一种能够提高渐开线圆柱齿轮弯曲强度的新型滚刀制造技术

本发明专利技术属于齿轮传动技术领域，具体涉及一种能够提高渐开线圆柱齿轮弯曲强度的新型滚刀。该所述滚刀齿形为基本齿条形状，其齿形压力角α

【技术实现步骤摘要】
一种能够提高渐开线圆柱齿轮弯曲强度的新型滚刀
本专利技术属于齿轮传动
，具体涉及一种能够提高渐开线圆柱齿轮弯曲强度的新型滚刀。
技术介绍
齿轮是现代机械传动的重要组成部分，担负着传递动力、改变运动速度和方向的重要任务。齿轮轮齿的弯曲疲劳强度是考核齿轮承载能力的一项重要指标，一个轮齿弯曲疲劳失效(断齿)往往会影响整个传动系统的正常工作，决定整个传动系统的寿命，因此，如何提高齿轮齿根弯曲强度一直是齿轮设计者关注的重点之一。采用展成原理，使用标准基本齿条滚刀加工的渐开线齿轮是最常用的齿轮形式，虽然其齿根形状能够满足一般承载要求，但是随着轻型重载齿轮的需求越来越大，如何在不增大齿轮大小的情况下，提高齿根弯曲强度越来越受到重视。齿轮弯曲疲劳失效部位在齿根处，齿根圆角半径的大小是决定齿轮弯曲强度的关键因素之一，齿根圆角半径越大，齿轮弯曲疲劳强度越大，很多学者致力于通过改变齿根形状和圆角半径大小来提高齿轮弯曲疲劳强度，理论设计出了一些不同于基本齿条展成的余摆线形状的齿根，如圆弧齿根、非对称齿根等，这些从理论上可以提高齿轮的弯曲疲劳强度，但是其制造加工比较复杂，需要特殊的设备和工序，甚至还需要手工的修整，因此还未广泛应用于工业齿轮的设计。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提供一种能够在不增大齿轮大小的条件下提高渐开线圆柱齿轮弯曲强度的新型滚刀，使用现有滚齿设备和加工工序，齿轮的使用寿命更长，与同样能够提高弯曲强度的异形齿根形状(如圆弧齿根、非对称齿根)齿轮相比，加工周期更短，成本更低。(二)技术方案针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提出一种能够使用现有滚齿设备和加工工序，提高渐开线圆柱齿轮弯曲强度的新型滚刀。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种能够提高渐开线圆柱齿轮弯曲强度的新型滚刀，所述滚刀齿形为基本齿条形状，其齿形模数m与压力角αp匹配设计：使滚刀齿形的法向基节Pbn、全齿高与GB/T1356-2001标准滚刀基本齿条齿形一致，所述全齿高h＝hap齿顶高+hfp齿根高，法向基节Pbn、模数m、压力角αp的关系为Pbn＝πmcos(αp)。进一步的，所述滚刀齿形压力角αp大于标准滚刀基本齿条齿形压力角20°。所述滚刀的齿形压力角αp的上限设计为：使滚刀齿根圆角半径ρfp≥0.1模数m，所述齿根圆角半径ρfp、模数m、压力角αp、齿根高hfp的关系为：(三)有益效果与现有技术相比较，本专利技术具备如下有益效果：1、本专利技术提出的一种新型滚刀，其展成齿轮与标准滚刀展成齿轮相比，齿面渐开线形状相同，而齿根部分的形状不同，其展成齿轮的齿根圆角半径更大，可以在不改变齿轮大小和保持齿面接触强度不变的情况下增大齿根弯曲强度，提高齿轮的使用寿命；2、本专利技术设计的新型滚刀，与标准滚刀加工齿轮的原理相同，仍为展成法，因此不需要购置新的加工设备和采用复杂的加工工序，直接采用现有标准滚刀展成设备和加工工序即可，方便使用；3、本专利技术设计的新型滚刀加工的齿轮与异形齿根形状(如圆弧齿根、非对称齿根)齿轮相比，加工周期更短，成本更低。附图说明图1为本专利技术提供的一种能够提高渐开线圆柱齿轮弯曲强度的新型滚刀示意图。图2为本专利技术提供的一种新型滚刀与标准滚刀和对比滚刀参数示意图。图3为本专利技术提供的一种新型滚刀与标准滚刀和对比滚刀展成齿轮示意图。图4为本专利技术提供的一种新型滚刀与标准滚刀和对比滚刀展成齿轮弯曲强度对比图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图，对本专利技术的优选实施例作进一步详细描述。为解决现有技术的问题，本专利技术提出一种能够提高渐开线圆柱齿轮弯曲强度的新型滚刀，如图1所示，所述新型滚刀的齿形也为基本齿条齿形，与标准滚刀的齿形类似，其基本参数包括：m模数，αp压力角，hap齿顶高，hfp齿根高，ρfp齿根圆角半径，Pbn法向基节；其中法向基节Pbn、模数m、压力角αp的关系为Pbn＝πmcos(αp)；与标准滚刀齿形不同的是各参数的数值，依据GB/T1356-2001，标准滚刀齿形的几何参数值：hap＝1m，hfp＝1.25m(或1.4m)，ρfp＝0.38m(或0.39m)；而新型滚刀的齿形压力角大于20°(标准滚刀齿形压力角)，所述滚刀的齿形压力角αp的上限设计为：使滚刀齿根圆角半径ρfp≥0.1模数m，所述齿根圆角半径ρfp、模数m、压力角αp、齿根高hfp的关系为：模数与压力角匹配设计，使其法向基节Pbn与标准滚刀齿形一致，同时齿顶高、齿根高和齿顶圆角半径相应调整，保证全齿高不变。以模数m＝3mm的标准滚刀，及其对应的新型滚刀、对比滚刀为例，三种滚刀参数如图2所示。标准滚刀模数m＝3mm，压力角αp＝20°，齿顶高hap＝3mm，齿根高hfp＝4.2mm，齿根圆角半径ρfp＝1.17mm，法向基节Pbn＝πmcos(αp)＝8.856mm，齿全高h＝hap+hfp＝7.2mm；新型滚刀模数m＝3.111mm，压力角αp＝25°，齿顶高hap＝2.805mm，齿根高hfp＝4.395mm，齿根圆角半径ρfp＝0.617mm，法向基节Pbn＝πmcos(αp)＝8.856mm，齿全高h＝hap+hfp＝7.2mm；对比滚刀模数m＝2.882mm，压力角αp＝12°，齿顶高hap＝2.183mm，齿根高hfp＝5.017mm，齿根圆角半径ρfp＝1.17mm，法向基节Pbn＝πmcos(αp)＝8.856mm，齿全高h＝hap+hfp＝7.2mm。三种滚刀的法向基节相同，齿全高相同，但新型滚刀的压力角大于标准滚刀。三种滚刀展成齿轮示意图如图3所示，三种滚刀展成的齿轮齿面渐开线形状相同，均与标准滚刀展成的齿轮渐开线形状一致，压力角α＝20°，齿顶高ha＝3mm，齿根高hf＝4.2mm，齿全高h＝ha+hf＝7.2mm。不同的是展成齿轮齿根圆角半径的大小，新型滚刀展成齿轮的齿根半径大于标准滚刀，标准滚刀展成齿轮的齿根半径大于对比滚刀，这决定了三种齿轮齿根弯曲强度的不同。三种滚刀展成齿轮齿根弯曲应力分析对比图如图4所示，在相同齿宽，相同载荷条件下，标准滚刀展成齿轮的齿根弯曲应力635.06Mpa，新型滚刀展成齿轮的齿根弯曲应力561.3Mpa，对比滚刀展成齿轮的齿根弯曲应力732.87，与标准滚刀相比，新型滚刀展成齿轮齿根弯曲应力减小11.6％，可以有效提高齿轮的弯曲强度。新型滚刀的齿形压力角大于20°(标准滚刀齿形压力角)，模数与压力角匹配设计，法向基节Pbn与标准滚刀齿形一致，同时齿顶高、齿根高和齿顶圆角半径相应调整，保证全齿高不变，展成齿轮的齿面渐开线形状相同，但齿根圆角半径增大，可以在不改变齿轮大小和保持齿面接触强度不变的情况下增大齿根弯曲强度，提高齿轮的使用寿命。新型滚刀与标准滚刀加工齿轮的原理相同，仍为展成法，不需要购置新的加工设备和采用复杂的加工工序，直接采用现有标准滚刀展成设备和加工工序即可，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能够提高渐开线圆柱齿轮弯曲强度的新型滚刀，其特征在于：所述滚刀齿形为基本齿条齿形，其齿形模数m与压力角α

【技术特征摘要】
1.一种能够提高渐开线圆柱齿轮弯曲强度的新型滚刀，其特征在于：所述滚刀齿形为基本齿条齿形，其齿形模数m与压力角αp匹配设计：使滚刀齿形的法向基节Pbn、全齿高h与GB/T1356-2001标准基本齿条齿形一致，所述全齿高h＝hap齿顶高+hfp齿根高，法向基节Pbn、模数m、压力角αp的关系为Pbn＝πmcos(αp)。


2.根据权利要求1所述的能够提高渐开线圆柱齿轮弯曲强度的新型...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵腊月，杜明刚，杨阳，马立刚，边骥轩，孙雪岩，杨正龙，刘晓蓉，毛飞鸿，侯威，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11