專利名稱：基于曲線共軛的對稱弧面共軛曲線齒輪及其嚙合副的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于齒輪傳動技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種基于曲線共軛的對稱弧面共軛曲線齒輪及其嚙合副。
背景技術(shù)：
齒輪是裝備制造業(yè)中典型的關(guān)鍵基礎(chǔ)件，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中。在機(jī)械傳動中，共軛嚙合副往往決定著齒輪傳動的性能。目前的齒輪嚙合副主要存在線接觸和點接觸兩種嚙合制的齒輪傳動形式一般說來線接觸情況下嚙合副齒面間滑動率大，齒面磨損嚴(yán)重并易產(chǎn)生熱量和功耗，會降低傳動效率；而點接觸齒輪的主要特點就是因其近似純滾嚙合可大幅降低其滑動率，漸開線齒輪和圓弧齒輪分別是其中具有突出優(yōu)點的代表。漸開線齒輪傳動由于其中心距的可分性以及制造、測量方便等許多優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用，但也存在相對滑動速度較大、承載能力差等缺點，影響了傳動性能。為了克服漸 開線齒輪傳動的缺點，逐漸開展了對凸凹齒面相嚙合的斜齒輪傳動方案的研究。圓弧齒輪是以凹凸圓弧齒廓點接觸形式傳動的，具有較高的接觸強(qiáng)度和承載能力，傳動過程嚙合面易形成動壓油膜接近純滾，傳動效率高，且具有良好的跑合性，使用壽命長等特點，廣泛應(yīng)用于起重運輸機(jī)械、礦山、冶金、化工、紡織等工業(yè)領(lǐng)域。但是圓弧齒輪嚙合點之間的距離及位置對傳動平穩(wěn)性、承載能力均有一定的影響，存在著對中心距敏感、軸向力作用、齒根彎曲強(qiáng)度低等缺點，阻礙了承載能力和傳動精度的提高，難以滿足一些重要領(lǐng)域?qū)A弧齒輪傳動的要求。有鑒于此，本發(fā)明旨在探索一種高性能的齒輪嚙合副，該嚙合副具有齒面間滑動率小、接觸強(qiáng)度大且承載能力高、無軸向力作用和跑合性能良好的優(yōu)點，能夠滿足高速、重載、大功率及高效率的傳動要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種基于曲線共軛的對稱弧面共軛曲線齒輪及其嚙合副,該齒輪嚙合副具有齒面間滑動率小、接觸強(qiáng)度大且承載能力高的優(yōu)點，能夠滿足高速、重載、大功率及高效率的傳動要求。要實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明首先公開了一種基于曲線共軛的對稱弧面共軛曲線齒輪，該齒輪的齒廓曲線為圓弧，且所述齒廓曲線上由嚙合點構(gòu)成的接觸曲線的曲線方程為
權(quán)利要求
1.一種基于曲線共軛的對稱弧面共軛曲線齒輪，其特征在于該齒輪的齒廓曲線為圓弧，且所述齒廓曲線上由嚙合點構(gòu)成的接觸曲線的曲線方程為 χ = Χ(θ) I V = Υ(θ) θ,<θ< θ, [z=fm 式中，θ為曲線參數(shù)角；θ” θ2為接觸線取值范圍，即齒廓嚙入點處對應(yīng)的曲線參數(shù)角到嚙出點處對應(yīng)的曲線參數(shù)角；齒廓曲面的圓心構(gòu)成的圓心曲線為接觸曲線沿齒廓曲面公法線方向的等距曲線，且圓心曲線的曲線方程為 丄nr XH =廿P·卜、7 φζ+η;+η-ζ 丄 V \y,=y±p· I 2 2 2 /7 A=Z 土.........,...................7φι； +η;+ηζ 式中，P為弧齒廓曲面的曲率半徑；nx，ny，nz分別是法矢η在齒輪坐標(biāo)系下沿坐標(biāo)軸線方向的分解法向量，η是接觸曲線Γ在嚙合點處沿給定接觸角方向的法矢。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于曲線共軛的對稱弧面共軛曲線齒輪，其特征在于齒輪的齒廓曲面為球心沿所述圓心曲線運動的球族管狀包絡(luò)面，其方程分別為'丄 V% =χ±ρ· ,= + P cos φ cos a γ yz = ν±ρ· I................................................[——= + ρ cos φ sin a < " φ^-+η；+η2ζ,K ζτ = z土ρ· --—...................................................+ psmtp ψ>1 +K +κ Φ(θ,φΜ)^( \ο,ι\φ,ι\(,) = 0 式中，爐，α為球族參數(shù)，且滿足0<爐<2疋，0彡α彡2 π。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述基于曲線共軛的對稱弧面共軛曲線齒輪，其特征在于所述接觸曲線為呈軸對稱的對稱曲線，且所述接觸曲線平滑過渡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于曲線共軛的對稱弧面共軛曲線齒輪，其特征在于所述接觸曲線為空間螺旋線，其螺旋角由兩端向?qū)ΨQ中心處逐漸變化，且位于對稱中心處的螺旋角為O。
5.一種基于曲線共軛的對稱弧面共軛曲線齒輪嚙合副，其特征在于包括相互點接觸嚙合的齒輪I和齒輪II，所述齒輪I齒廓曲面上由嚙合點構(gòu)成的接觸曲線^與所述齒輪II齒廓曲面上由嚙合點構(gòu)成的接觸曲線Γ2為共軛曲線； 所述接觸曲線F1的曲線方程為
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于曲線共軛的對稱弧面共軛曲線齒輪嚙合副，其特征在于所述齒輪I和齒輪II的齒廓曲線均為圓弧，所述齒輪I齒廓曲面的圓心構(gòu)成的圓心曲線r ’!為接觸曲線r i沿齒廓曲面公法線方向的等距曲線；所述齒輪II齒廓曲面的圓心構(gòu)成的圓心曲線r’2為接觸曲線「2沿齒廓曲面公法線方向的等距曲線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于曲線共軛的對稱弧面共軛曲線齒輪嚙合副，其特征在于所述齒輪I和齒輪II的齒廓曲線分別為凸圓弧和凹圓??； 所述齒輪I的圓心曲線r’i的曲線方程為 , 所述齒輪II的圓心曲線?！?的曲線方程為
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于曲線共軛的對稱弧面共軛曲線齒輪嚙合副，其特征在于所述齒輪I的齒廓曲面Σ 球心沿所述圓心曲線「^運動的球族管狀包絡(luò)面，其方程為
9.根據(jù)權(quán)利要求5-8任一項所述基于曲線共軛的對稱弧面共軛曲線齒輪嚙合副，其特征在于所述接觸曲線^為呈軸對稱的對稱曲線，且所述接觸曲線^平滑過渡；所述接觸曲線Γ2為與所述接觸曲線^共軛并呈軸對稱的對稱曲線，且所述接觸曲線Γ2平滑過渡。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述基于曲線共軛的對稱弧面共軛曲線齒輪嚙合副，其特征在于所述接觸曲線為空間螺旋線，其螺旋角由兩端向?qū)ΨQ中心處逐漸變化，且位于對稱中心處的螺旋角為O。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于曲線共軛的對稱弧面共軛曲線齒輪及其嚙合副，包括相互點接觸嚙合的齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ，所述齒輪Ⅰ齒廓曲面上由嚙合點構(gòu)成的接觸曲線Γ1與所述齒輪Ⅱ齒廓曲面上由嚙合點構(gòu)成的接觸曲線Γ2為共軛曲線。本發(fā)明基于曲線共軛的對稱弧面共軛曲線齒輪嚙合副，組成嚙合副的齒輪Ⅰ接觸曲線Γ1與齒輪Ⅱ接觸曲線Γ2互為共軛曲線，齒輪Ⅰ和齒輪Ⅱ之間的嚙合點沿著接觸曲線移動；該嚙合副繼承了點接觸嚙合的特點，并且點接觸的齒廓具有高的接觸強(qiáng)度，接觸傳動過程沿軸向接近純滾，傳動效率高；在同傳動比、同中心距條件下可實現(xiàn)小齒數(shù)、大模數(shù)的選擇確定，能夠滿足高速、重載、大功率及高效率的傳動要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號F16H55/17GK102853054SQ20121036597
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者陳兵奎, 梁棟, 陳毅, 華成麗, 梁宏利, 康傳章 申請人:重慶大學(xué)