大齿向修形量齿轮及其加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种齿轮及其加工方法，尤其适用于齿面啮合错位量大的悬臂安装的 硬齿面大齿向修形量渐开线圆柱齿轮。
【背景技术】
[0002] 铁路机车牵引齿轮及工程机械领域经常使用到主动齿轮悬臂安装啮合传动，这种 结构简单可靠，但是随着机车牵引吨位的逐年提升，牵引齿轮的啮合错位量越来越大，为了 齿面均载势必增加齿轮的修形量。传统的设计和加工方法是首先设计出具有恒定变位系数 和公法线的基本齿面，然后进行齿向修形设计，加工时通过滚齿实现基本齿面，热处理后通 过磨齿实现齿向修形，过大的修形量使得齿面磨削量增加，带来的负面影响是齿面硬度降 低、磨齿凸台和齿面层深不够，这些均是行业内公认的降低齿轮强度及寿命的主要危害因 素。
【发明内容】
[0003] 本发明的第一目的是提供一种能够减少齿轮的齿向磨削修形量，从而避免由磨齿 量大而产生齿面硬度降低、磨齿凸台和齿面层深不够等缺陷的大齿向修形量齿轮。
[0004] 本发明的第二目的是提供一种能够减少齿轮的齿向磨削修形量，从而避免由磨齿 量大而产生齿面硬度降低、磨齿凸台和齿面层深不够等缺陷的大齿向修形量齿轮的加工方 法。
[0005] 实现上述第一目的的技术方案为：一种大齿向修形量齿轮，齿数为z、模数为m、齿 宽为b和压力角为a，所述大齿向修形量齿轮上端面齿形的变位系数为X，所述大齿向修形 量齿轮上端面齿形的公法线为W，所述大齿向修形量齿轮上端面齿形的的公法线W按如下 公式I和II确定：
[0006] W = mcos a ? [ jt (k-0. 5) +z ? inv a ] +2xmsin a ( I)，
【主权项】
1. 一种大齿向修形量齿轮，其特征在于：齿数为Z、模数为m、齿宽为b和压力角为α， 所述大齿向修形量齿轮（2)上端面齿形的变位系数为X，所述大齿向修形量齿轮（2)上端面 齿形的公法线为W，所述大齿向修形量齿轮（2)上端面齿形的的公法线W按如下公式I和II 确定：
公式II中，k值按四舍五入取整数； 所述大齿向修形量齿轮（2)距上端面距离为a处截面齿形的变位系数为Xa、所述大齿 向修形量齿轮（2)距上端面距离为a处截面齿形的公法线为Wa， 当c < d，\和W a分别满足公式III、公式IV :
当c ^ d，xjP W a分别满足公式V、公式VI :
上述公式中，c为点D到点F的距离，d为点E到点G的距离； 所述大齿向修形量齿轮（2)的左齿面与分度圆圆柱面的交线为型线AD，右齿面与分度 圆圆柱面的交线为型线BE ;型线AD与上端面X的交点为点A，与下端面V的交点为点D ;型 线BE与上端面X的交点为点B，与下端面V的交点为点E ;点F为点A沿着大齿向修形量齿 轮（2)的轴向U在下端面V上的投影；点G为点B沿着大齿向修形量齿轮（2)的轴向U在 下端面V上的投影； 公式III和公式V中，S1按公式W计算：
2. -种如权利要求1所述的大齿向修形量齿轮的加工方法，其特征在于，所述加工方 法包括： 第一步，对齿坯（4)进行滚齿加工；所述齿坯（4)的上端面齿形的滚齿加工公法线为 Wg，所述齿坯（4)距上端面距离为a处截面齿形的滚齿公法线为W' g，滚齿时将滚刀（3)的 轴向进给方向（3-1)与齿坯（4)的轴线（4-1)呈夹角Θ，滚齿加工的留磨量为 e ;所述滚齿 加工公法线Wg按公式I，计算： Wg= ff+2e ( I '）， 所述齿坯（4)距上端面距离为a处截面齿形的滚齿公法线W'g和夹角Θ按公式Π '~ V'进行计算： 当c < d时，W' 8和Θ按公式Π '和III'计算：
滚齿后，所述齿坯（4)的左齿面与分度圆圆柱面的交线为型线几，右齿面与分度圆圆 柱面的交线为型线KM;此时，所述齿坯（4)的左齿面的留磨量为e，齿向修形量为零；齿坯 (4)的右齿面与大齿向修形量齿轮（2)的右齿面的留磨量e，齿向修形量d-c; 当c彡d时，W' 8和Θ按公式IV'和V'计算： D
滚齿后，齿坯（4)的左齿面与分度圆圆柱面的交线为型线NP，右齿面与分度圆圆柱面 的交线为型线OQ;此时，齿坯（4)的左齿面与大齿向修形量齿轮（2)的左齿面的留磨量为 e，齿向修形量为c_d;齿还（4)的右齿面与大齿向修形量齿轮（2)的右齿面的留磨量也为 e，齿向修形量为零； 第二步，对第一步滚齿加工后的齿坯（4)进行热处理； 第三步，对第二步热处理后的齿坯（4)的齿面进行磨齿及齿向修形，制得大齿向修形 量齿轮（2)，其中分以下2种情况： (1) 当c < d时 对第二步热处理后的齿坯（4)的左齿面进行磨齿，磨削量为e，此时，齿坯（4)的左齿面 已被加工至大齿向修形量齿轮（2)的左齿面，无需修形；齿坯（4)的左齿面的型线几移至 大齿向修形量齿轮（2)的左齿面的型线AD处； 对第二步热处理后的齿还（4)的右齿面进行磨齿及齿向修形，磨削量为e，齿向修形量 为d-c，此时，齿坯（4)的右齿面已被加工至大齿向修形量齿轮（2)的右齿面，齿坯（4)的右 齿面的型线KM移至大齿向修形量齿轮（2)的右齿面的型线BE处； (2) 当c多d时 对第二步热处理后的齿还（4)的左齿面进行磨齿及齿向修形，磨削量为e，齿向修形量 为c-d，此时，齿坯（4)的左齿面已被加工至大齿向修形量齿轮（2)的左齿面，齿坯（4)的左 齿面的型线NP移至大齿向修形量齿轮（2)的左齿面的型线AD处； 对第二步热处理后的齿坯（4)的右齿面进行磨齿，磨削量为e，无需修形；此时，齿坯 (4)的右齿面已被加工至大齿向修形量齿轮（2)的右齿面，齿坯（4)的右齿面的型线OQ移 至大齿向修形量齿轮（2)的右齿面的型线BE处。
3.根据权利要求2所述的大齿向修形量齿轮的加工方法，其特征在于，在第一步之前， 先选择符合大齿向修形量齿轮（2)的设计参数要求的齿轮毛坯，并将齿轮毛坯加工成可用 于滚齿的齿坯（4)。
【专利摘要】一种大齿向修形量齿轮及其加工方法，大齿向修形量齿轮上端面齿形的变位系数为x，上端面齿形的公法线为W，大齿向修形量齿轮距上端面距离为a处截面齿形的变位系数为xa、大齿向修形量齿轮距上端面距离为a处截面齿形的公法线为Wa，左齿面与分度圆圆柱面的交线为型线AD，右齿面与分度圆圆柱面的交线为型线BE；型线AD与上端面X的交点为点A，与下端面V的交点为点D；型线BE与上端面X的交点为点B，与下端面V的交点为点E；点F为点A沿着轴向U在下端面V上的投影；点G为点B沿着轴向U在下端面V上的投影；加工方法包括：第一步，对齿坯进行滚齿加工；还包括第二、三步。能够减少齿向磨削修形量，避免由磨齿量大而产生齿面硬度降低等缺陷。
【IPC分类】F16H55-17, B23P15-14
【公开号】CN104653749
【申请号】CN201410854562
【发明人】颜力, 刘忠伟, 文超
【申请人】南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月31日