[发明专利]一种锥齿轮和圆柱齿轮的设计及其混合切削方法

说明书

技术领域

本发明的技术领域是机械传动齿轮领域。

背景技术

目前锥齿轮和圆柱齿轮都用传动齿制：大小轮齿高相等；等顶隙；齿向顶隙均匀；啮合齿廓形状单一；在齿面修形状况下只一个局部点接触区；瞬时啮合接触区运动轨迹方向和形状没有很好控制。

根据此传统设计，齿轮的切削方法单一，专用单一种类机床切齿。

发明内容

本发明去除了传统齿部设计约束条件，大小齿轮齿高可以不等，齿顶径向间隙可以不等，齿顶径向间隙可在齿宽方向发生变化，满足齿顶齿根不发生干涉，没有局部齿边硬接触，保持合理的传动误差，较小的震动和噪声条件。小轮齿高比大轮齿高大，可提高轮齿重叠系数。

圆柱齿轮除了齿长方向(节圆柱和分度圆柱展开)是直线以外，也可以是曲线(如圆弧线弧、延伸外摆线和渐开线等)，可用五轴锥齿轮切齿机床，数控圆柱齿轮切齿机、通用数控加工中心，圆盘端面刀盘或圆柱滚刀加工；锥齿轮齿长方向(节圆锥展开)是直线、圆弧线弧、延伸外摆线，渐开线(或近似渐开线若齿向有修形)。

这种新型锥齿轮和圆柱齿轮的设计，其特征是非传统齿面几何设计：齿轮啮合接触区运动轨迹方向是或接近齿面齿边空间四边形对角线方向；齿轮啮合接触区运动轨迹在齿面上至少在设计参考点(节点或齿面中点)是测地线。它的重合度是齿高和齿向重合度之和。

这种新型设计在齿面修形情况下可实现瞬时单点和多点局部同时接触提高轮齿承载能力：大小齿轮齿根曲面(圆弧曲面，圆弧展成面等)可参与啮合；与之啮合对应轮齿齿顶有圆弧或圆弧展成修形；圆盘端面铣刀、盘端面滚刀、圆柱滚刀和双刀盘铣刀的切削刃可用直线、圆锥曲线(抛物线、双曲线、椭圆、圆弧)或它们的首尾相接或相切的组合线来加工大小齿轮轮齿复合曲面。一对齿轮啮合是一对大小齿轮轮齿复合曲面的啮合。修形齿面在加载状态下，有一个以上的瞬时接触区可增加接触区的面积，提高锥齿轮和圆柱齿轮的承载能力。

具体实施方式

本发明齿轮可用传统专一专业机床，传统刀具加工；也可用有组合曲线刀刃的刀具和混合切削方法加工：

延伸外摆线锥齿轮的大小轮粗切用圆弧锥齿轮铣齿机铣齿；精切用延伸外摆线滚齿机切齿；一对大小轮刀盘可切不同旋向的大小轮。可提高生产效率和延长刀具寿命。

直齿锥齿轮的大轮用圆柱齿轮滚齿机和圆柱滚刀切齿；小轮用双刀盘铣床切齿。

渐开线齿向锥齿轮大小轮用多轴数控圆柱滚齿机或锥齿轮数控机床采用圆柱滚刀切削。

圆柱齿轮的混合切削方法的特征：用数控锥齿轮数控机床、采用圆柱滚刀或圆盘端面铣刀(圆弧齿向)、圆盘端面滚刀(延伸外摆线齿向)切圆柱直齿、斜齿、圆弧齿向、延伸外摆线齿线圆柱齿轮。