本發(fā)明涉及齒輪，尤其涉及一種液壓設備用五段式螺旋齒輪。

背景技術：

1、齒輪泵、齒輪流量計等廣泛應用于液壓領域，其中所使用的齒輪應用最廣泛的齒形為漸開線齒形，但這種齒形在使用過程中會產(chǎn)生困油現(xiàn)象，使齒輪、軸和軸承受到很大的徑向力，對其性能產(chǎn)生嚴重影響。在此基礎上改進的圓弧齒輪如申請?zhí)枮閏n202010498194.8的中國專利所公開的一種螺旋圓弧齒輪轉(zhuǎn)子及齒輪泵，雖然解決了困油現(xiàn)象，但其設計存在很大的局限。

2、齒輪設計需要考慮強度、重合度等設計目標，應用于齒輪泵時還需要考慮排量、流量波動等設計目標。而一般圓弧齒輪如申請?zhí)枮閏n202010498194.8的中國專利所公開的一種螺旋圓弧齒輪轉(zhuǎn)子及齒輪泵，其圓弧段圓心位于節(jié)線上，齒輪齒高系數(shù)、漸開線齒廓壓力角確定后，齒形隨之確定，齒形設計調(diào)整空間極為有限。這使得設計的齒形難以同時滿足不同的性能指標，無法得到較高的綜合性能。若圓弧段圓心不在節(jié)線上，齒形的設計調(diào)整空間增加，會使得齒頂圓弧與齒根圓弧無法同時嚙合，并且會對傳動產(chǎn)生影響，同時還會導致液壓設備之間產(chǎn)生碰撞、困油等問題，進一步導致振動、噪聲、流量波動加劇等。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的不足，提供如下技術方案：

2、一種液壓設備用五段式螺旋齒輪，包括齒輪，所述齒輪的單齒輪廓自齒頂?shù)烬X根依次包括圓弧ab、過渡曲線bc、漸開線cc'、過渡曲線b'c'和圓弧a'b'，所述圓弧ab、過渡曲線bc和過渡曲線b'c'和圓弧a'b'以漸開線cc'中心點o為對稱點對稱設置；所述圓弧ab與過渡曲線bc相切，所述過渡曲線bc與漸開線cc'相切，所述漸開線cc'與過渡曲線b'c'相切，所述過渡曲線b'c'與圓弧a'b'相切；所述過渡曲線bc斜率單調(diào)遞減；所述過渡曲線bc和過渡曲線b'c'均包括貝塞斯曲線、高次樣條插值曲線以及橢圓曲線其中的一種。

3、作為上述技術方案的改進，所述漸開線cc'壓力角范圍在15-30°內(nèi)。

4、作為上述技術方案的改進，所述齒輪端面重合度與軸向重合度之和大于1。

5、作為上述技術方案的改進，所述齒輪軸向重合度范圍為0.8-1.4。

6、作為上述技術方案的改進，所述漸開線cc'包括漸開線oc以及漸開線oc'，所述漸開線oc和漸開線oc'以中心點o為對稱點對稱設置。

7、作為上述技術方案的改進，所述漸開線oc為直線段，其坐標方程為：

8、yoc＝xoc·tanα0

9、其中，xoc和yoc為oc段x和y坐標，α0為壓力角。

10、作為上述技術方案的改進，所述過渡曲線bc和過渡曲線b'c'滿足歐拉-薩瓦里方程，其計算方程為：

11、

12、其中，i12是齒輪1與齒輪2的傳動比，o2p是節(jié)點到齒輪2中心的距離，i1k和i2k分別是齒輪1和齒輪2相對于某一固定點k的瞬心線速度比，o2k是點k到齒輪2中心的距離。

13、作為上述技術方案的改進，所述齒輪展成的計算方程為：

14、

15、

16、

17、其中如圖4所示，x和y為坐標系oxy上坐標，x1和y1為坐標系o1x1y1上坐標，x2和y2為以齒輪轉(zhuǎn)動中心為原點建立的與齒輪固連的移動坐標系o2x2y2上坐標，b為齒輪單齒移動的距離，為mk點曲率半徑，αk為mk點壓力角，為單齒移動一段距離時，齒輪轉(zhuǎn)動角度，mk為齒輪單齒上的任意一點，r2為節(jié)圓半徑。

18、作為上述技術方案的改進，所述圓弧ab和圓弧a'b'采用橢圓曲線，其參數(shù)方程為：

19、

20、其曲率中心的軌跡方程為：

21、

22、其中，x和y為橢圓曲率坐標，a和b分別為長短半軸長度，t為角度參數(shù)。

23、本發(fā)明的有益效果：

24、通過圓弧ab和圓弧a'b'的設置能有效的解決困油問題，且不會對齒輪嚙合造成額外影響；通過過渡曲線bc和過渡曲線b'c'的設置能夠依據(jù)實際使用需求，靈活調(diào)整齒輪齒形設計；并且具有振動和噪聲低的性能；同時能避免液壓設備之間產(chǎn)生碰撞的情況，當應用于齒輪泵時容積效率高，流量波動小，有效的提升齒輪的使用效率。

技術特征：

1.一種液壓設備用五段式螺旋齒輪，包括齒輪，其特征在于：所述齒輪的單齒輪廓自齒頂?shù)烬X根依次包括圓弧ab、過渡曲線bc、漸開線cc′、過渡曲線b′c′和圓弧a′b′，所述圓弧ab、過渡曲線bc和過渡曲線b′c′和圓弧a′b′以漸開線cc′中心點o為對稱點對稱設置；

2.根據(jù)權利要求1所述的一種液壓設備用五段式螺旋齒輪，其特征在于：所述漸開線cc′壓力角范圍在15-30°內(nèi)。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種液壓設備用五段式螺旋齒輪，其特征在于：所述齒輪端面重合度與軸向重合度之和大于1。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種液壓設備用五段式螺旋齒輪，其特征在于：所述齒輪軸向重合度范圍為0.8-1.4。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種液壓設備用五段式螺旋齒輪，其特征在于：所述漸開線cc′包括漸開線oc以及漸開線oc′，所述漸開線oc和漸開線oc′以中心點o為對稱點對稱設置。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種液壓設備用五段式螺旋齒輪，其特征在于：所述漸開線oc為直線段，其坐標方程為：

7.根據(jù)權利要求1所述的一種液壓設備用五段式螺旋齒輪，其特征在于：所述過渡曲線bc和過渡曲線b′c′滿足歐拉-薩瓦里方程，其計算方程為：

8.根據(jù)權利要求1所述的一種液壓設備用五段式螺旋齒輪，其特征在于：所述齒輪展成的計算方程為：

9.根據(jù)權利要求1所述的一種液壓設備用五段式螺旋齒輪，其特征在于：所述圓弧ab和圓弧a'b'采用橢圓曲線，其參數(shù)方程為：

技術總結(jié)
本發(fā)明涉及齒輪技術領域，尤其為一種液壓設備用五段式螺旋齒輪，包括齒輪，所述齒輪的單齒輪廓自齒頂?shù)烬X根依次包括圓弧AB、過渡曲線BC、漸開線CC'、過渡曲線B'C'和圓弧A'B'，所述過渡曲線BC斜率單調(diào)遞減；所述過渡曲線BC和過渡曲線B'C'均包括貝塞斯曲線、高次樣條插值曲線以及橢圓曲線其中的一種。本發(fā)明通過圓弧AB和圓弧A'B'的設置能有效的解決困油問題，且不會對齒輪嚙合造成額外影響；通過過渡曲線BC和過渡曲線B'C'的設置能夠依據(jù)實際使用需求，靈活調(diào)整齒輪齒形設計；并且具有振動和噪聲低的性能；同時能避免液壓設備之間產(chǎn)生碰撞的情況，有效的提升齒輪的使用效率。

技術研發(fā)人員：吳家政,黃康,熊楊壽
受保護的技術使用者：合肥長路科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9