专利名称：一种齿形螺杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流体输送泵中的螺杆，尤其指一种螺杆泵中的齿形螺杆的技术领域。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为该齿形螺杆中的曲线abcde为螺杆径向截面上的齿形曲线，a、e在齿顶圆上，c、d在齿根圆上，曲线ae为齿顶圆的圆弧，曲线cd为齿根圆的圆弧，其特征在于所述曲线ab为延伸渐开线，曲线bc为延长摆线，曲线ed为延长摆线，所述螺杆的长度大于两个螺距的长度。
所述的延长摆线bc、ed的曲线形状相同，方向相反。
所述各曲线的形成方式如下(1)延长摆线ed的形成x＝Rsin2ψ-2rsinψy＝rcos2ψ-Rcos2ψρ=x2+y2]]>β=arccosρ2+4r2-R24rρ]]>ψ=arccos4r2+r2-ρ24Rr]]>φ＝β-ψ式中x、y-齿廓上任一点的直角坐标p、φ-齿廓上任一点的极坐标的矢径和转角R、R0、r-齿顶圆、齿根圆和节圆半径ψ-节圆II相对于节圆I的转角β-极径与两螺杆中心连线的夹角(2)延长摆线bc的形成x＝-Rsin(2ψ-φα)+2rsin(2ψ-φα)y＝-Rcos(2ψ-φα)+2rcos(2ψ-φα)φ＝ψ-βφα=π-12[cos-1ob2+4r2-R24r·ob-cos-14r2+R2-ob24Rr+tg(cos-1R0R)]]>-cos-1R0R-tg(cos-1R0ob)+cos-1R0ob]]]>ob=R02+(2r2-R02-R2-R02)2]]>式中φα-延伸渐开线ab与齿顶圆交点a处的极角ob-b处的极径(3)齿顶圆ae的形成R=x2+y2]]>(4)齿根圆cd的形成R0=x2+y2]]>(5)延伸渐开线ab的形成ρ=R0cosαcosγ]]>φα=tg(cos-1R0R)-cos-1R0R-φ=tgα-α]]>(φα≤φ<φα+tg(cos-1R0R)-cos-1R0R]]>式中α-延伸渐开线ab的压力角γ-螺杆的螺旋面的螺旋角与现有技术相比，本发明的优点在于由于采用了延伸渐开线与延长摆线结构，因此加工容易，便于批量生产；再者，还可以提高螺杆精度，使螺杆泵的泄漏量小，效率、压力高，运行平稳，噪声低；与三螺杆泵相比，只需一个螺距就可以自成密封腔，因此尺寸小，结构紧凑，且刚度高。
螺杆的结构形状参见
图1和图2，该齿形螺杆中的曲线abcde为螺杆径向截面上的齿形曲线，a、e在齿顶圆上，c、d在齿根圆上，曲线ae为齿顶圆的圆弧，曲线cd为齿根圆的圆弧，齿顶圆弧线ae一端a点和齿根圆弧线cd一端c点间由延伸渐开线ab和延长摆线bc两段组成，齿顶圆弧线ae另一端e点和齿根圆弧线cd另一端d点间由延长摆线ed组成，螺杆的头数n≥1，螺杆的长度大于两个螺距的长度。
参见图3，当螺杆7的节圆II沿螺杆6的节圆I作纯滚动时，螺杆7上与螺杆6中的e点对应点e′的轨迹即为延长摆线ed，而与螺杆6中的a点对应点a′的轨迹即为延长摆线bc，延长摆线bc和ed的曲线形状相同，方向相反，各段齿形曲线形成原方式如下(1)延长摆线ed的形成x＝Rsin2ψ-2rsinψy＝rcos2ψ-Rcos2ψρ=x2+y2]]>β=arccosρ2+4r2-R24rρ]]>ψ=arccos4r2+r2-ρ24Rr]]>φ＝β-ψ式中x、y-齿廓上任一点的直角坐标p、φ-齿廓上任一点的极坐标的矢径和转角R、R0、r-齿顶圆、齿根圆和节圆半径ψ-节圆II相对于节圆I的转角β-极径与两螺杆中心连线的夹角
(2)延长摆线bc的形成x＝-Rsin(2ψ-φα)+2rsin(2ψ-φα)y＝-Rcos(2ψ-φα)+2rcos(2ψ-φα)φ＝ψ-βφα=π-12[cos-1ob2+4r2-R24r·ob-cos-14r2+R2-ob24Rr+tg(cos-1R0R)]]>-cos-1R0R-tg(cos-1R0ob)+cos-1R0ob]]]>ob=R02+(2r2-R02-R2-R02)2]]>式中φα-延伸渐开线ab与齿顶圆交点a处的极角ob-b处的极径(3)齿顶圆ae的形成R=x2+y2]]>(4)齿根圆cd的形成R0=x2+y2]]>(5)延伸渐开线ab的形成ρ=R0cosαcosγ]]>φα+tg(cos-1R0R)-cos-1R0R-φ=tgα-α]]>(φα≤φ<φα+tg(cos-1R0R)-cos-1R0R]]>式中α-延伸渐开线ab的压力角γ-螺杆的螺旋面的螺旋角延长摆线bc和延伸渐开线ab的交点b，实际上就是两螺杆延伸渐开线啮合的起始点，如给定顶圆半径R和根圆半径R0，便可确定b点的极径ob，由延伸渐开线和延长摆线的性质，曲线abc在极坐标中的夹角，即∠aoc便可求得，根据啮合的要求，顶圆圆弧ea和根圆圆弧cd的弧度必须相等，因此，图1中的齿形曲线abcde是唯一的。
两螺杆对应的啮合关系为螺杆7齿顶圆a′e′对应的啮合曲线是螺杆6的齿根圆cd，点a′对应于延长摆线bc，延伸渐开线a′b′对应于延伸渐开线ab，齿根圆c′d′对应于齿顶圆ae，点e′对应于延长摆线ed。反之，，点a对应于延长摆线b′c′，齿根圆cd对应于齿顶圆a′e′，点e对应于延长摆线e′d′。
参见图4和图5，当两螺杆相对滚动时，螺杆7就会在螺杆6上形成空间啮合曲线1-2-3-4-5，其中3-4是平行于轴线的直线，1-2实际上是一对延伸渐开线斜齿轮的啮合曲线，2-3和4-5均是半径为R的螺旋线。同样，螺杆6也会在螺杆7上形成相应的啮合曲线，由于滚动是连续的，两条啮合曲线阻断了泵的输入腔和输出腔，且不断地向前推进，从而产生压力流体。
上述一对啮合曲线的形成需要一个螺距长度，为了使输入腔和输出腔在整个运行过程中始终隔离，在一对啮合曲线中断前，必须形成另一对啮合曲线，因此，整个螺杆的长度应大于两个螺距。
本发明除了上述实施例以外，应用本原理也可制成单头螺杆或多头螺杆，以形成三螺杆及多螺杆泵，还可以具有齿轮啮合组合的形式，如内啮合、相交轴运动等，制成可以满足不同场合使用的许多种类的泵。
权利要求
1.一种齿形螺杆，曲线abcde为螺杆径向截面上的齿形曲线，a、e在齿顶圆上，c、d在齿根圆上，曲线ae为齿顶圆的圆弧，曲线cd为齿根圆的圆弧，其特征在于所述曲线ab为延伸渐开线，曲线bc为延长摆线，曲线ed为延长摆线，所述的螺杆的长度大于两个螺距的长度。
2.根据权利要求1所述的齿形螺杆，其特征在于所述的延长摆线bc、ed的曲线形状相同，方向相反。
3.根据权利要求1所术的齿形螺杆，其特征在于所述各曲线的形成方式如下(1)延长摆线ed的形成x＝Rsin2ψ-2rsinψy＝rcos2ψ-Rcos2ψρ=x2+y2]]>β=arccosρ2+4r2-R24rρ]]>ψ=arccos4r2+r2-ρ24Rr]]>φ＝β-ψ式中x、y-齿廓上任一点的直角坐标p、φ-齿廓上任一点的极坐标的矢径和转角R、R0、r-齿顶圆、齿根圆和节圆半径ψ-节圆II相对于节圆I的转角β-极径与两螺杆中心连线的夹角(2)延长摆线bc的形成x＝-Rsin(2ψ-φα)+2rsin(2ψ-φα)y＝-Rcos(2ψ-φα)+2rcos(2ψ-φα)φ＝ψ-βφα=π-12[cos-1ob2+4r2-R24r·ob-cos-14r2+R2-ob24Rr+tg(cos-1R0R)]]>-cos-1R0R-tg(cos-1R0ob)+cos-1R0ob]]]>ob=R02+(2r2-R02-R2-R02)2]]>式中φα-延伸渐开线ab与齿顶圆交点a处的极角ob-b处的极径(3)齿顶圆ae的形成R=x2+y2]]>(4)齿根圆cd的形成R0=x2+y2]]>(5)延伸渐开线ab的形成ρ=R0cosαcosγ]]>φα+tg(cos-1R0R)-cos-1R0R-φ=tgα-α]]>(φα≤φ<φα+tg(cos-1R0R)-cos-1R0R]]>式中α-延伸渐开线ab的压力角γ-螺杆的螺旋面的螺旋角
全文摘要
一种齿形螺杆,涉及一种螺杆泵中的齿形螺杆的技术领域,该齿形螺杆的曲线abcde为螺杆径向截面上的齿形曲线,a、e在齿顶圆上,c、d在齿根圆上,曲线ae为齿顶圆的圆弧,曲线cd为齿根圆的圆弧,所述曲线ab为延伸渐开线,曲线bc为延长摆线,曲线ed为延长摆线。由于采用了延伸渐开线与延长摆线结构,因此加工容易,便于批量生产;再者,还可以提高螺杆精度,使螺杆泵的泄漏量小,效率、压力高,运行平稳,噪声低;与三螺杆泵相比,只需一个螺距就可以自成密封腔,因此尺寸小,结构紧凑,且刚度高,可用于单头、双头及多头螺杆泵。
文档编号F04C2/00GK1363771SQ02110838
公开日2002年8月14日 申请日期2002年2月8日 优先权日2002年2月8日
发明者陈行 申请人:冯嫩妙, 陈行, 阎新铎