專利名稱：一種塑料制斜齒輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及齒輪設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種塑料制斜齒輪。
背景技術(shù)：
齒輪傳動(dòng)因功率大、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中。其性能和質(zhì)量的優(yōu)劣最終影響到機(jī)器的質(zhì)量高低，因此，為適應(yīng)現(xiàn)代化大生產(chǎn)和科技的快速發(fā)展，要求齒輪傳動(dòng)的性能不斷優(yōu)化。尤其在近數(shù)十年以來(lái)，在齒輪的嚙合理論、承載能力計(jì)算與試驗(yàn)、振動(dòng)與噪聲、新型齒輪傳動(dòng)等各方面，均有很大進(jìn)展。自從20世紀(jì)30年代研制出纖維尼龍以來(lái)，塑料齒輪得到了廣泛的應(yīng)用。塑料齒輪與金屬齒輪相比較，因具有摩擦小、重量輕、噪聲低、耐腐蝕、對(duì)加工誤差不敏感等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在汽車(chē)、儀器儀表、紡織、印染、造紙、食品等各個(gè)領(lǐng)域。輪齒形狀不僅影響到齒輪副的運(yùn)動(dòng)特性，還影響到齒輪副的動(dòng)力特性。研究表明， 增大壓力角可提高塑料齒輪齒根抗疲勞強(qiáng)度。但如果同時(shí)增大齒輪兩側(cè)的壓力角，將導(dǎo)致齒頂變薄，即輪齒的抗沖擊性能將下降。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種既能提高齒根抗疲勞強(qiáng)度、又基本不影響其抗沖擊性能的塑料制斜齒輪。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種塑料制斜齒輪，其特點(diǎn)是該塑料制斜齒輪的嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、嚙合側(cè)分度圓法面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓法面壓力角、分度圓法面模數(shù)、法面齒頂高模數(shù)分別為α lt、Q20 α1η、 α 2η、mln、m2n，貝Ij α ln > α 2n，α lt > α 2t, mln > m2n。斜齒輪的非嚙合側(cè)齒廓曲面的形成以線段rb。為半徑畫(huà)出斜齒輪的第一基圓柱面，且存在第一發(fā)生面Q與第一基圓柱面相切，第一發(fā)生面Q上的第一線段KK與第一基圓柱的軸線的夾角為β b。興0，當(dāng)?shù)谝话l(fā)生面Q沿著第一基圓柱面做無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)時(shí)，第一線段KK的軌跡即為斜齒輪的非嚙合側(cè)齒廓曲面；斜齒輪的嚙合側(cè)齒廓曲面的形成以線段rbd為半徑做出斜齒輪的第二基圓柱面， 其中，rb。/rbd = 1 1. 36 ；且存在第二發(fā)生面P與第二基圓柱面相切，第二發(fā)生面P上的第二線段MM與第二基圓柱的軸線的夾角為β bd興0，當(dāng)?shù)诙l(fā)生面P沿著第二基圓柱面做無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)時(shí)，第二線段MM的軌跡即為斜齒輪的嚙合側(cè)齒廓曲面。本實(shí)用新型具有積極的效果(1)本實(shí)用新型提出在塑料制斜齒圓柱齒輪輪齒的兩側(cè)采用不同的壓力角，即相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，僅增加嚙合側(cè)的壓力角，從而盡量確保了齒頂厚度，故而在實(shí)現(xiàn)提高齒根抗疲勞強(qiáng)度的同時(shí)，基本不影響齒輪的抗沖擊性能；此外，本實(shí)用新型的齒輪各部分取不同模數(shù)，并使用變位系數(shù)的設(shè)計(jì)方法。與現(xiàn)有的塑料制漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪相比，本實(shí)用新型的齒輪具有提高承載能力、縮小體積、減輕重量、延長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)。與現(xiàn)有的金屬制漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪相比，本實(shí)用新型的齒輪具有成型容易、耐腐蝕、振動(dòng)小、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。由于塑料齒輪廣泛應(yīng)用于家電、汽車(chē)、儀表等行業(yè)，市場(chǎng)前景廣闊，該實(shí)用新型具有巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。 (2)本實(shí)用新型的塑料制斜齒輪的特點(diǎn)是i)嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、嚙合側(cè)分度圓法面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓法面壓力角分別為α lt、 α 2t、α 1η、α 2n，且α ln > α 2η' ait> a2t ； )分度圓法面模數(shù)Hiln大于法面齒頂高模數(shù)m2n ； iii)齒輪進(jìn)行了變位處理。(3)本實(shí)用新型專利根據(jù)塑料制漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的生成特點(diǎn)，結(jié)合變壓力角的特性，給出塑料制變壓力角、變模數(shù)、變位漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)思想，并推導(dǎo)出齒輪幾何參數(shù)及尺寸的計(jì)算公式。輪齒兩邊齒廓壓力角不等與現(xiàn)有技術(shù)相比，由圖 5可知，齒廓兩邊采用不等壓力角時(shí)可減小齒輪的體積和重量。

圖1為本實(shí)用新型的塑料制斜齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中的塑料制斜齒輪的齒形圖；圖3為圖2中的塑料制斜齒輪的嚙合側(cè)齒廓曲面(也即左側(cè)漸開(kāi)線齒廓)的生成示意圖；圖4為圖2中的塑料制斜齒輪的非嚙合側(cè)齒廓曲面(也即右側(cè)漸開(kāi)線齒廓)的生成示意圖；圖5為現(xiàn)有技術(shù)中的塑料制斜齒輪的齒形8和本實(shí)用新型的塑料制斜齒輪的齒形 9的對(duì)比示意圖。
具體實(shí)施方式
見(jiàn)圖1-2，本實(shí)施例的塑料制斜齒輪的齒形主要包括齒頂1、第二基圓柱5生成的左側(cè)齒面(也即左側(cè)漸開(kāi)線齒廓)6、第一基圓柱3生成的右側(cè)齒面(也即右側(cè)漸開(kāi)線齒廓)7及齒根4。齒輪工作時(shí)，壓力角大的左側(cè)齒面6參與嚙合，壓力角小的右側(cè)齒面7不參與嚙合。斜齒輪的非嚙合側(cè)齒廓曲面的形成以線段rb。為半徑畫(huà)出斜齒輪的第一基圓柱面，且存在第一發(fā)生面Q與第一基圓柱面相切，第一發(fā)生面Q上的第一線段KK與第一基圓柱的軸線的夾角為β b。興0，當(dāng)?shù)谝话l(fā)生面Q沿著第一基圓柱面做無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)時(shí)，第一線段KK的軌跡即為斜齒輪的非嚙合側(cè)齒廓曲面。斜齒輪的嚙合側(cè)齒廓曲面的形成以線段rbd為半徑做出斜齒輪的第二基圓柱面， 其中，rb。/rbd = 1 1. 36 ；且存在第二發(fā)生面P與第二基圓柱面相切，第二發(fā)生面P上的第二線段MM與第二基圓柱的軸線的夾角為β bd興0，當(dāng)?shù)诙l(fā)生面P沿著第二基圓柱面做無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)時(shí)，第二線段MM的軌跡即為斜齒輪的嚙合側(cè)齒廓曲面。斜齒輪的齒數(shù)、分度圓柱上的螺旋角、分度圓端面模數(shù)、分度圓法面模數(shù)、嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、嚙合側(cè)分度圓法面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓法面壓力角分別為 :ζ、β、mlt、mln、α lt、α 2t、α 1ηΛ α 2η ；ζ的取值符合傳動(dòng)比要求；[0023]β根據(jù)需要選擇，最佳實(shí)施的值β = 8 20° ；mln的取值大小根據(jù)《齒輪手冊(cè)》(機(jī)械工業(yè)出版社，2004-2第2版，中國(guó)版本圖書(shū)館CIP數(shù)字核字(2000)第09768號(hào))選取或根據(jù)需要自定；mlt = mln/cos β 毫米； α lt = atan (tan α ln/cos β )度；α 2t = atan (tan α 2n/cos β )度；α2η= 14° 29°，作為最優(yōu)的實(shí)施方式，α 2η = 20° ；α 1η在滿足齒輪強(qiáng)度和輪齒抗沖擊性能的前提下，根據(jù)需要取值，并滿足45° >
Q In > α2η°所述第二基圓柱面的半徑rbd毫米，其中d為斜齒輪的分度圓直徑， —毫米。所述βΜ = atan(tan3 · cosa lt)，且 0 < βΜ < 90°。所述第一基圓柱面的半徑rbc =毫米。所述β bc = atan (tan β · cos α 2t)，且 0 < β bc < 90°。所述嚙合側(cè)齒廓曲面的法面齒頂高系數(shù)、非嚙合側(cè)齒廓曲面的法面齒頂高系數(shù)、嚙合側(cè)齒廓曲面的法面頂隙系數(shù)、非嚙合側(cè)齒廓曲面的法面頂隙系數(shù)分另Ij 為 、/4n、c*n、C2n ,貝>J ^an = 1.0 , ^an =0.85- 1.0 , Cj11 = 0.3 ~ 0.45 ,
^sΛΛΛ
c2n = han + cIw _ ^2αη 。斜齒輪的分度圓法面齒厚、端面齒厚分別為sn、St ；
麗 Inλ、麗 Itλ、貝Ij ^111 =~^iii- + X11W1 n (^anor1 η毫米，^t =———l· xtmlt(tanalt + tana2t)毫米。xn為斜齒輪的法面變位系數(shù)，Xt為斜齒輪的端面變位系數(shù)，則Xt = XnCosii，且
v ^ mInKnA zmu(sinau)2 xn -Z°
mIn2mIn斜齒輪的齒頂圓直徑為da，《 =d + 2m2n(h2an +xn),式中m2n為斜齒輪的法面齒頂高模數(shù)，法面齒頂高模數(shù)與法面齒根高模數(shù)相等；斜齒輪的齒根圓直徑為df，殺=d-2mln(hlan +Cln-Xn)。與現(xiàn)有的漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪相比，能顯著提高承載能力(研究表明采用大壓力角做為嚙合面、小壓力角做為非嚙合面的斜齒輪，可提高其強(qiáng)度。)、縮小體積、減輕重量 (采用嚙合面與非嚙合面壓力角不等的齒輪相對(duì)于嚙合面與非嚙合面壓力角相等的的齒輪而言，其齒面變窄，體積和重量自然變小)、延長(zhǎng)使用壽命(強(qiáng)度提高則壽命延長(zhǎng))、降低振動(dòng)及噪聲(由于采用嚙合面與非嚙合面壓力角不等的齒輪傳動(dòng)時(shí)的振動(dòng)位移和動(dòng)載荷都較現(xiàn)有齒輪的小，因而齒輪傳動(dòng)時(shí)振動(dòng)和噪聲也就降低了)、市場(chǎng)前景廣闊，具有巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是 對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本實(shí)用新型的精神所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1.一種塑料制斜齒輪，其特征在于該塑料制斜齒輪的嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、嚙合側(cè)分度圓法面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓法面壓力角、分度圓法面模數(shù)、法面齒頂高模數(shù)分別為α η、α 2t、α ln、α 2n、mln、m2n，則α ln > α 2n，α lt > α 2t, mln > m2n。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料制斜齒輪，其特征在于斜齒輪的齒數(shù)、分度圓柱上的螺旋角、分度圓端面模數(shù)、分度圓法面模數(shù)、嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、嚙合側(cè)分度圓法面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓法面壓力角分別為ζ、β、mlt、mln、α lt、Q2t> a ln> a2n；Z的取值符合傳動(dòng)比要求； β = 8 20° ；mln的取值大小根據(jù)《齒輪手冊(cè)》選取或根據(jù)需要自定； mIt = mln/cos β 毫米； a lt = atan (tan α ln/cos β )度； α 2t = atan (tan α 2η/cos β )度； Ci2n= 14° 29° ； Q11J^MMS0 > α1η> α2η。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的塑料制斜齒輪，其特征在于所述第二基圓柱面的半徑d.Z-Wltlrbd = y · ■約t毫米，其中d為斜齒輪的分度圓直徑Z H = 毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的塑料制斜齒輪，其特征在于所述βbd = atan (tan β · cos α lt), 0 < βΜ<90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的塑料制斜齒輪，其特征在于所述第一基圓柱面的半徑rbc =香.⑶S QT2t毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的塑料制斜齒輪，其特征在于所述βb。= atan (tan β · cos α 2t), 0 < 3bc<90°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的塑料制斜齒輪，其特征在于所述嚙合側(cè)齒廓曲面的法面齒頂高系數(shù)、所述非嚙合側(cè)齒廓曲面的法面齒頂高系數(shù)、所述嚙合側(cè)齒廓曲面的法面頂隙系數(shù)、所述非嚙合側(cè)齒廓曲面的法面頂隙系數(shù)分別為/^皿、/4n、qn , ,則^ it itZzlan =1.0, h2m =0.85-1.0, cln = 0.3 ~ 0.45 ,c2n = hlan +cln - h2an 。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塑料制斜齒輪，其特征在于斜齒輪的分度圓法面齒厚、端面齒厚分別為sn、st;麗 Inλ、麗 Itλ、則 =^- + xnmln{tanaln + 似《α2η)毫米， =+xtmu(tanau +ia a2t)毫米。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的塑料制斜齒輪，其特征在于xn為斜齒輪的法面變位系數(shù)，xtΛ2為斜齒輪的端面變位系數(shù)，則Xt = XnCOd，且Xn^lt(Sinalt).mIn2mIn式中m2n為斜齒輪的法面齒頂高模數(shù)，法面齒頂高模數(shù)與法面齒根高模數(shù)相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的塑料制斜齒輪，其特征在于斜齒輪的齒頂圓直徑為da，d& = d + 2m2n(h^an +xn),斜齒輪的齒根圓直徑為 df,<if = d- 2m2n (^an +cln -xn )。
專利摘要本實(shí)用新型提供了既可提高齒根抗疲勞強(qiáng)度、又基本不影響其抗沖擊性能的塑料制斜齒輪，其特點(diǎn)是該塑料制斜齒輪的嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、嚙合側(cè)分度圓法面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓法面壓力角、分度圓法面模數(shù)、法面齒頂高模數(shù)分別為α1t、α2t、α1n、α2n、m1n、m2n，則α1n＞α2n，α1t＞α2t，m1n＞m2n。本實(shí)用新型的齒輪各部分取不同模數(shù)，并使用變位系數(shù)的設(shè)計(jì)方法。
文檔編號(hào)F16H55/17GK202048162SQ20112005772
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者周金宇, 朱福先, 李秀蓮, 王志, 王貴成, 趙景波 申請(qǐng)人:江蘇技術(shù)師范學(xué)院