环面齿轮－面齿轮传动及环面齿轮加工方法技术

本发明专利技术提供了一种环面齿轮－面齿轮传动及环面齿轮加工方法，传动结构包括相互啮合的环面齿轮和面齿轮，所述的环面齿轮的节面为环面，环面齿轮齿形具有中间厚、两边薄的特点。在普通直齿圆柱齿轮加工的基础上，附加滚刀沿被加工齿轮轴向和径向的运动，使其合成为一圆弧运动，且附加一个切向运动，保证其产形齿条齿面为圆锥面。环面齿轮－面齿轮传动既可作垂直相交轴传动又可实现变轴交角传动，当环面齿轮－面齿轮传动作垂直相交轴传动时，可均布齿宽方向载荷，避免出现偏载现象，可降低接触轨迹对安装误差的敏感程度；作非时变轴交角传动时，几何传动误差恒为零，呈现局部共轭特性；作时变轴交角传动时，几何传动误差逼近于零，呈现准共轭特性。

【技术实现步骤摘要】
环面齿轮－面齿轮传动及环面齿轮加工方法
本专利技术涉及传动装置领域，具体是一种环面齿轮－面齿轮传动及环面齿轮加工方法。
技术介绍

技术介绍
1：面齿轮传动是一种圆柱齿轮和面齿轮相啮合的传动，具有结构紧凑，传递功率大，无轴向作用力，传动平稳等特点，其独特的分流特性在直升机主减速器中已得到应用。面齿轮传动是完全共轭（线接触）的齿轮传动，对加工和安装误差极其敏感。实际应用中，常规的面齿轮传动是通过圆柱齿轮和面齿轮产形轮（插齿刀）齿数差实现局部共轭（点接触），但接触轨迹对安装误差依然比较敏感。在高速重载的工作环境下，面齿轮传动在运转过程中会出现因受载而导致的弹性变形和因温升而产生的热变形，造成载荷沿着齿宽方向分布不均而产生偏载现象，且加工和安装误差会加剧这一现象。从降低接触轨迹对安装误差敏感程度和均布载荷的角度考虑，有必要对面齿轮传动进行适当的齿向修形来提高啮合性能。
技术介绍
2：为提高或拓展面齿轮传动的啮合性能，一些研究人员提出了面齿轮的新型啮合形式：西工大方宗德教授团队提出一种弧线齿面齿轮，相互包容的凸、凹两啮合齿面曲率差较小，重合度大，在强度、啮合平稳性方面体现出独特的优势；重庆大学林超教授团队在面齿轮传动和非圆锥齿轮传动研究的基础上提出一种新型的相交轴间变传动比齿轮传动，实现了相交轴间的变传动比传动。目前，面齿轮传动一般用于轴线固定的相交轴或交错轴传动，还没有一种面齿轮传动可实现变轴交角传动。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种环面齿轮－面齿轮传动及环面齿轮加工方法，环面齿轮－面齿轮传动包括相互啮合的环面齿轮和面齿轮，所述的环面齿轮的节面为环面，环面齿轮齿形具有中间厚、两边薄的特点，面齿轮是用渐开线圆柱齿轮包络出的普通面齿轮。环面齿轮－面齿轮传动既可作垂直相交轴传动又可实现变轴交角传动，当环面齿轮－面齿轮传动作垂直相交轴传动时，可均布齿宽方向载荷，避免出现偏载现象，可降低接触轨迹对安装误差的敏感程度；作非时变轴交角传动（轴线固定的单自由度传动）时，几何传动误差恒为零，呈现局部共轭特性；作时变轴交角传动（轴线变动的双自由度传动）时，几何传动误差逼近于零，呈现准共轭特性。加工环面齿轮时，在加工普通直齿圆柱齿轮的基础上，附加滚刀沿被加工齿轮轴向和径向的运动，使其合成为一圆弧运动（圆弧中心可位于齿宽中间平面任意位置），且附加一个切向运动，保证其产形齿条齿面为圆锥面。本专利技术有益效果在于：1、环面齿轮－面齿轮传动可实现变轴交角传动，拓展了面齿轮副的应用范围，具有潜在的应用价值。2、环面齿轮—面齿轮传动作垂直相交轴传动时，可均布齿宽方向载荷避免出现偏载现象，可降低接触轨迹对安装误差的敏感程度。附图说明图1显示了球形齿轮滚切加工示意图（图1a是三维示意图，图1b是沿Y方向投影平面示意图）；图2显示了本专利技术的环面齿轮的滚切示意图；图3显示了本专利技术的环面齿轮－面齿轮传动示意图；图4显示了本专利技术的环面齿轮-面齿轮传动变轴交角传动示意图；图5显示了本专利技术的环面齿轮与普通渐开线圆柱齿轮齿形对比示意图。具体实施方式日本学者K.Mitome等（K.Mitome,T.Okuda,T.Ohmachi,T.Yamazaki.Developmentofanewhobbingofsphericalgear[J].JournalofJapanSocietyMechanicalEngineering,2000,66(6):1975-1980）提出一种节面为球面的球形齿轮（包括凸、凹球形齿轮）并给出了其滚切加工方法。其中，凸球形齿轮滚切加工方法如图1所示，在加工普通直齿圆柱齿轮的基础上，附加滚刀沿被加工齿轮轴向和径向的运动，使其合成为一圆弧运动（圆弧中心位于被加工齿轮中心），且附加一个切向运动，保证其产形齿条齿面为圆锥面。如图2所示，将凸球形齿轮滚切加工方法中“圆弧中心位于被加工齿轮中心”改为“圆弧中心可位于齿宽中间平面任意位置”，得到的齿轮称为环面齿轮。此时的圆弧中心称为环面中心。环面齿轮的节面为环面，环面为一段圆弧绕与圆弧同平面的轴线旋转得到。环面齿轮可与渐开线圆柱齿轮实现变轴交角共轭内、外啮合，而渐开线圆柱齿轮又可与面齿轮实现完全共轭啮合，则环面齿轮也可与面齿轮实现变轴交角共轭啮合，得到的齿轮副称之为环面齿轮—面齿轮副，如图3所示。环面齿轮—面齿轮啮合时，环面齿轮的节面（环面）与面齿轮的节面（平面）作相对纯滚动，可实现变轴交角传动：作非时变轴交角传动（轴线固定的单自由度传动）时，几何传动误差恒为零，呈现局部共轭特性；作时变轴交角传动（轴线变动的双自由度传动）时，几何传动误差逼近于零，呈现准共轭特性。如图5所示，环面轮齿齿形有中间厚、两边薄的特点，这使其具有修形的潜力。当加工环面齿轮时，若滚刀轴线的圆弧轨迹半径较大，加工出来的环面齿轮齿面相当于对渐开线圆柱齿轮齿面主要从齿宽进行微量改变，故该加工方式可视为一种对普通渐开线圆柱齿轮的齿向修形方式。此时的环面齿轮—面齿轮副相当于一种圆柱齿轮经过齿向修形的面齿轮副。相较于普通的面齿轮副，环面齿轮—面齿轮副可均布齿宽方向载荷避免出现偏载现象，可降低接触轨迹对安装误差的敏感程度。本专利技术具体应用途径很多，以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环面齿轮－面齿轮传动及环面齿轮加工方法，其特征在于：环面齿轮－面齿轮传动包括相互啮合的环面齿轮和面齿轮，环面齿轮－面齿轮传动既可作垂直相交轴传动又可实现变轴交角传动，其中，环面齿轮的节面为环面，环面齿轮齿形具有中间厚、两边薄的特点；面齿轮是用渐开线圆柱齿轮包络出的普通面齿轮。

【技术特征摘要】
1.一种环面齿轮－面齿轮传动及环面齿轮加工方法，其特征在于：环面齿轮－面齿轮传动包括相互啮合的环面齿轮和面齿轮，环面齿轮－面齿轮传动既可作垂直相交轴传动又可实现变轴交角传动，其中，环面齿轮的节面为环面，环面齿轮齿形具有中间厚、两边薄的特点；面齿轮是用...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雷，张金钊，王豪，郭远虎，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32