專(zhuān)利名稱(chēng)：一種變螺旋角斜齒輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及斜齒輪，尤其是涉及一種變螺旋角斜齒輪。
背景技術(shù)：
兩斜齒輪嚙合傳動(dòng)過(guò)程中，由于齒面的彈性變形，其接觸線變成帶狀接觸區(qū)，接觸區(qū)的表面承受接觸應(yīng)力。斜齒輪齒面接觸應(yīng)力過(guò)大往往會(huì)引起齒面接觸疲勞破壞，如齒面點(diǎn)蝕、齒面剝落等。因此如果能有效降低齒面接觸應(yīng)力，將在很大程度上延長(zhǎng)齒輪的使用壽命。為此通常選用螺旋角較大的斜齒輪，但是這種增大其螺旋角的設(shè)計(jì)也較大幅度地增加了軸向力，勢(shì)必會(huì)影響軸承部件的工作性能。斜齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件為=mxi(I)=(2)4 = +4(3)式(I)中，1, 分別為齒輪1、齒輪2的法向模數(shù)。式(2)中士，％分別為齒輪1、齒輪2的分度圓方向壓力角。式(3)中，IA分別為齒輪I和齒輪2的分度圓螺旋角，
號(hào)用于外哨合齒輪傳動(dòng)，‘ + ’用于內(nèi)哨合齒輪傳動(dòng)。 基于上述背景，如何設(shè)計(jì)斜齒輪，使接觸應(yīng)力減少的同時(shí)，盡可能減少軸承上的載荷是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。由式(I 3)可知，齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件并不要求沿齒寬方向螺旋角不變，而是可以變化的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種變螺旋角斜齒輪，其螺旋角隨齒寬方向可以發(fā)生變化。所述變化的螺旋角能減少齒面接觸應(yīng)力，有效提高齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度，減少軸向力的增加幅度，從而顯著延長(zhǎng)齒輪的使用壽命，保證系統(tǒng)良好的工作性能。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的斜齒輪的螺旋角沿齒寬線性或非線性變化。所述螺旋角其變化規(guī)律是隨齒寬遞增或遞減，兩個(gè)相嚙合的斜齒輪螺旋角變化規(guī)律一致，但方向相反，保證接觸線上各個(gè)接觸點(diǎn)兩齒輪的螺旋角分別相等。所述螺旋角其變化為8" 20tf線性增大或ZCf 貧線性減少。所述螺旋角其變化為Stf 2IT非線性增大或20tf 它非線性減少。本實(shí)用新型具有的有益效果是1、斜齒輪的螺旋角隨齒寬逐漸增大過(guò)程中，接觸面的綜合曲率半徑及重合度增大，由此有效降低齒面接觸應(yīng)力，提高齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度，延長(zhǎng)齒輪的使用壽命。2、在合理的變化范圍內(nèi)，隨著螺旋角增大,斜齒輪嚙合時(shí)的接觸區(qū)及重合度增大，由此齒輪傳動(dòng)更加平穩(wěn)，降低噪音，保證齒輪本身正常工作。[0017]3、所述變螺旋角的設(shè)計(jì)使得斜齒輪的軸向力沿名義接觸線僅僅是逐漸增大，在一定程度上減小了軸向力合力的增加幅度，提高齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)整體工作性能。

圖1是螺旋角恒為g的斜齒輪嚙合時(shí)接觸區(qū)示意圖。圖2是螺旋角從8"到20tf線性增大的斜齒輪嚙合時(shí)接觸區(qū)示意圖。圖3是螺旋角從2(Τ到貧線性減小的斜齒輪嚙合時(shí)接觸區(qū)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。本實(shí)用新型的斜齒輪的螺旋角沿齒寬線性或非線性變化。如圖1所示，螺旋角恒為泛的斜齒輪嚙合時(shí)，接觸區(qū)為寬度不變的帶狀區(qū)。如圖2所示，斜齒輪螺旋角隨齒寬從它 2JT線性增大，嚙合時(shí)其接觸區(qū)隨螺旋角的增大而逐漸變寬，接觸區(qū)面積變大式(4)中，P為接觸區(qū)某點(diǎn)處齒輪曲率半徑，為斜齒輪分度圓直徑P力斜齒輪螺旋角。式(5)中，Z為接觸線長(zhǎng)度，“ + ”表示外嚙合，表示內(nèi)嚙合5*力法向載荷，ft
分別為兩斜齒輪接觸點(diǎn)處的曲率半徑，E1、E2分別是兩輪齒材料的彈性模量，A、μ,分別是兩輪齒材料的泊松比，為最大接觸應(yīng)力。由公式(4)、(5)得，螺旋角的增加增大了接觸點(diǎn)曲率半徑，從而增大接觸區(qū)，減小接觸應(yīng)力。同時(shí)，螺旋角的增大也會(huì)提高齒輪的重合度，一對(duì)嚙合時(shí)間的增加等效于接觸線長(zhǎng)度的增加，因此會(huì)降低接觸應(yīng)力。另一方面,隨著螺旋角增加,軸向力增大
PfK =--!---( 6 )
COSa COS P式(6)中，^為軸向力，％為法向壓力角天力圓周力。由公式(6)得，螺旋角的
線性增大，使得軸向力沿名義接觸線僅僅是逐漸增大，從而在一定程度上減小了軸向力合力的增加幅度，提高齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)整體工作性能。另外，重合度及接觸區(qū)域的增加，使得齒輪傳動(dòng)更加平穩(wěn)，降低噪音，保證齒輪本身正常工作。[0033]如圖3所示，斜齒輪螺旋角隨齒寬從20-到K線性減小，等同于沿圖2中螺旋角增大的反方向線性增大，同理推得其也能達(dá)圖2相同的效果。最后，需要補(bǔ)充的是一對(duì)嚙合齒輪的螺旋角變化規(guī)律要一致，保證接觸線上各接觸點(diǎn)兩齒輪的螺旋角分別相等，以滿(mǎn)足正確嚙合條件，實(shí)現(xiàn)正確嚙合。對(duì)于螺旋角沿齒寬非線性增大或減小的斜齒輪，同理推得其也能達(dá)到與線性變化相同的效果。上述具體實(shí)施方式
用來(lái)解釋說(shuō)明本實(shí)用新型，而不是對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行限制，在本實(shí)用新型的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本實(shí)用新型作出的任何修改和改變，都落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種變螺旋角斜齒輪，其特征在于斜齒輪的螺旋角沿齒寬線性或非線性變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變螺旋角斜齒輪，其特征在于所述螺旋角其變化規(guī)律是隨齒寬遞增或遞減，兩個(gè)相嚙合的斜齒輪螺旋角變化規(guī)律一致，但方向相反，保證接觸線上各個(gè)接觸點(diǎn)兩齒輪的螺旋角分別相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變螺旋角斜齒輪，其特征在于所述螺旋角其變化為 8" 20-線性增大或2C/ 7線性減少。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變螺旋角斜齒輪，其特征在于所述螺旋角其變化為穿 2(Τ非線性增大或20tf 它非線性減少。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種變螺旋角斜齒輪。斜齒輪的螺旋角沿齒寬線性或非線性變化。其變化規(guī)律是隨齒寬遞增或遞減，兩個(gè)相嚙合的斜齒輪螺旋角變化規(guī)律一致，但方向相反，保證接觸線上各個(gè)接觸點(diǎn)兩齒輪的螺旋角分別相等。斜齒輪螺旋角增大過(guò)程中，接觸面的綜合曲率半徑及重合度增大，由此有效降低齒面接觸應(yīng)力，提高齒輪接觸疲勞強(qiáng)度，延長(zhǎng)齒輪使用壽命；在合理變化范圍內(nèi)，隨著螺旋角增大，斜齒輪嚙合時(shí)的接觸區(qū)及重合度增大，由此齒輪傳動(dòng)更加平穩(wěn)，降低噪音，保證齒輪本身正常工作；所述變螺旋角的設(shè)計(jì)使得斜齒輪的軸向力沿名義接觸線僅僅是逐漸增大，在一定程度上減小了軸向力的增加幅度，提高軸承系統(tǒng)的整體工作性能。
文檔編號(hào)F16H55/17GK202883948SQ20122056665
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者金亭亭, 馮蘭蘭, 汪久根, 吳長(zhǎng)鴻 申請(qǐng)人:浙江大學(xué), 浙江雙環(huán)傳動(dòng)機(jī)械股份有限公司