用于动力传动的增速或减速齿轮副制造技术

本发明专利技术涉及一种适用于动力传动的增速或减速齿轮副，其中主动齿轮（１）和被动齿轮（２）的齿形在参考点处分段设计，上齿面齿形（１５、２５）由共轭曲线构成，下齿面齿形（１４、２４）由光滑的凸解析曲线构成，被动齿轮（２）齿面上的参考点（２２）在其有效工作齿高的中部附近，主动齿轮（１）齿面（１１）上的参考点（１２）和被动齿轮齿面（２１）上的参考点（２２）是一对共轭接触点。本发明专利技术可以大幅度提高齿轮副的承载能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于动力传动的齿轮副，具体地讲是一种齿形在参考 点处分段设计的适用于动力传动的增速或减速齿轮副。
技术介绍
了提高齿轮副的承载能力，通常采用的方法是变位和参数优化。然而渐开线 齿形有其固有的缺陷，即齿数较少时易产生根切，以瓦基圓和基圆锥附近的 齿形曲率很大，对于进一步提高齿轮副的弯曲强度和接触强度都会产生诸多 限制。特别是对于差速器内的齿轮副，由于弯曲强度不足而导致的轮齿断裂 是其损坏的主要形式。为了提高轮齿的弯曲强度，通常都希望采用尽可能少 的齿数和较大的模数。但由于受到渐开线齿形的限制， 一对齿轮副的齿数之和很难做到少于22个齿，限制了齿轮副承载能力进一步的提高。常用的非渐开线齿形主要是摆线齿形，虽然克复了根切问题，可以实现 少齿数传动，但其齿形过于薄弱，在节线附近的接触强度也不理想，对于安 装误差非常敏感，目前基本上只局限于钟表等传递运动的场合，无法用于动 力传动。
技术实现思路
本专利技术的所要解决的技术问题在于，提供一种适用于动力传动的增速或 减速齿轮副，使得齿轮副的设计和齿数的选择可以不受轮齿根切的影响，同 时克服渐开线齿形接近齿根处法曲率增大，导致接触强度降低的问题，使得 在同样的结构尺寸下，齿轮副的承载能力得以大幅度的提高。对于主动齿轮和被动齿轮的齿数差比较大的齿轮副，通常会采用高度变 位的方法，即齿数较少的齿轮上的节圆到齿顶的距离大于齿数较多的齿轮上 的节圓到齿顶的距离，节点两侧齿面的有效工作高度和工作范围是不对称的。 若将齿面鼓形量的中点取在节点上，可能会产生接触区位置偏移，齿面上出 现局部接触应力集中点等啮合缺陷。基于上述分析，为解决上述技术问题，本专利技术采用了将齿面上、下两部 分设计成不同的齿形曲线，并将被动齿轮齿面上的参考点，即上、下齿面齿 形曲线的拼合点选在齿轮副有效工作齿高中点附近的设计方法。本专利技术的技术方案为本专利技术的提供了一种适用于动力传动的增速或减速齿轮副，其包括有相 互啮合传动的主动齿轮和被动齿轮，所述主动齿轮和被动齿轮的齿形以各自 的参考点为分界，分为上齿面齿形和下齿面齿形，其中所述被动齿轮的参考 点位于齿轮副有效工作齿高的中点附近，所述主动齿轮齿面上的参考点和被 动齿轮齿面上的参考点是一对共轭接触点，主动齿轮和被动齿轮的下齿轮齿 形由光滑的凸解析曲线构成，而上齿面齿形由通过啮合方程按运动学要求逐 点求得的共轭曲线构成。本专利技术还提供了一种形成上述适用于动力传动的增速或减速齿轮副的齿 形的方法，其包括如下步骤1)初步给定被动齿轮齿面上参考点的位置、参 考点处的压力角、被动齿轮下齿面的齿形曲线、以及齿轮副在参考点啮合时， 被动齿轮相对于主动齿轮的角加速度s ;2) 根据被动齿面上述给定参数由啮合方程求得被动齿轮齿面上参考点处 的径矢R。，主动齿轮齿面上参考点处的径矢Rp和参考点成为啮合点时的公法线向量5;并求得主动齿轮参考点处的曲率半径pp;从而确定主动齿轮上由凸 解析曲线构成的下齿面齿形；3) 由啮合方程逐点求得主动齿轮和被动齿轮上齿面的齿形曲线。 完成步骤3)之后，还可对所形成的齿形进行分析，计算齿面重叠系数、主动齿轮和被动齿轮的齿顶宽度和齿根宽度、主动齿轮和被动齿轮齿面间的 最大相对曲率、以及齿面间的最大和最小压力角。如杲对分析结果不满意，可以修改步骤1 )中最初的设定参数和选用参数，然后再重复上述步骤1)、 2)、 3)。根据需要，上述步骤1)、 2)、 3)可以重 复多次，以获得满意的齿形。本专利技术适用于动力传动的增速或减速齿轮副的有效工作齿高hc为hG= (HA) /2其中，R。o表示被动齿轮的齿顶圓半径，R。p表示主动齿轮的齿顶圓半径，A 表示齿轮副的中心距。在本专利技术中，被动齿轮齿面上参考点的半径Rw表示为HhG/2+Ah其中Ah表示被动齿轮上参考点半径的修正量，Ah的取值范围为-0. 07hc至0. 07hc。在本专利技术中，为了减小齿轮副的安装误差敏感性，所述的被动齿轮的上 齿面齿形曲线和下齿面齿形曲线在被动齿面参考点处相切，并具有相同的曲 率，即被动齿轮的上齿面和下齿面的齿形曲线在参考点处是二阶连续的，从 而可以拼合成为一根完整光顺的被动齿面齿形曲线。所述的主动齿轮的上齿 面齿形曲线和下齿面齿形曲线也在主动齿面参考点处相切，并具有相同的曲 率，即主动齿轮的上齿面和下齿面的齿形曲线在参考点处是二阶连续的，从 而可以4并合成为一才艮完整光顺的主动齿面齿形曲线。在本专利技术中，主动齿轮齿面参考点处的齿形曲率半径P p可通过下列公式 确定<formula>formula see original document page 7</formula>式中Pe表示被动齿轮齿面上参考点处的齿形曲率，<formula>formula see original document page 7</formula>互12 =x更p +巧2 x (o>2a2 x更。)—52 x V12 式中、表示接触点处齿面间的相对滑动速度，其中5,和5，分别表示主动齿轮和被动齿轮的单位轴线向量，co 2表示被动齿轮相对于主动齿轮的瞬时角速度，即齿轮副的瞬时速比； 其中，在参考点处齿轮副的瞬时速比(02-Np/Nc Np表示主动齿轮的齿数，Ne表示被动齿轮的齿数；其中，"^-^—G^^西12表示主动齿轮与被动齿轮间的相对角速度向量。在本专利技术中，由于齿形中鼓的原因，当一对齿面在参考点之外啮合时， 齿轮副的瞬时速比与齿轮副齿数比的倒数略有偏差，即被动齿轮相对于主动 齿轮存在一个角加速度s。为了获得所需的鼓形量，当主动齿轮和被动齿轮 在参考点外啮合时，齿轮副的瞬时速比0)2由下式求得co2=<j>p-NP/NG+s.(()2p/2其中s是被动齿轮相对于主动齿轮的角加速度，4)P表示主动齿轮的转角其中Cj)p表示主动齿轮的转角。为了保证齿面为中鼓齿形，s必须为负值，其绝对值随主动齿轮齿数的增加而增大。上述被动齿轮相对于主动齿轮的角加速度5的取值范围可在O至-0. 0015之间。在本专利技术中，所述的作为被动齿轮和主动齿轮下齿面齿形的凸解析曲线 可为单独的一段凸解析曲线。该单独的一段凸解析曲线可为圓弧或椭圓弧。在本专利技术中，所述的凸解析曲线也可由两段解析曲线拼合而成。其可具 体为圓弧和它的切线拼合而成；或者为椭圆弧和它的切线拼合而成。该两段解析曲线的拼合点位于齿面的有效工作区域之下，以增加齿根宽度，提高轮 齿的弯曲强度，同时又不影响齿面间的正常啮合和对安装误差的敏感性。本专利技术的效杲是显著的1)由于本专利技术的齿轮副的主动齿轮和被动齿轮 的齿形曲线是以参考点为分界由共轭曲线和凸解析曲线拼合而成，其可以完 全避免了根切问题，提高承载能力，而对于齿轮副的传动效率不敏感的应用 场合，如汽车传动系中的差速器齿轮，可以采用大模数、少齿数的设计方案， 通过大幅度增加齿根宽度来提高齿轮副的弯曲强度。2) 采用本专利技术的齿轮副齿面上各点的压力角也不是一个常数，而是随齿 高逐渐变化的，越靠近齿顶处压力角越大，这对于提高轮齿的弯曲强度也是 有利的。因为一个轮齿可以近似看作一根同时承受弯曲应力和压应力的悬臂 梁，当轮齿的齿顶部分处于啮合状态时，轮齿受到的弯曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于动力传动的增速或减速齿轮副，其包括有相互啮合传动的主动齿轮和被动齿轮，其特征在于，所述主动齿轮和被动齿轮的齿形以各自的参考点为分界，分为上齿面齿形和下齿面齿形，其中所述被动齿轮的参考点位于齿轮副有效工作齿高的中点附近，所述主动齿轮齿面上的参考点和被动齿轮齿面上的参考点是一对共轭接触点，主动齿轮和被动齿轮的下齿轮齿形由光滑的凸解析曲线构成，而上齿面齿形由通过啮合方程按运动学要求逐点求得的共轭曲线构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜虹，王小椿，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]