专利名称：基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮及其啮合副的制作方法
技术领域：
本发明属于齿轮传动技术领域，具体的涉及一种基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮及其啮合副。
背景技术：
齿轮是装备制造业中典型的关键基础件，广泛应用于生产实践中。在机械传动中，共轭啮合副往往决定着齿轮传动的性能。目前的齿轮啮合副主要存在线接触和点接触两种啮合制的齿轮传动形式一般说来线接触情况下啮合副齿面间滑动率大，齿面磨损严重并易产生热量和功耗，会降低传动效率；而点接触齿轮的主要特点就是因其近似纯滚啮合可大幅降低其滑动率，渐开线齿轮和圆弧齿轮分别是其中具有突出优点的代表。渐开线齿轮传动由于其中心距的可分性以及制造、测量方便等许多优点得到了广泛的应用，但也存在相对滑动速度较大、承载能力差等缺点，影响了传动性能。为了克服渐 开线齿轮传动的缺点，逐渐开展了对凸凹齿面相啮合的斜齿轮传动方案的研究。圆弧齿轮是以凹凸圆弧齿廓点接触形式传动的，具有较高的接触强度和承载能力，传动过程啮合面易形成动压油膜接近纯滚，传动效率高，且具有良好的跑合性，使用寿命长等特点，广泛应用于起重运输机械、矿山、冶金、化工、纺织等工业领域。但是圆弧齿轮啮合点之间的距离及位置对传动平稳性、承载能力均有一定的影响，存在着对中心距敏感、轴向力作用、齿根弯曲强度低等缺点，阻碍了承载能力和传动精度的提高，难以满足一些重要领域对圆弧齿轮传动的要求。有鉴于此，本发明旨在探索一种高性能的齿轮啮合副，该啮合副具有齿面间滑动率小、接触强度大且承载能力高、无轴向力作用和跑合性能良好的优点，能够满足高速、重载、大功率及高效率的传动要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮及其啮合副,该齿轮啮合副具有齿面间滑动率小、接触强度大且承载能力高的优点，能够满足高速、重载、大功率及高效率的传动要求。要实现上述技术目的，本发明首先公开了一种基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮，该齿轮的齿廓曲线为圆弧，且所述齿廓曲线上由啮合点构成的接触曲线的曲线方程为
权利要求
1.一种基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮，其特征在于该齿轮的齿廓曲线为圆弧，且所述齿廓曲线上由啮合点构成的接触曲线的曲线方程为 χ = Χ(θ) I V = Υ(θ) θ,<θ< θ, [z=fm 式中，θ为曲线参数角；θ” θ2为接触线取值范围，即齿廓啮入点处对应的曲线参数角到啮出点处对应的曲线参数角；齿廓曲面的圆心构成的圆心曲线为接触曲线沿齿廓曲面公法线方向的等距曲线，且圆心曲线的曲线方程为 丄nr XH =廿P·卜、7 φζ+η;+η-ζ 丄 V \y,=y±p· I 2 2 2 /7 A=Z 土.........,...................7φι； +η;+ηζ 式中，P为弧齿廓曲面的曲率半径；nx，ny，nz分别是法矢η在齿轮坐标系下沿坐标轴线方向的分解法向量，η是接触曲线Γ在啮合点处沿给定接触角方向的法矢。
2.根据权利要求I所述基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮，其特征在于齿轮的齿廓曲面为球心沿所述圆心曲线运动的球族管状包络面，其方程分别为'丄 V% =χ±ρ· ,= + P cos φ cos a γ yz = ν±ρ· I................................................[——= + ρ cos φ sin a < " φ^-+η；+η2ζ,K ζτ = z土ρ· --—...................................................+ psmtp ψ>1 +K +κ Φ(θ,φΜ)^( \ο,ι\φ,ι\(,) = 0 式中，炉，α为球族参数，且满足0<炉<2疋，0彡α彡2 π。
3.根据权利要求I或2所述基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮，其特征在于所述接触曲线为呈轴对称的对称曲线，且所述接触曲线平滑过渡。
4.根据权利要求3所述基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮，其特征在于所述接触曲线为空间螺旋线，其螺旋角由两端向对称中心处逐渐变化，且位于对称中心处的螺旋角为O。
5.一种基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮啮合副，其特征在于包括相互点接触啮合的齿轮I和齿轮II，所述齿轮I齿廓曲面上由啮合点构成的接触曲线^与所述齿轮II齿廓曲面上由啮合点构成的接触曲线Γ2为共轭曲线； 所述接触曲线F1的曲线方程为
6.根据权利要求5所述基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮啮合副，其特征在于所述齿轮I和齿轮II的齿廓曲线均为圆弧，所述齿轮I齿廓曲面的圆心构成的圆心曲线r ’!为接触曲线r i沿齿廓曲面公法线方向的等距曲线；所述齿轮II齿廓曲面的圆心构成的圆心曲线r’2为接触曲线「2沿齿廓曲面公法线方向的等距曲线。
7.根据权利要求6所述基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮啮合副，其特征在于所述齿轮I和齿轮II的齿廓曲线分别为凸圆弧和凹圆弧； 所述齿轮I的圆心曲线r’i的曲线方程为 , 所述齿轮II的圆心曲线Γ’2的曲线方程为
8.根据权利要求7所述基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮啮合副，其特征在于所述齿轮I的齿廓曲面Σ 球心沿所述圆心曲线「^运动的球族管状包络面，其方程为
9.根据权利要求5-8任一项所述基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮啮合副，其特征在于所述接触曲线^为呈轴对称的对称曲线，且所述接触曲线^平滑过渡；所述接触曲线Γ2为与所述接触曲线^共轭并呈轴对称的对称曲线，且所述接触曲线Γ2平滑过渡。
10.根据权利要求9所述基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮啮合副，其特征在于所述接触曲线为空间螺旋线，其螺旋角由两端向对称中心处逐渐变化，且位于对称中心处的螺旋角为O。
全文摘要
本发明公开了一种基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮及其啮合副，包括相互点接触啮合的齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ，所述齿轮Ⅰ齿廓曲面上由啮合点构成的接触曲线Γ1与所述齿轮Ⅱ齿廓曲面上由啮合点构成的接触曲线Γ2为共轭曲线。本发明基于曲线共轭的对称弧面共轭曲线齿轮啮合副，组成啮合副的齿轮Ⅰ接触曲线Γ1与齿轮Ⅱ接触曲线Γ2互为共轭曲线，齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ之间的啮合点沿着接触曲线移动；该啮合副继承了点接触啮合的特点，并且点接触的齿廓具有高的接触强度，接触传动过程沿轴向接近纯滚，传动效率高；在同传动比、同中心距条件下可实现小齿数、大模数的选择确定，能够满足高速、重载、大功率及高效率的传动要求，具有广阔的应用前景。
文档编号F16H55/17GK102853054SQ20121036597
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者陈兵奎, 梁栋, 陈毅, 华成丽, 梁宏利, 康传章 申请人:重庆大学