专利名称：齿线形状为外摆线的齿条的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种齿条，具体地说是一种齿线形状为外摆线的齿条。
背景技术：
齿条、齿轮传动是一种常见的机械传动部件，主要是通过轮齿的啮合将齿轮的回 转运动转变成齿条的往复直线运动，或将齿条的直线往复运动转变为齿轮的回转运动。齿 条、齿轮传动具有结构简单、传动平稳、工作可靠、效率高、寿命长，传递的功率及速度范围 大等优点，因此它在铣床、钻床、车床、切割机械、木工机械、焊接机械、矿山机械和自动化快 速移置机构、机器人手臂抓取机构、智能立体仓库及汽车制造等行业中应用较广。目前应用在齿条、齿轮传动中的齿条，按齿线形状可分为直齿、斜齿两种，分别与 直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮配对使用。但是直齿齿条与齿轮啮合时存在冲击、重合度小、 传动不够平稳，不适宜于高速重载的传动；斜齿齿条与齿轮啮合时，重合度、传动平稳性、振 动与噪声等得到了改善，然而存在轴向推力问题。
发明内容
本发明针对现行直齿齿条和斜齿齿条存在的不足，提供了一种齿线形状为外摆线 的齿条。本发明所采用的技术方案是由凸齿面、凹齿面、齿根平面和齿顶平面构成一种齿 线形状为外摆线的齿条，该齿条的轮齿与其分度平面、齿根平面、齿顶平面的交线均为长幅 外摆线。上述方案中，所述轮齿在齿宽方向的中央截面内的齿形曲线为直线。上述方案中，与所述齿条相啮合的圆柱齿轮的轮齿，与其分度圆柱面、齿根圆柱 面、齿顶圆柱面的交线也都是长幅外摆线，该圆柱齿轮的轮齿在齿宽方向的中央截面内的 齿形曲线为渐开线。上述方案中，所述齿条的轮齿的凸齿面、凹齿面分别与所述圆柱齿轮的凹齿面、凸 齿面共轭。上述方案中，在平行于所述中央截面的其他截面内，所述齿条与所述圆柱齿轮的
齿廓一凸一凹相互对应。效果与目前广泛使用的直齿、斜齿两种齿条相比，本发明的特点是啮合冲击小、 重合度大、轴向力近似为零、传动平稳、承载能力高、使用寿命长，适于高速、重载、大功率传 动的场合，可作为目前直齿齿条及斜齿齿条的更新换 代产品。
图1是本发明的立体图；图2是与图1相啮合的圆柱齿轮的立体图；图3是图1及图2在齿宽方向的中央截面；
图4是图3在中央截面内的齿形；图5是在平行于图3的其他截面内的齿廓形状；图中1.圆柱齿轮轮齿的凹齿面，2.圆柱齿轮轮齿的凸齿面，3.齿条轮齿的凹齿 面，4.齿条轮齿的凸齿面，5.渐开线，6.直线，7.凹齿廓，8.凸齿廓，11.齿轮轮齿凹齿面在 齿根圆柱面上的长幅外摆线，12.齿轮轮齿凸齿面在齿根圆柱面上的长幅外摆线，13.齿顶 圆柱面，14.齿根圆柱面，21.齿条轮齿凹齿面在齿根平面上的长幅外摆线，22.齿条轮齿凸 齿面在齿根平面上的长 幅外摆线，23.齿顶平面，24.齿根平面，33.中央截面。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的说明。如图1，本发明的齿条由凸齿面、凹齿面、齿根平面和齿顶平面组成，该齿条的每个 轮齿与其分度平面、齿根平面、齿顶平面的交线均为长幅外摆线。如图2，与本发明相啮合的圆柱齿轮的每个轮齿与其分度圆柱面、齿根圆柱面、齿 顶圆柱面的交线也都是长幅外摆线。参看图3与图4，在齿宽方向的中央截面内，本发明的每个轮齿的齿形曲线为直 线，与本发明相啮合的圆柱齿轮的每个轮齿的齿形曲线为渐开线。即在上述中央截面内，两 者的啮合相当于传统的渐开线齿轮与渐开线齿条的啮合，因此具有恒定的传动比，该中央 截面可作为齿条、齿轮传动几何尺寸计算的基准。参看图1及图2，本发明的轮齿的凸齿面、凹齿面，分别与上述圆柱齿轮的凹齿面、 凸齿面共轭。如图5所示，在平行于图3中央截面的其他截面内，本发明与上述圆柱齿轮的齿廓 一凸一凹相互对应，因此接触面间的综合曲率小、综合曲率半径大、承载能力高，从而延长 了齿条及齿轮的使用寿命。
权利要求
一种齿线形状为外摆线的齿条，由凸齿面(4)、凹齿面(3)、齿根平面(24)和齿顶平面(23)组成，其特征是该齿条的轮齿的凹齿面(3)、凸齿面(4)分别与齿根平面(24)的交线(21、22)是长幅外摆线，该凹齿面(3)、凸齿面(4)与轮齿的分度平面、齿顶平面(23)的交线也为长幅外摆线。
2.根据权利要求1所述的齿条，其特征是所述轮齿在齿宽方向的中央截面(33)内的 齿形曲线为直线(6)。
3.根据权利要求1所述的齿条，其特征是与所述齿条相啮合的圆柱齿轮的轮齿的凹 齿面(1)、凸齿面(2)分别与齿根圆柱面(14)的交线(11,12)是长幅外摆线，该凹齿面(1)、 凸齿面(2)与轮齿的分度圆柱面、齿顶圆柱面(13)的交线也为长幅外摆线，该圆柱齿轮的 轮齿在齿宽方向的中央截面(33)内的齿形曲线为渐开线(5)。
4.根据权利要求1所述的齿条，其特征是所述轮齿的凸齿面(4)、凹齿面(3)分别与 所述圆柱齿轮的凹齿面(1)、凸齿面(2)共轭。
5.根据权利要求1至3任一权利要求所述的齿线形状为外摆线的齿条，其特征是在 平行于所述中央截面(33)的其他截面内，该齿条与所述圆柱齿轮的齿廓一凸一凹相互对 应。
全文摘要
本发明公开了一种齿线形状为外摆线的齿条，该齿条的轮齿与其分度平面、齿根平面、齿顶平面的交线均为长幅外摆线，同该齿条相啮合的圆柱齿轮的轮齿与其分度圆柱面、齿根圆柱面、齿顶圆柱面的交线也都是长幅外摆线。在齿宽方向的中央截面内，该齿条的齿形曲线为直线，与之相啮合的圆柱齿轮的齿形曲线为渐开线，即在齿宽方向的中央截面内，该齿条与配对圆柱齿轮的啮合相当于传统的渐开线齿轮与齿条的啮合，因此具有恒定的传动比。在平行于中央截面的其他截面内，该齿条与配对圆柱齿轮的齿廓一凸一凹相互对应，接触面间的综合曲率小，综合曲率半径大，因此重合度大、传动平稳、承载能力高、使用寿命长。本发明的优点是克服了现有直齿齿线的齿条重合度小、啮合冲击大等不足，也解决了斜齿齿线的齿条在与齿轮啮合时存在的轴向力问题。本发明适于高速、重载传动的场合，可作为目前直齿齿条及斜齿齿条的更新换代产品，极具推广价值。
文档编号F16H55/26GK101832384SQ20101017570
公开日2010年9月15日 申请日期2010年5月19日 优先权日2010年5月19日
发明者祝海林, 邹旻 申请人:常州大学