[发明专利]一种斜线齿面齿轮传动副及齿宽几何设计方法

摘要

本发明公开了一种斜线齿面齿轮传动副及齿宽几何设计方法，该斜线齿面齿轮传动副是由渐开线直齿轮和斜线齿面齿轮组成的交错轴传动形式。斜线齿面齿轮是用直齿渐开线插齿刀交错展成的，这类斜线齿面齿轮只能与直齿圆柱齿轮啮合，而不能与具有螺旋角的斜齿圆柱齿轮啮合，其齿线为近似为斜线，并与半径方向形成斜角，非常适应于航空紧凑空间的设计多样化需求。本发明阐明了斜线齿轮斜线齿面齿轮的插齿原理，推导斜线齿面齿轮的齿面方程；利用渐开线插齿刀的界限线，求出内端齿根根切点的位置；通过外端齿顶齿厚等于零的条件，获得变尖的条件；再结合避免齿根二次切削发生的条件，确定刀顶圆角半径，最终获得斜线齿面齿轮的齿宽。

主权项

一种点接触斜线齿面齿轮传动副，其特征在于：包括相啮合的斜线齿面齿轮与渐开线直齿轮，斜线齿面齿轮与渐开线直齿轮是点接触啮合传动，所述斜线齿面齿轮的齿线与半径方向形成倾斜角，倾斜角γ不超过25°；渐开线直齿轮按沿着斜线齿面齿轮的节锥成倾斜角的方向安装；所述的斜线齿面齿轮是用直齿渐开线插齿刀交错展成的；在加工过程中，渐开线插齿刀轴线相对于斜线齿面齿轮节锥线倾斜γ，渐开线插齿刀与节锥线的交点位置L0沿节锥线移动，插齿过程的主运动为沿渐开线插齿刀轴线进给插削及回程；展成运动为渐开线插齿刀绕自身轴线以ωs的角速度旋转，同时工件绕自身轴线以ω2的角速度旋转，两者之间的滚比关系为ω2/ωs＝zs/z2，其中zs为渐开线插齿刀齿数，z2为斜线齿面齿轮齿数；完成一个轮齿的插削后，通过分度机构将轮坯旋转2π/z2角度，继续插削下一个轮齿，直至插出所有的轮齿；所述的渐开线插齿刀齿数zs比渐开线直齿轮齿数z1多1～3个齿；渐开线插齿刀与斜线齿面齿轮节锥线的交点可沿节锥线移动，形成斜线齿面齿轮传动不同的偏置形式；所述的渐开线插齿刀的截面齿形，包括展成斜线齿面齿轮工作齿面的渐开线齿廓和加工过渡曲面的刀顶圆弧，坐标系Ss(xs,ys,zs)为渐开线插齿刀坐标系，平面ys＝0是渐开线插齿刀齿槽的对称面，渐开线齿廓的位置矢量表示为：rs(us,θs)=±rbs[sin(θ0s+θs)-θscos(θ0s+θs)]-rbs[cos(θ0s+θs)+θssin(θ0s+θs)]us---(1)]]>式中，rbs为渐开线插齿刀的基圆半径，zs为渐开线插齿刀齿数，mn为法向模数，α0为渐开线插齿刀的分度圆压力角，us为刀具齿面的轴线参数，θ0s确定插齿刀在基圆上的齿槽宽，θs为刀具渐开线的角度参数，式(1)中正负号分别对应于刀具齿槽两侧渐开线；渐开线齿廓的单位法线矢量为在刀具坐标系Ss下，刀齿顶圆弧的方程为：rf(uf,θf)=Xf-rfcosπzssinθf+rfsinπzscosθfYf-rfsinπzssinθf-rfcosπzscosθfuf---(3)]]>式中，θf为刀顶圆弧参数，rf为刀顶圆角半径；uf为渐开线插齿刀轴向参数；Xf，Yf为圆弧中心的坐标，由式(4)确定：rf(uf,θf*)=rs(us,θs*)|rf(us,0)|=ras---(4)]]>式(4)中，第一个等式表示刀顶圆弧和渐开线齿廓相切交点A位矢相等，第二个等式为圆弧与齿顶圆相切于B点，ras为渐开线插齿刀齿顶圆半径，求解两个非线性方程组，计算出位置A的圆弧参数和展角参数代入计算出圆弧中心的坐标(Xf，Yf)。