲率半徑的1. 05倍。由于在使用中，齒根一側(cè)綜合曲率半徑 的增加必然伴隨另一側(cè)的減小，因此，設(shè)置成受拉側(cè)的齒根部曲線的綜合曲率半徑大于或 等于所述受壓側(cè)齒根曲線綜合曲率半徑的1. 05倍，能夠更好的在相互嚙合中使得齒輪接 近原漸開線齒輪，提高了齒輪的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本。
[0035] 上述僅對(duì)本實(shí)用新型中的一種具體實(shí)施例加以說明，但并不能作為本實(shí)用新型的 保護(hù)范圍，凡是依據(jù)本實(shí)用新型中的設(shè)計(jì)精神所作出的等效變化或修飾，均應(yīng)認(rèn)為落入本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪，其特征在于：齒槽兩側(cè)齒面曲線均為三次樣 條曲線，兩側(cè)的所述三次樣條曲線相對(duì)于通過齒輪中心點(diǎn)的任意直線非對(duì)稱，通過所述中 心點(diǎn)的垂直線為極軸，所述齒面曲線上的任意節(jié)點(diǎn)K與中心點(diǎn)的連線為極徑，所述極軸與 所述極徑之間形成的夾角為極角；所述節(jié)點(diǎn)K的極徑滿足方程（I)，所述節(jié)點(diǎn)K在受拉側(cè)的 極角滿足方程（II)、所述節(jié)點(diǎn)K在受壓側(cè)的極角方程滿足（III);所述齒槽兩側(cè)的齒根曲線 為光滑連續(xù)曲線，所述三次樣條曲線滿足方程（IV);所述方程（I)、（II)、（III)和（IV)如 下：其中，△ 0為設(shè)計(jì)參數(shù)，由測(cè)量變形量決定，at為齒輪壓力角，m為齒輪模數(shù)，z為齒輪 齒數(shù)，aK(x)、0K(X)為標(biāo)準(zhǔn)三次埃爾米特插值基函數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪，其特征在于：所述齒 根曲線相對(duì)于任意軸線均不對(duì)稱。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪，其特征在于：所述 受拉側(cè)的齒根曲線的綜合曲率半徑大于或等于所述受壓側(cè)齒根曲線綜合曲率半徑的1. 05 倍。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪，齒槽兩側(cè)齒面曲線均為三次樣條曲線，兩側(cè)的所述三次樣條曲線相對(duì)于通過齒輪中心點(diǎn)的任意直線非對(duì)稱。對(duì)原有漸開線齒形進(jìn)行調(diào)整，修正了使用過程中的齒廓偏移，中和了齒輪工作過程中產(chǎn)生的塑性變形的具有抗變形能力的斜齒圓柱齒輪。
【IPC分類】F16H55/08, F16H55/17
【公開號(hào)】CN204677722
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520203740
【發(fā)明人】周斌, 梁靜強(qiáng), 蘭斌旋
【申請(qǐng)人】上汽通用五菱汽車股份有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年4月7日