弧螺旋圆柱齿轮及弧齿条制造技术

本实用新型专利技术公开一种弧螺旋圆柱齿轮，轮齿齿长的中点截面在凸齿面（１）和凹齿面（２）上的轮廓线（１４）、（１３）为正齿轮的渐开线齿形，离开中点的截面变为斜齿轮渐开线齿形，该正齿轮渐开线齿形由中点分别向两端沿凸齿面（１）上的凸面齿顶弧线（９）、凸面齿根弧线（１０）和凹齿面（２）上的凹面齿根弧线（１１）、凹面齿顶弧线（１２）螺旋至斜轮齿两端面的轮廓渐开线（５）、（６）及（７）、（８）位置，形成一端右旋弧形斜齿，另一端左旋弧形斜齿的双向螺旋齿线构成的双向弧螺旋轮齿。该齿轮和齿条分度圆等曲弧螺旋啮合轨迹严密精确，以及凹齿面顶弧等于凸齿面根弧，大于凸齿面顶弧和凹齿面根弧，形成了１００％接触面，创建了新的啮合理论。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种传动齿轮，尤其是一种弧螺旋齿线圆柱齿轮及延伸理论导论出的弧齿条。同原理，两种原件互相啮合，使其运动方式相互转换。
技术介绍
齿轮传动是应用最广泛的一种传动形式，目前圆柱齿轮"齿线"有三种形式直齿 轮(正齿轮)，斜齿轮(螺旋齿轮)，人字齿轮(双螺旋齿轮)第四种形式是鲜为人知的"圆 弧齿线圆柱齿轮"，是1975年由美国发表的"曲齿线啮合形式"研究课题。1986年国际新技 术展览会展出样品在齿宽中央截面为渐开线齿形，离开中央变为近似值，"齿线"接触面局 部不产生载荷，三项精度与理想形态不符。因此国内从1990年至今出现了许多该课题的专 利申请名称"圆柱弧齿轮"，"弧齿圆柱齿轮"，"弧齿面圆柱齿轮"，"拱弧圆柱齿轮"，"渐开 线一圆弧齿轮""双向圆弧齿轮"等等，通过检索信息，研究后发现该齿轮的啮合理论还缺 乏系统性研究，运动精度，传动平稳性，接触精度，以及各种设计参数缺乏论证依据。迄今为 止，都不能得到很好的推广应用。尤其是"弧齿条"国内外没有。
技术实现思路
本技术的目的是攻克了国际研究课题——创建了新的原理定义，以及论证了 各项设计参数，检验公式，通用标准，计算手册，制造出理想形态传动平稳、体积小、重量轻、 扭矩大、寿命长的高精度高强度弧螺旋圆柱齿轮及弧齿条。 本专利技术的技术方案是一种弧螺旋圆柱齿轮，轮齿由凸齿面、凹齿面、齿根面和齿 顶面组成，轮齿齿长的中点截面在凸齿面和凹齿面上的轮廓线为正齿轮的渐开线齿形，离 开中点的截面变为斜齿轮渐开线齿形，该正齿轮渐开线齿形由中点分别向两端沿凸齿面上 的凸面齿顶弧线、凸面齿根弧线和凹齿面上的凹面齿根弧线、凹面齿顶弧线螺旋至斜轮齿 两端面的轮廓渐开线位置，形成一端右旋弧形斜齿，另一端左旋弧形斜齿的双向螺旋齿线 构成的双向弧螺旋轮齿，该双向弧螺旋轮齿的螺旋角P是个变量，它是轮齿两端齿向弧切 线与轴向的夹角，它由轮齿齿长的中点截面轮廓线、零度起向弧螺旋轮齿两端逐渐变大。 双向弧螺旋轮齿的渐开线曲率半径是变量，即端面斜齿轮渐开线曲率半径1~2 >中 点正齿轮渐开线曲率半径r。^的渐开线曲率半径随螺旋角|3变化而变化，13越大1~2越 大，假设螺旋角P变到90°时，斜齿轮端面渐开线的曲率半径1~2将扭曲展延呈直线，即1~2 双向弧螺旋轮齿沿齿线法向的齿厚c和齿沟宽d是变量，由双向弧螺旋轮齿的齿 面宽L中点K向两端渐縮，&、 R2为双向弧螺旋轮齿齿线弧曲率半径，齿根面与齿顶面的形 状是不等曲月牙，齿线弧曲率半径关系式凸面齿顶弧R =凹面齿根弧R <凸齿面轮齿齿线 弧I^ =凹齿面轮齿齿线弧1 2 〈凸面齿根弧R =凹面齿顶弧1 ;假设双向弧螺旋轮齿的压力 角a为零度时，轮齿各齿线弧曲率半径变化关系式R(9) = R(IO) = R(ll) = R(12) = & =R2导致与L2重叠，轮齿顶面、齿根面以及分度圆展开截面完全相同，呈等曲月牙形状。 双向弧螺旋轮齿任意端截面都呈现规矩的渐开线齿形，齿深处处相等；应满足以 下三个条件(一)双向弧螺旋齿的端面压力角a ^是变量，a a法，端面压力角a端随 同螺旋角P变化而变化，螺旋角P越大，端面齿形压力角a g越大；(二)若压力角a为 零度，a g不随同螺旋角P变化，这时端面齿形压力角a g恒等于零度；(三)双向弧螺旋 轮齿沿齿向的法向压力角a s不随同螺旋角|3变化。 双向弧螺旋轮齿的分度圆端面齿距等于中点齿距，即端面齿厚a =端面齿沟宽b =中点齿厚c =中点齿沟宽d，斜齿端面模数恒等于中点正齿轮模数。 —种弧齿条，齿牙由凸齿面、凹齿面、齿根面、齿顶面组成，能与弧螺旋圆柱齿轮啮 合，当上述弧螺旋圆柱齿轮分度圆展开，直径无限大时便形成了弧齿条；此时，弧螺旋圆柱 齿轮上的螺旋消失，渐开线呈直线；弧齿条上的齿顶面和齿根面上的凸凹齿线延长相交面 形状呈现月牙形。 每一个齿牙的齿线弧曲率半径应满足的关系式凸面齿顶弧线曲率半径R(9-1) 二凹面齿根弧线曲率半径R(ll-l)〈凸面齿根弧线曲率半径R(10-1)=凹面齿顶弧线曲率 半径R(12-1)。 所述齿牙的齿线在分度线截面是等曲月牙形状。 本技术的优点 1、该齿轮和齿条分度圆等曲弧螺旋啮合轨迹严密精确，以及凹齿面顶弧等于凸齿 面根弧，大于凸齿面顶弧和凹齿面根弧，形成了100%接触面，创建了新的啮合理论。齿轮任 意端截面都呈现规矩的渐开线齿形。使轮副在啮入和脱离的重叠系数内齿面上任意点都能 产生载荷，接触面积高于同比齿面宽的任何齿轮和齿条。所以其承载能力和使用寿命高于 现有的齿轮齿条。 2、该齿轮和齿条三项精度高于同类其它产品。齿面宽中点是正齿轮，离开中点变 为斜齿轮，螺旋角是个变量，向两端延月牙弧螺旋线逐渐变大，法向模数是个变量，法向模 数向两端延月牙弧螺旋线逐渐变小。法向齿厚和齿沟宽是个变量，由齿面宽中点向两端渐 縮。渐开线曲率是个变量，由齿面宽中点向两端渐大。形同立体月牙缠绕在圆柱体上，形成 了弧螺旋线，弯曲的齿长中点齿最厚，是全齿强度的最高点，无论正转反转，啮入过程中产 生了螺旋延续接替，保持了传动平稳，且由于运动轨迹严密精确无间隙而无噪音(公理运 动精度和噪音是由于啮合间隙与渐开线误差造成的，严重影响高速传动。齿轮的强度和寿 命除材料外，与形状和三项精度都有关，形状和三项精度与制造技术有关，制造技术是依据 啮合理论进行的。)30多年来，这个啮合理论理想形状不完善，在使用中由于曲齿面物理形 状坚固而比人字齿轮强度高，但三项精度受理论限制，没有100%接触面的论证依据，虽然 能用，但高速不过关，低速不理想，制造成本高。遏制了该齿种的普及应用。本专利技术在理论 与实践上完成了这个理想形态的制造，使轮副在啮入和脱离的过程中，重叠系数内所有齿 面上的任意点都能产生载荷，受力点分布均匀。 3、由于端面模数恒等于中点正齿轮模数，可以实现高度和角度变位，拓宽了中心 距和模数选择自由度，为普及应用提供了设计和检验参数依据。 4、由于齿向为圆弧齿线，可以延齿线旋转一个角度(±2.5° )不影响传动。所以 轮副安装平行度误差适应性强，能自找最佳接触位置，实现在O。 5°以内负载自由轴交 传动。也就是说，不怕主动与从动机架之间发生振摆。例如重载回转设备，驱动机架与筒4体从动轮分体安装，工作振动对直齿或斜齿轮使用寿命影响极大。若采用本专利技术即可解决 上述问题。在齿轮应用范围能引发设计新突破，比如上下、左右、前后0。 5°以内的摇 摆式传动机构，或应用在O。 5°以内的轴交传动。 5、本专利技术齿形结构类似于人字齿轮，无轴向力，解决了微型无空刀槽人字齿轮的 制造难题。可替代人字齿轮在某些领域的应用，填补了微型无空刀槽人字齿轮的空白。制造 成本低于人字齿轮，相当于斜齿轮。批量大的齿轮能形成自动化生产，成本相当于直齿轮。 6、本专利技术中的弧齿条象弯曲的无空刀槽人字齿条，无轴向力，填补了无空刀槽人 字齿条的空白。 7、本专利技术应用在各种减速机上，在同比扭矩相同前提下能使外形体积縮小，起到 了节能节时节料的连锁效应，是传动机体所有制造环节减轻了重量降低了成本。若重载大 齿圈采用本专利技术效果则更显著，能使同比扭矩的齿圈减轻成倍的重量，节约大量合金钢材。 它能使各种庞大的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弧螺旋圆柱齿轮，轮齿由凸齿面（１）、凹齿面（２）、齿根面（３）和齿顶面（４）组成，其特征是：轮齿齿长的中点截面在凸齿面（１）和凹齿面（２）上的轮廓线（１４）、（１３）为正齿轮的渐开线齿形，离开中点的截面变为斜齿轮渐开线齿形，该正齿轮渐开线齿形由中点分别向两端沿凸齿面（１）上的凸面齿顶弧线（９）、凸面齿根弧线（１０）和凹齿面（２）上的凹面齿根弧线（１１）、凹面齿顶弧线（１２）螺旋至斜轮齿两端面的轮廓渐开线（５）、（６）及（７）、（８）位置，形成一端右旋弧形斜齿，另一端左旋弧形斜齿的双向螺旋齿线构成的双向弧螺旋轮齿，该双向弧螺旋轮齿的螺旋角β是个变量，它是轮齿两端齿向弧切线与轴向的夹角，它由轮齿齿长的中点截面轮廓线（１３）、（１４）零度起向弧螺旋轮齿两端逐渐变大。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：完颜学明，完颜志翰，完颜严，
申请(专利权)人：完颜学明，
类型：实用新型
国别省市：41[中国|河南]