小型少齿数和曲线齿锥齿轮副制造技术

小型（少齿数和）曲线齿锥齿轮副．本发明专利技术属于机械传动机构．现有的曲线齿锥齿轮副其综合变位系数之和为零，致使受齿数和的限制（Ｚ－［１］＋Ｚ－［２］≥３４～３５），齿轮体积增大．本发明专利技术大小锥齿轮都采用正值变位的原理设计，可以优化设计径向、切向变位系数组成小型（少齿数和）新齿形供不同工作条件和不同损伤形式选用．在强度不变条件下，不但减少体积、减轻重量、节省材料、降低能耗，而且现有的机床就能制造，极易推广．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是用于机械传动领域中，在相交的两回转轴之间传动的曲线齿锥齿轮副机构。 该
的已有技术，公知的现代世界各国工业用曲线齿锥齿轮，其齿轮副的齿数和都有下限值，例如美国最新AGMA STANDARD System for Spiral Bevel Gears 209.04 DEC.1982年资料中公开了无根切齿数，即Z1+Z2≥34～45，Z1为小齿轮齿数，Z2为大齿轮齿数。就现有曲线齿锥齿轮副体积来说，有一个共性，要受齿数和的限制，即曲线齿锥齿轮副的平均齿数Zm＝0.5(z1+z2)须大于或等于不发生根切现象的最小齿数zmin。这是由于它们的齿形共同特征，均采用变位系数之和为零的原理来设计所决定的。即小齿轮与大齿轮的径向变位系数X1、X2之和等于0。并且小齿轮与大齿轮的切向变位系数Xt1、Xt2之和也等于0，这种锥齿轮副致使齿轮体积、重量大及成本高，已不利于适应世界齿轮技术发展趋势中小型化的需要。 本专利技术的任务是设计一种在材料与热处理要求相同，主要参数(m、α、u、βm、h＊a、c＊)相同和轴交角∑不变的条件下，具有更少的齿数和，z1+z2≤12～24，进而使体积大为减小的新型曲线齿锥齿轮副。并且，用各国现有的加工设备也能制造出来。 本专利技术的解决方案是采用正值综合变位分度锥原理设计制造新型曲线齿锥齿轮副。使其在端面当量齿轮副上的切向变位之和Xc为正值 Xc＝X1+X2+0.5(Xt1+Xt2)ctgα＞0并且X1＞0、X2＞0，Xt1+Xt2＞0式中X1、X2分别为小锥齿轮和大锥齿轮的径向变位系数，Xt1、Xt2分别为小锥齿轮和大锥齿轮的切向变位系数;α为当量分度园上压力角。 使节园锥的啮合角α′大于分度园上压力角α。同时，为了保持轴交角∑不改变，采用保持节锥角δ′不变，减少分锥角δ，δ′大于δ。变位后，分度锥与节锥分离，轴交角之和∑＝δ1′+δ2′仍保持不变。δ1′为小锥齿轮的节锥角，δ2′为大锥齿轮的节锥角。 锥角的变化△δ＝δ′-δ＞0，反映在端面当量齿轮上是节园不变，分度园变化，这与传统的角度变位原理-节园变化，分度园变化刚好相反;但都具有正传动的特征，节园半径r′＞分园半径r。 本专利技术新齿形的组成形式采用锥距外扩〔△R〕式。 本专利技术将从下列实施例的附图中进一步说明。 首先选定新齿形的组成形式，图1表示锥距外扩〔△R〕式。 rv1为当量小齿轮分度园半径，rv′为当量小齿轮节园半径，rv2为当量大齿轮分度园半径，rv2′为当量大齿轮节园半径，δ1为小锥齿轮分锥角，δ1′为小锥齿轮节锥角，δ2为大锥齿轮分锥角，δ2′为大锥齿轮节锥角，av为无变位中心距，av＝rv1+rv2，av′为实际中心距，av′＝rv1′+rv2′∑为两轴交角当采用正值变位Xc＞0时，为了实现当量齿轮上存在节园大于分度园的设计要求，须减小分度园半径rv，并保持节园半径rv′不变，其半径减缩量为△r＝rv′-rv＞0。相应地，节园锥的啮合角α1大于分度园上压力角αinvα′＝invα+2(zv1+zv2)-1Xc·tgα式中 zv1为小锥齿轮当量齿数，zv2为大锥齿轮当量齿数。 同时，分锥角δ变小，节锥角δ′不变，δ′大于δ。 δ′-δ＝△δ＝arctg〔(1-K-1b)tgδ〕式中 ka为中心距变动比Ka＝ (aV′)/(aV) ＝cosα/cosα′。 变位后分锥与节锥分离。两轴交角∑＝δ1′+δ2′保持不变。此时，当量齿轮副的实际中心距av′不变。av′由(rv1′+rv2′)构成，由(r1+r2)构成非变位中心距av减小，则中心距缩减量△a＝av′-av＞0。 同时，为了补偿由于齿数减少所带来的强度变弱问题，可适当地加大模数，必需将两对节锥和分度锥沿节锥公切面向外(远离锥顶O)移动一个距离△R。△R＝pp。 然后，在选定齿形组成形式的基础上，根据用户工作条件和齿轮损伤形式等不同要求，对四个变位参数X1、X2、Xt1、Xt2进行优化设计。其啮合传动特性用图2-a、b来表示图2为径向变位封闭图η-等滑比曲线u-等滑动曲线 y-等弯强曲线1-轮齿无干涉界限2-小齿轮无根切界限3-正值径向变位和界限X1+X2＝04-大齿轮无根切界限5-大齿轮无尖顶界限6-端面重合度界限 εα＝1.15图3为切向变位封闭图y1＝ky2为等寿命等弯强曲线1-小齿轮齿顶高Sa1＊＝0.25界限2-大齿轮齿顶高Sa2＊＝0.25界限3-切向变位和Xt∑＝0界限4-长齿顶限制σ＝-0.2～-0.3再由图2、图3及图内一系列特性曲线可组成所需的齿形制应用方案。 对于点蚀失效传动，选用节点区域C有双齿对啮合〔εα〕c＞2对断齿失效传动，选用较大的大、小轮齿厚的等弯强设计yFS1＝yFS2对于磨损失效传动，选用较大的大、小轮齿厚，较低滑比和等滑动系数设计U1＝U2。 对胶合失效传动，选用较低滑比和等滑比设计ηi1＝ηi2 等寿命等弯强设计y1＝ky2新齿形强度计算的特点是用ZB表示新齿形与传统齿形强度比系数zB＝φ(X1、X2)＝0.5～0.8本专利技术的切齿工艺特点是以齿条(直刃)刀具在分度锥上展成，其展成运动挂轮比，应按分锥角δ调整，安装锥距R按分度锥距计算。 在现有的加工(零)变位曲线齿锥齿轮的刀具和机床上就可制造出新齿形。 本专利技术的优点是打破了现有世界各国曲线齿锥齿轮副的齿数和限制，在保持齿轮强度条件下，能把齿轮设计得更小，齿数和更少。(即z1+z2＜12～24)。新齿形设计变量多，又具有多目标函数可供优化设计选择，通过计算机或手工计算来实现，既能保持锥齿轮副轴交角不改变，又能具有更多更优的啮合传动性能。本专利技术可应用于航天、航空、微型车辆、航艇、精密仪器、家用生活日用品、儿童玩具……等行业的相交轴机械传动装置中。由于使用现有的加工曲线齿锥的机床和刀具就能制造，不需要另作设备工装，所以易于推广。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型（少齿数和）曲线齿锥齿轮副，采用综合变位原理设计和制造。本专利技术特征是平均齿数Ｚ↓［ｍ］（即小锥齿轮１的齿数Ｚ↓［１］与大锥齿轮２的齿数Ｚ↓［２］之和的一半）小于锥齿轮不发生根切现象的最少齿数ｚ↓［ｍｉｎ］。并且，在端面当量齿轮副上的综合变位系数之和Ｘ↓［ｃ］为正值：Ｘ↓［ｃ］＝Ｘ↓［１］＋Ｘ↓［２］＋０．５（Ｘ↓［ｔ１］＋Ｘ↓［ｔ２］）ｃｔｇａ＞０式中：ｘ↓［１］、ｘ↓［２］分别为小锥齿轮和大锥齿轮的径向变位系数，ｘ↓［ｔ１］、ｘ↓［ｔ２］分别为小锥齿轮和 大锥齿轮的切向变位系数。同时，不但Ｘ↓［１］＞０，而且Ｘ↓［２］＞０α为当量分度园上压力角。

【技术特征摘要】
1.一种小型(少齿数和)曲线齿锥齿轮副，采用综合变位原理设计和制造。本发明特征是平均齿数Zm(即小锥齿轮1的齿数Z1与大锥齿轮2的齿数Z2之和的一半)小于锥齿轮不发生根切现象的最少齿数zmin。并且，在端面当量齿轮副上的综合变位系数之和Xc为正值Xc=X1+X2+0.5(Xt1+Xt2)ctgα＞0式中x1、x2分别为小锥齿轮和大锥齿轮的径向变位系数，xt1、xt2分别为小锥齿轮和大锥齿轮的切向变位系数。同时，不但X1＞0，而且X2＞0α为当量分度园上压力角。2.根据权利要求1所述的曲线齿锥齿轮副，其特征是在进行正值综合变位时，节园锥的啮合角α′大于分度园上压力角α。invα′＝invα+2(zv1+zv2)xc·tgα式中 Zv1为小锥齿轮当量齿数，zv2为大锥齿轮当量齿数。同时，节锥角δ′不变，分锥角δ变小，δ′大于δ。δ′-δ＝△δ＝arctg〔(1-k-1a)tgδ〕＞0式中 ka为中心距变动比Ka＝ (aV′)/(aV) ＝ (cosα)/(cosα′)变位后分度锥与节锥分离，轴交角∑＝δ1′+δ2′仍保持不变。3.根据权利要求1或2所述的曲线齿锥齿轮副，其特征是齿形组成形式的分度园半径rv减小，节园半径rv′不变，半径差为△r＝rv′-rv＞0。此时，当量齿轮副的实际中心距av′不变，av′由小、大锥齿轮的节园半径之和rv1′+rv2′构成。由减少后的分度园半径之和r1+r2构成非变位中心距av，则中心距之差为△a＝av′-av＞0。同时，还需要将两对节锥和分度锥沿节锥公切面向外(远离锥顶0)移动一个距离△R。△R＝PP0将外移后的齿形尺寸作为本发明的大端齿形尺寸，这样可增大啮合模数。以补偿因减少齿数引起承载能力相对降低的问题。4.根据权利要求1或2所述的曲线齿锥齿轮副，其特征是综合变位系数Xc由四项独立的设计参数X1、X2、Xt1和X...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁桂明，
申请(专利权)人：洛阳工学院，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]