本发明专利技术公开了一种无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮，该齿轮包括人字齿轮轮体，所述人字齿轮轮体上加工有若干个人字齿轮轮齿，所述若干个人字齿轮轮齿之间开设有人字齿轮齿槽，所述人字齿轮轮齿依次由人字齿轮右旋轮齿、人字齿轮圆弧轮齿、人字齿轮左旋轮齿段构成，所述人字齿轮轮齿的两个侧面分别构成为人字齿轮轮齿凹齿面、人字齿轮轮齿凸齿面；本发明专利技术还公开了一种无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮的加工方法，本发明专利技术的人字齿轮具有重合度大，啮合传动平稳，噪音低，承载能力大，结构紧凑等特点，非常适合于船舶动力、航空机械传动、重载车辆工程高速重载，对齿轮箱的结构尺寸又有严格限制的场合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于传动机械领域，具体涉及一种无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮及 磨齿方法。
技术介绍
斜齿轮啮合接触是由轮齿的一端进入啮合而从轮齿的另一端退出啮合，其齿廓接 触线的长度由零逐渐增加，又逐渐缩短，直至脱离接触的过程，即当其齿廓前端面脱离啮合 时，齿廓的后端面仍在啮合中。因此，载荷沿齿宽方向的变化也是一渐变的过程。斜齿轮同 时啮合的齿轮对数多，重合度大，因此斜齿轮传动运转较平稳、承载能力强、噪声和冲击较 小，适用于高速、大功率的齿轮传动。斜齿轮应用于高速重载机械传动时，通常需要对轮齿 渗碳工艺热处理，这一过程必然引起齿轮的变形，因此需要对齿轮磨齿以纠正热处理过程 中的变形，以提高齿轮精度和齿轮的疲劳性能。 人字齿轮由左右两个旋向相反且对称的斜齿轮组成，是一种同时具有左旋和右旋 轮齿的圆柱齿轮。其结构特点是在圆柱齿轮的某一部分齿宽上为右旋齿而在另一部分齿宽 上为左旋齿。人字齿轮传动具有重合度大、承载能力高、传动平稳和轴向载荷小等优点，在 重型机械的传动系统中有广泛的应用。 人字齿轮根据其结构特点可分为图1所示的无退刀槽的人字齿轮和图2所示的中 间有退刀槽（砂轮越程槽）的人字齿轮两种结构形式。前者无退刀槽人字齿轮是左右两侧 轮齿直接相交在齿宽中间构成尖角的一种结构形式，具有传动布置紧凑，加工精度高等优 点。但这类齿轮必须在专用机床上刨齿加工，或者将左旋和右旋两侧分体加工制造然后组 合在一起，目前这种结构的人字齿轮由于左右旋轮齿之间的尖角而无法实现磨齿。中间有 退刀槽的人字齿轮是将两侧做成一体，但在两侧的有效轮齿之间留下必要的退刀槽（砂轮 越程槽）。这种类型的齿轮无需专用加工机床便可实现齿轮的磨齿加工，具有成本低、生产 效率高等优点。由于需留砂轮越程槽，所以，当齿轮总宽度受到限制时，参与工作的齿宽减 少，降低了齿轮承载能力。 因此，当前的齿轮制造工艺，留有砂轮越程槽的人字齿轮，可实现轮齿磨削精加 工，适合于高速重载人字齿轮传动的场合，如船舶动力、航空机械传动、重载车辆工程等。无 砂轮越程槽的齿轮，不能进行磨齿精加工，限制了其在高速重载的条件下的应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮 及其加工方法。 为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的： 本专利技术实施例提供一种无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮，该齿轮包括人字齿 轮轮体，所述人字齿轮轮体上加工有若干个人字齿轮轮齿，所述若干个人字齿轮轮齿之间 开设有人字齿轮齿槽，所述人字齿轮轮齿依次由人字齿轮右旋轮齿、人字齿轮圆弧轮齿、人 字齿轮左旋轮齿段构成，所述人字齿轮轮齿的两个侧面分别构成为人字齿轮轮齿凹齿面、 人字齿轮轮齿凸齿面。 上述方案中，所述人字齿轮右旋轮齿分度圆上的螺旋角压力角分别与人 字齿轮左旋轮齿分度圆上螺旋角P 1、压力角Q1相等，并且所述人字齿轮右旋轮齿和人字 齿轮左旋轮齿的分度圆上压力角与人字齿轮圆弧轮齿的分度圆上压力角a a相等。 上述方案中，所述人字齿轮圆弧轮齿分度圆柱上沿齿宽方向为一曲率半径为Pa 的圆弧曲线，所述圆弧曲线的最高点位置处于齿宽的中央对称截面内，且螺旋角为零度；其 中，所述人字齿轮圆弧轮齿一侧的凹圆弧齿廓曲面与人字齿轮右旋轮齿的凹齿廓曲面相 切，所述人字齿轮圆弧轮齿另一侧的凹圆弧齿廓曲面与人字齿轮左旋轮齿的凹齿廓曲面相 切，并且相切位置相对于齿宽中截面协调对称；所述人字齿轮圆弧轮齿一侧的凸圆弧齿廓 曲面与人字齿轮右旋轮齿的凸齿廓曲面相切，所述人字齿轮圆弧轮齿另一侧凸圆弧齿廓曲 面与人字齿轮左旋轮齿的凸齿廓曲面相切，并且相切位置相对于齿宽中截面协调对称。 上述方案中，所述人字齿轮右旋轮齿沿齿轮回转轴线的宽度4，所述人字齿轮圆 弧轮齿的宽度B a，左旋轮齿的宽度B1与人字齿轮总齿宽B满足以下关系式： Br=B1 (2) B^BfBa=B (3) 所述圆弧曲线的曲率半径P a可由下式确定： p a= 0. 5BJcos 0 r ⑷。 本专利技术实施例还提供了一种制造所述的无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮的 加工方法，采用成形砂轮磨齿精加工形成人字齿轮右旋轮齿、人字齿轮左旋轮齿段，采用锥 形砂轮磨齿精加工形成人字齿轮圆弧轮齿。 上述方案中，所述采用成形砂轮磨齿精加工形成人字齿轮右旋轮齿、人字齿轮左 旋轮齿段，具体通过以下步骤实现： (1)成形砂轮的左侧面和右侧面修成所磨人字齿轮螺旋线轮齿齿槽的渐开线形 状； (2)在混合型人字齿轮端面的起始点A'，成形砂轮左侧面与人字齿轮左旋轮齿齿 槽左侧齿廓相接触，右侧面2012与人字齿轮左旋轮齿齿槽右侧齿廓相接触，磨齿工作时砂 轮一边绕自身的轴线〇 2-〇2以角速度《 2高速旋转，一边沿齿槽A' 一 B'方向前进运动； (3)砂轮达到人字齿轮左旋轮齿与人字齿轮圆弧轮齿的相切位置B'停止，砂轮粗 磨削出整个齿槽的左旋齿槽的两侧齿面； (4)由B'作为起始点，砂轮一边绕自身的轴线02-02以角速度 2高速旋转，一边 沿齿槽B' 一A'方向前进运动，到达齿轮端面的起始点A'停止，砂轮精磨削出整个齿槽的 左旋齿槽的两侧齿面； (5)砂轮退刀后人字齿轮分度，重复上述过程，成形砂轮精磨齿人字齿轮左旋轮齿 的所有齿面； (6)按照步骤（1)-(5)完成齿槽的右旋齿槽左侧齿廓和右旋齿槽右侧齿廓的精磨 齿加工，即人字齿轮右旋轮齿的两侧齿廓。 上述方案中，所述采用锥形砂轮磨齿精加工形成人字齿轮圆弧轮齿，具体过以下 步骤实现： (1)在人字齿轮圆弧轮齿的起点B'，锥形砂轮锥面母线与人字齿轮圆弧形齿槽左 侧齿廓接触，磨齿时砂轮与人字齿轮做一种展成运动； (2)砂轮一边绕自身的轴线O3-O3以角速度《 3高速旋转，一边沿齿槽B' 一 B方向 进给，直到圆弧轮齿的另一侧位置B停止，锥形砂轮粗磨削出齿槽的圆弧齿槽的左侧齿廓； (3)由B作为起始点，按照上述展成和砂轮的运动，沿齿槽B - B'方向前进运动， 直到圆弧轮齿的另一位置B'停止，锥形砂轮精磨削出齿槽的圆弧齿槽的左侧齿面； (4)砂轮退刀后人字齿轮分度，重复上述过程，锥形砂轮精磨齿圆弧齿槽的所有左 侧齿面； (5)按照步骤（1)-(5)锥形砂轮可实现齿槽圆弧齿槽段右侧齿廓的精磨齿加工。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果： 本专利技术的人字齿轮具有重合度大，啮合传动平稳，噪音低，承载能力大，结构紧凑 等特点，非常适合于船舶动力、航空机械传动、重载车辆工程高速重载，对齿轮箱的结构尺 寸又有严格限制的场合。【附图说明】 图1为现有技术中无退刀槽人字齿轮几何结构； 图2为现有技术中有退刀槽人字齿轮几何结构； 图3为本专利技术实施例提供的一种无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮的几何结 构； 图4为图3的侧视图； 图5为本专利技术实施例提供的一种无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮的螺旋线 轮齿部分成型砂轮成形磨齿原理图； 图6为本专利技术实施例提供的一种无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮的圆弧形 轮齿部分锥形砂轮展成法磨齿。 其中：10_人字齿轮轮体；101-人字齿轮轮齿；1011-人字齿轮右旋轮齿；1012-人 字齿轮圆弧轮齿；1013-人字齿轮左旋轮齿；102-人字齿轮轮齿槽；1021-人字齿轮左旋 轮齿齿槽左侧齿本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮，其特征在于：该齿轮包括人字齿轮轮体(10)，所述人字齿轮轮体(10)上加工有若干个人字齿轮轮齿(101)，所述若干个人字齿轮轮齿(101)之间开设有人字齿轮齿槽(102)，所述人字齿轮轮齿(101)依次由人字齿轮右旋轮齿(1011)、人字齿轮圆弧轮齿(1012)、人字齿轮左旋轮齿段(1013)构成，所述人字齿轮轮齿(101)的两个侧面分别构成为人字齿轮轮齿凹齿面(1031)、人字齿轮轮齿凸齿面(1032)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈云波，王建华，刘玄，王俊岭，王丽君，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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