专利名称：双曲面螺旋齿轮的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型涉及一种机械传动齿轮，尤其是一种双曲面螺旋齿轮。
二背景技术：
现有技术中，对于需要改变传动轴方向的机械传动，有二种实现方式一种是两相交轴传动的圆锥齿轮副，另一种是交错轴传动的圆柱螺旋齿轮副。由于圆柱螺旋齿轮副的两传动齿轮间为点啮合，无法承受动力而很少使用，故目前基本上是使用圆锥齿轮副来满足此类传动要求。然而圆锥齿轮无论是在生产制造过程中还是在传递动力过程中，都具有很多缺点，主要表现在1、制造困难，需要专用设备和专用刀具，且不同形式的圆锥齿轮的设备各不相通，因此造成工艺复杂难度大、成本高；2、圆锥齿轮的轮齿在齿向上的齿高和齿厚均为锥形，这对动力传动很不利；3、传动质量差，由于在传动中传动平稳性差、噪声大。
三、实用新型内容本实用新型为了克服以上现有技术的不足，特设计了一种生产制造简单的双曲面螺旋齿轮，这种齿轮传动具有高效、平稳的特点。
本实用新型的双曲面螺旋齿轮，简称“DR”齿轮；该种齿轮的节圆面取双曲回转面中心咽喉部分，该节圆面称为节双曲面。双曲回转面可视为由一条与回转中心线空间交错的直线绕其回转中心线回转而成的曲面，此直线就称为该双曲回转面的直母线。双曲面螺旋齿轮的节双曲面上的直母线N即为双曲面螺旋齿轮的节线。将齿轮的齿设计为与节线N相垂直的双曲螺旋线，该节线N就是螺旋齿的法线。双曲面螺旋齿轮的齿形为双曲面螺旋线，其法向齿廓可设计成直线或曲线形，它的外圆、节圆、齿根圆均由弧线形双曲线构成对应的双曲面。
本实用新型的双曲面螺旋齿轮的加工方法简述从理论上讲，加工双曲面螺旋齿轮应使用双曲面滚刀，因为只有按双曲面上的直母线作成的齿条形刀齿才符合理论要求的齿形，但此种滚刀制造困难，安装调整复杂；而圆柱形齿轮滚齿选用圆柱螺旋滚刀，是由于单线的圆柱螺旋滚刀的螺旋角β很小，垂直于螺旋的齿条形刀齿，在有限(较短)工作长度上与理论上的齿条形状极近似，不会产生严重影响，这一点已在实践中证明。加工双曲面螺旋齿轮，使用圆柱螺旋滚刀，且在试验中已获得较满意的效果。加工双曲面螺旋齿轮，采用滚刀加工时与一般蜗轮加工方法相近似，只是调整时按齿轮节线N安装刀具，切削时只作径向切入，不作上下走刀。与加工圆柱螺旋齿轮相比，既省去了上下走刀，又减少了由于上下走刀所带来的差动传动，所以其加工比加工圆柱螺旋齿轮更加省事。
当两个双曲面螺旋齿轮Z1、Z2相啮合传递动力时，齿轮Z1上的节线N1与齿轮Z2上的节线N2在啮合处啮合一致；若齿轮两轴为90°正交，则N1与Z1中心线夹角γ1和N2与Z2中心线夹角γ2之和为90°，即γ1+γ2＝90°。由于二个齿轮的齿向均与其节线垂直，故二者在啮合处的公共节线上相切，所以这种齿轮副的啮合传动的特点是，沿法向齿廓接触和沿齿向作相对滑动传动。上述啮合与圆柱螺旋齿轮副传动相比，因为圆柱螺旋齿轮法向齿廓被加工成渐开线齿廓和圆柱螺旋线齿形，二者凸对凸成了点啮合；而双曲面螺旋齿轮的法向齿廓由刀刃成形使二者沿齿廓接触，加之沿双曲面上直母线的节线啮合，故在同一时刻有多个齿相啮合，完全改变了过去令人头痛的点啮合缺陷。
现有蜗杆蜗轮副由于接触线形状不利于动压油膜形成，造成半干或干摩擦，故摩擦力大、效率低，只能低速工作。本实用新型的双曲面螺旋齿轮结构采用滚刀加工成形，容易推知，只需用参数和法向齿廓与滚刀一致的圆柱形蜗杆取代滚刀，与加工好的双曲面螺旋齿轮啮合，便成了蜗杆蜗轮传动副。
本实用新型的双曲面螺旋齿轮，为了简化制造和加工程序，可以将外圆做成圆柱形，其外径取双曲面咽喉中心点的外圆直径；这样从中间向两端面的齿顶高将会有少许缩短，但节双曲面不变，所以对啮合不产生影响。该种齿轮形似圆柱螺旋齿轮，由于其齿垂直于节线N，成形于双曲面直母线的节线N上，所以齿形不像圆柱螺旋齿那样扭曲。
本实用新型的齿轮所组成的双曲面螺旋齿轮副传动或双曲面蜗轮传动，其传动啮合均沿法向齿廓接触，沿齿向相对滑动传动，工作平稳噪声低，可同时多齿啮合，传动刚度高、应力小，是大动力传动的理想传动副；传动效率高，有利于高速工作；该种齿轮可用通用滚齿设备加工，工艺简单、成本低。
四
图1为双曲回转面示意图。
图2为双曲面螺旋齿轮外形图。
图3为双曲面螺旋齿轮剖面图。
图4为节线N上的齿廓剖视图。
图5为双曲面螺旋齿轮的第二种实施例示意图。
图6为双曲面螺旋齿轮啮合示意图。
五具体实施方式
以下结合附图和实施列对本实用新型作进一步说明参见附图1，本实用新型齿轮的节圆面取自双曲回转面上的A段。参见附图2，本实用新型齿轮的节线为N，其齿是与节线N相垂直的双曲螺旋线，本图只示意性的画出了三个齿。参见附图3，双曲面螺旋齿轮剖视图，其双曲面咽喉中心点的外圆直径为DW，节圆直径为DJ。参见附图4，双曲面螺旋齿轮节线N上的齿廓为直线齿廓。参见附图5，本实用新型的第二种实施列，其外圆为圆柱形，齿形仍与节线N相垂直，本图只示意性的画出了三个齿。参见附图6，两双曲面螺旋齿轮Z1和Z2正交啮合传动示意图，γ1+γ2＝90°，节线N1和N2在啮合处重合。
权利要求1.一种双曲面螺旋齿轮，其特征在于所述齿轮的节圆面取双曲回转面中心咽喉部分，齿形为与节线N相垂直的双曲螺旋线，齿形的节圆、齿根圆均由弧线形双曲线构成对应的双曲面。
2.根据权利要求1所述的双曲面螺旋齿轮，其特征在于所述齿轮的外圆面为圆柱形。
3.根据权利要求1或2所述的双曲面螺旋齿轮，其特征在于所述齿形的法向齿廓为直线形。
4.根据权利要求1或2所述的双曲面螺旋齿轮，其特征在于所述齿形的法向齿廓为曲线形。
专利摘要本实用新型公开了一种双曲面螺旋齿轮，该齿轮的节圆面取双曲回转面中心咽喉部分，齿形为与节线N相垂直的双曲螺旋线，齿形的节圆、齿根圆均由弧线形双曲线构成对应的双曲面；齿形的法向齿廓为直线形或曲线形。该种齿轮可用通用滚齿设备加工，工艺简单、成本低；由双曲面螺旋齿轮所组成的齿轮副传动或双曲面蜗轮传动，其传动啮合均沿法向齿廓接触，沿齿向相对滑动传动，工作平稳噪声低，可同时多齿啮合，传动刚度高、应力小，是大动力传动的理想传动副；传动效率高，有利于高速工作。
文档编号F16H55/17GK2573783SQ0227663
公开日2003年9月17日 申请日期2002年9月24日 优先权日2002年9月24日
发明者曹德荣, 曹若海 申请人:曹德荣