專利名稱：一種非對(duì)稱漸開線塑料齒輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種非對(duì)稱漸開線塑料齒輪屬于機(jī)械制造領(lǐng)域，具體地說，是一種在 塑料齒輪輪齒的兩側(cè)采用了不對(duì)稱的漸開線齒廓的技術(shù)方案。
背景技術(shù)：
齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)方式。自從1935年研制成功 纖維尼龍以來，高分子合成材料工業(yè)迅速發(fā)展，塑料作為一種新型的齒輪材料 已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。目前，塑料齒輪的齒形呈對(duì)稱狀，是從唯一的壓力角， 即只有一個(gè)基圓出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。以標(biāo)準(zhǔn)齒廓的較多，即采用分度圓壓力角 01=20°，齒頂高系數(shù)ha*=l的形式；也有采用非標(biāo)準(zhǔn)齒廓的(cO20。，ha、l)，例如 a=25°， ha*=0.8。這種塑料齒輪的主要缺點(diǎn)是承載能力低,耐熱性差等。為了提高 塑料齒輪的承載能力和降低使用溫度，常采用填料改性的方法，這樣做不僅麻煩、 成本高，而且還會(huì)帶來一些新的問題。譬如，成型時(shí)會(huì)在注塑流前面匯合處產(chǎn)生 搭接線，弓I起輪齒表面變形以及在齒輪上產(chǎn)生一些局部薄弱點(diǎn)，而且這種方式制 成的塑料齒輪在壽命期內(nèi)更易磨損等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種非對(duì)稱漸開線塑料齒輪目的在于，解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問 題，從而公開一種使輪齒兩側(cè)的壓力角不相等并使用大壓力角漸開線齒廓作為工 作側(cè)的非對(duì)稱漸開線塑料齒輪的技術(shù)方案。
本發(fā)明一種非對(duì)稱漸開線塑料齒輪，其特征在于是一種使輪齒兩側(cè)的壓力角 不相等并使用大壓力角漸開線齒廓作為工作側(cè)的非對(duì)稱漸開線塑料齒輪，該齒輪 的齒形是由齒根圓l、小直徑基圓2生成的大壓力角漸開線齒廓4、大直徑基圓 3生成的小壓力角漸開線齒廓6、齒頂5和過渡曲線7所組成，大壓力角漸開線 齒廓4的分度圓壓力角on與小壓力角漸開線齒廓6的分度圓壓力角(X2不相等， 艮P ai^X2并且ai +a2< 60° ，在ai〉a2且a, + ci2〈60。的情況下，ai在15。 45 °范圍內(nèi)，(X2在l4,5。 29.5°范圍內(nèi)；大壓力角漸開線齒廓4和小壓力角漸 開線齒廓6的形狀是由各自的基圓直徑來確定的，其計(jì)算公式分別為小直徑基 圓2的直徑db尸mzcosa！毫米、大直徑基圓3的直徑db2=mzcosa2毫米，其中m
為模數(shù)，按國家標(biāo)準(zhǔn)系列選取或按實(shí)際需要選??；Z為齒數(shù)，根據(jù)實(shí)際需要確定；
齒頂5的直徑為da=(z+2har)m毫米，其中har為大壓力角漸開線齒廓4側(cè)的齒頂
高系數(shù)，har=l，齒頂5的厚度為Sfdbpma毫米，其中ma為齒頂厚系數(shù)，ma的取 值范圍為(0.25~0.4)/2;過渡曲線7是與兩相鄰齒的漸開線齒廓相連并與齒根圓 1相切的一整段圓??；齒根圓1的直徑d產(chǎn)(z-2hj-2cr)m氣z -2ha/-2c/)m毫米， 其中，cr為大壓力角漸開線齒廓4側(cè)的徑向間隙系數(shù)，cr的取值范圍為0.3 0.45;
ha/為小壓力角漸開線齒廓6側(cè)的齒頂高系數(shù)，ha/的取值范圍為0.85 1.0; C2' 為小壓力角漸開線齒廓6側(cè)的徑向間隙系數(shù)，c/的取值由公式C2;har+C廣h^確定。
上述的一種非對(duì)稱漸開線塑料齒輪，其特征在于所述的分度圓壓力角在
a2>ai并且ai+a2 <60°的情況下，&在15° 45°范圍內(nèi)，c^在14. 5° 29. 5 °范圍內(nèi)。
本發(fā)明一種非對(duì)稱漸開線塑料齒輪的優(yōu)點(diǎn)在于 1與現(xiàn)有的對(duì)稱漸開線塑料齒輪相比
本發(fā)明輪齒兩側(cè)的壓力角不相等并使用大壓力角漸開線齒廓作為工作側(cè)，與 現(xiàn)有的對(duì)稱漸開線塑料齒輪相比，本發(fā)明提高了承載能力和降低了使用溫度，延 長了使用壽命，具有廣闊的應(yīng)用前景。
2與金屬齒輪相比
本發(fā)明與金屬齒輪相比，可大大簡化加工工藝，提高生產(chǎn)效率，降低成本。 塑料齒輪具有較好的彈性，有吸振、防沖擊作用，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音少、傳動(dòng)平穩(wěn)。由
于輪齒的彈性能補(bǔ)償加工和裝配誤差，所以制造和裝配的精度要求可以降低；由 于塑料的耐磨性好，當(dāng)與金屬齒輪配對(duì)使用時(shí)，可以延長磨損壽命，并可以節(jié)約 大量的銅合金及優(yōu)質(zhì)鋼材。塑料齒輪還可以通過偏轉(zhuǎn)變形來吸收沖擊載荷的作用， 能較好地分散軸偏斜和錯(cuò)齒造成的局部負(fù)荷變化。塑料齒輪應(yīng)用領(lǐng)域比金屬齒輪 寬，因此它們推動(dòng)了齒輪朝著承受更高負(fù)荷、傳送更大動(dòng)力的方向發(fā)展。


圖1是本發(fā)明非對(duì)稱漸開線塑料齒輪齒形的示意圖
圖中1:齒根圓2:小直徑基圓3:大直徑基圓4:大壓力角漸開線齒 廓5:齒頂 6:小壓力角漸開線齒廓 7:過渡曲線
具體實(shí)施方式
實(shí)施方式l
齒輪的齒形是由齒根圓l、小直徑基圓2生成的大壓力角漸開線齒廓4、大 直徑基圓3生成的小壓力角漸開線齒廓6、齒頂5和過渡曲線7所組成。
對(duì)于CH >012時(shí)
由ai=15。、 a2=14.5°、 m=1.25、 z=24、 hal*= 1.0、 ha2*=0.95、 ci*=0.35、 c2*=0.4、 ma = 0.4/24 =0.0167。
得db產(chǎn)mzcosai-1.25x24cosl5。-28.98(mm) db2=mzcosa2=1.25 x24cos 14.5 °=29.04(腿) da=(z +2haI*)m =(24+2x1) xi.25=32.5(— Sa= dbl* ma=28.98x0.0167=0.483966(mm) d產(chǎn)(z-2hal*-2cr)m= (24-2x1-2x0.35) xl.25=26.625(mm) 根據(jù)基圓直徑dw和db2作同一基準(zhǔn)、方向相反的大壓力角漸開線齒廓4和 小壓力角漸開線齒廓6，在齒頂5的直徑4上量得這兩條漸開線之間的弧長 1.2132mm，根據(jù)齒頂5的厚度Sa，確定并繪制出一個(gè)齒形。由于齒根圓1的直 徑df小于小直徑基圓2的直徑dbl同時(shí)小于大直徑基圓3的直徑db2,所以形成 的大壓力角漸開線齒廓4和小壓力角漸開線齒廓6都由兩部分組成小直徑基圓 2與齒頂5之間、大直徑基圓3與齒頂5之間都是漸開線；齒根圓1與小直徑基 圓2之間、齒根圓1與大直徑基圓3之間是一段漸開線的近似曲線，過渡曲線7 為與齒根圓1相切并與相鄰齒的漸開線齒廓相連的一整段圓弧。
實(shí)施方式2
對(duì)于(Xi 〉Ct2時(shí)
由a產(chǎn)30。、 a2=14.5°、 m=1.25、 z=24、 hal*= 1.0、 ha2*=0.90、 cr=0.3、 c2*=0.4、 ma = 0.325/24 =0.0135。
得dw-mzcosa產(chǎn)1.25x24cos30。-25.98(mm)
db2=mzcosa2=l .25x24cosl4.5』29.04(mm) -
da=(z +2hal*)m =(24+2x 1) ".25= 32.5(rnrn)
Sa= dw ma=25.98x0.0135=0.35073(mm)
d產(chǎn)(z-2har.2cr)n^ (24-2x1-2x0.3) xl.25=26.75(mm)
在齒頂5的直徑da上量得兩條漸開線之間的弧長2.3364mrn。由于齒根圓1 的直徑df大于小直徑基圓2的直徑dbl，所以形成的大壓力角漸開線齒廓4完全 是漸開線；由于齒根圓1的直徑df小于大直徑基圓3的直徑db2，所以形成的小 壓力角漸開線齒廓6分為兩部分大直徑基圓3與齒頂5之間是漸開線；齒根圓 1與大直徑基圓3之間是一段漸開線的近似曲線，過渡曲線7為與齒根圓1相切 并與相鄰齒的漸開線齒廓相連的一整段圓弧。其它同實(shí)施方式1。
實(shí)施方式3
對(duì)于(Xi 〉012時(shí)
由a尸450、 a2=14.5°、 m=1.25、 z=24、 hal*= 1.0、 1^*=1.0、 cr=0.45、 c2*=0.45、 ma = 0.25/24 =0.0104。
得dbi-mzcosa產(chǎn)l .25x24cos45°=21.21(mm) db2=mzcosa2=1.25x24cosl4.5°=29.04(mm) da=(z +2hal*)m =(24+2x1)化25= 32.5(畫) Sa= dbl* ma=21.21x0.0104=0.220584(mm) d產(chǎn)(z隱2har-2c。n^ (24-2x1-2x0.45) xi.25:26.375(腿) 在齒頂5的直徑4上量得兩條漸開線之間的弧長5.4899mm。由于齒根圓1 的直徑df大于小直徑基圓2的直徑dbl,所以形成的大壓力角漸開線齒廓4完全 是漸開線；由于齒根圓1的直徑df小于大直徑基圓3的直徑db2,所以形成的小 壓力角漸開線齒廓6分為兩部分大直徑基圓3與齒頂5之間是漸開線；齒根圓 1與大直徑基圓3之間是一段漸開線的近似曲線，過渡曲線7為與齒根圓1相切 并與相鄰齒的漸開線齒廓相連的一整段圓弧。其它同實(shí)施方式1。
實(shí)施方式4
對(duì)于>012時(shí)
由a產(chǎn)30。、 a2=29.5°、 m=1.25、 z=24、 hal*= 1.0、 ha2*=0.95、 d*=0.35、 c2*=0.4、 ma = 0.325/24 =0.0135。
得dw-mzcosa產(chǎn)l .25 x24cos30。-25.98(腿)
db2=mzcosa2=l .25 x24cos29.5°=26.11 (mm)
da=(z+2hal *)m=(24+2x l)x 1.25=32.5(腿)
Sa= dbl* ma=25.98x0.0135=0.35073(mm)
di=(z-2har-2cr)m= (24-2x;i-2x0.35) xl.25=26.625(mm)
在齒頂5的直徑4上量得兩條漸開線之間的弧長3.4178mm。由于齒根圓1 的直徑df大于小直徑基圓2的直徑dbl同時(shí)大于大直徑基圓3的直徑db2，所以 形成的大壓力角漸開線齒廓4和小壓力角漸開線齒廓6都完全是漸開線，過渡曲 線7為與齒根圓1相切并與相鄰齒的漸開線齒廓相連的一整段圓弧。其它同實(shí)施 方式l。
實(shí)施方式5
對(duì)于OH >012時(shí)
由a2=20。、 on =35°、 m=1.5、 z=20、 hal*= 1.0、 ha2*=0.85、 ci*=0.35、 c2*=0.5、 ma = 0.36/24 =0.015。
得dbi=mzcosai=1.5x20cos35°=24.575(mm)
db2=mzcosa2=1.5x20cos20°=28.19(mm)
da=(z +2haI*)m =(20+2x1) xi.5= 33(mm)
Sa= dbl' ma=24.575x0.015=0.3686(mm)
df=(z-2har-2cr)m= (20-2x1-2x0.35) xl.5=25.95(mm)
在齒頂5的直徑da上量得兩條漸開線之間的弧長3.3288mm。由于齒根圓1 的直徑df大于小直徑基圓2的直徑dbl，所以形成的大壓力角漸開線齒廓4完全 是漸開線；由于齒根圓1的直徑df小于大直徑基圓3的直徑db2，所以形成的小 壓力角漸開線齒廓6分為兩部分大直徑基圓3與齒頂5之間是漸開線；齒根圓 1與大直徑基圓3之間是一段漸開線的近似曲線，過渡曲線6為與齒根圓1相切
并與相鄰齒的漸開線齒廓相連的一整段圓弧。其它同實(shí)施方式1。
實(shí)施方式6
對(duì)于(X2XH，只需將分度圓壓力角的大小對(duì)換，其它同實(shí)施方式1 5。
權(quán)利要求
1、一種非對(duì)稱漸開線塑料齒輪，其特征在于是一種使輪齒兩側(cè)的壓力角不相等并使用大壓力角漸開線齒廓作為工作側(cè)的非對(duì)稱漸開線塑料齒輪，該齒輪的齒形由齒根圓(1)、小直徑基圓(2)生成的大壓力角漸開線齒廓(4)、大直徑基圓(3)生成的小壓力角漸開線齒廓(6)、齒頂(5)和過渡曲線(7)所組成，大壓力角漸開線齒廓(4)的分度圓壓力角α1與小壓力角漸開線齒廓(6)的分度圓壓力角α2不相等，即α1≠α2并且α1+α2＜60°，在α1＞α2且α1+α2＜60°的情況下，α1在15°～45°范圍內(nèi)，α2在14.5°～29.5°范圍內(nèi)；大壓力角漸開線齒廓(4)和小壓力角漸開線齒廓(6)的形狀是由各自的基圓直徑來確定的，其計(jì)算公式分別為小直徑基圓(2)的直徑db1＝mzcosα1毫米、大直徑基圓(3)的直徑db2＝mzcosα2毫米，其中m為模數(shù)，按國家標(biāo)準(zhǔn)系列選取或按實(shí)際需要選??；z為齒數(shù)，根據(jù)實(shí)際需要確定；齒頂(5)的直徑為da＝(z+2ha1*)m毫米，其中ha1*為大壓力角漸開線齒廓4側(cè)的齒頂高系數(shù)，ha1*＝1，齒頂5的厚度為Sa＝db1·ma毫米，其中ma為齒頂厚系數(shù)，ma的取值范圍為(0.25～0.4)/z；過渡曲線(7)是與兩相鄰齒的漸開線齒廓相連并與齒根圓1相切的一整段圓??；齒根圓(1)的直徑df＝(z-2ha1*-2c1*)m＝(z-2ha2*-2c2*)m毫米，其中，c1*為大壓力角漸開線齒廓(4)側(cè)的徑向間隙系數(shù)，c1*的取值范圍為0.3～0.45；ha2*為小壓力角漸開線齒廓(6)側(cè)的齒頂高系數(shù)，ha2*的取值范圍為0.85～1.0；c2*為小壓力角漸開線齒廓(6)側(cè)的徑向間隙系數(shù)，c2*的取值由公式c2*＝ha1*+c1*-ha2*確北京市定 。
2、 按照權(quán)利要求1所述的一種非對(duì)稱漸開線塑料齒輪，其特征在于所述的分度圓壓力角在a2Xn并且on + ot2〈60。的情況下，012在15° 45°范圍內(nèi)，ai 在14. 5° 29. 5°范圍內(nèi)。
全文摘要
一種非對(duì)稱漸開線塑料齒輪屬于機(jī)械制造領(lǐng)域，其特征在于是一種在塑料齒輪輪齒的兩側(cè)采用了不對(duì)稱的漸開線齒廓、輪齒兩側(cè)的壓力角不相等并使用大壓力角漸開線齒廓4作為工作側(cè)的技術(shù)方案，該齒輪的齒形是由齒根圓1、小直徑基圓2生成的大壓力角漸開線齒廓4、大直徑基圓3生成的小壓力角漸開線齒廓6、齒頂5和過渡曲線7所組成，本發(fā)明與現(xiàn)有的對(duì)稱的漸開線塑料齒輪相比本發(fā)明提高了承載能力和降低了使用溫度，延長了使用壽命，具有廣闊的應(yīng)用前景和十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)F16H55/17GK101182879SQ20071018548
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者威 李, 李元宗, 郝瑞賢, 陳新國 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)