一种渐开线齿轮齿廓修形方法、修形齿廓及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种渐开线齿轮齿廓修形方法，特征在于，该方其通过对相互啮合的主动轮和被动轮均进行齿顶修形，使齿轮的齿面和齿顶以形成的修形曲线过渡，该修形曲线既与齿面未修形的渐开线相切又与齿顶相切，以保证齿面的平滑过渡以及所述修形曲线与齿顶的平滑过渡，从而改善轮齿啮入啮出时的接触变形和接触应力。本发明还公开了利用上述方法得到的齿廓、齿轮以及该方法的应用。本发明保证了齿面的平滑过渡，又保证了修形曲线与齿顶的平滑过渡，这样既减小了齿轮的啮入啮出冲击，又保证了传动的平稳性，不仅有利于齿轮系统的减振降噪，而且延长了齿轮的使用寿命。
【专利说明】一种渐开线齿轮齿廓修形方法、修形齿廓及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种齿轮齿廓修形，特别涉及一种直齿齿轮的齿廓修形曲线。
【背景技术】
[0002]渐开线齿轮在传动中不可避免出现啮入啮出冲击、载荷突变、速度波动以及有不同阵型和频率组成的各阶振动，从而产生降低传动精度、缩短使用寿命、降低承载能力以及增大振动噪声的不良现象，从减小啮入啮出冲击和提高传动平稳性角度考虑，必须对齿轮进行齿廓修形。
[0003]齿廓修形，是指在啮合轮齿的顶部或根部附近适当地修正渐开线以用来补偿加工误差和弹性变形，避免或减轻啮入啮出时产生的载荷冲击。由于齿顶修形部位的齿形压力角比未修形时增大，也就是是增大了起始啮合点的啮合角，即增大了起始处啮合点的综合曲率半径。
[0004]齿轮修形的三要素:修形量、修形高度和修形曲线。修形量从最大值逐渐变化到零，其变化规律称为修形曲线，齿廓修形曲线主要有直线型和曲线形，修形曲线方程主要有Walker公式、日高、寺内、腾井公式和明川公式，但无论是直线修形还是以上修形曲线均无法保证修形曲线与未修形的渐开线以及修形曲线与齿顶相切，这样，齿轮在啮入时，从动轮的齿顶以钝角或者倒角与主动轮齿根接触，同时在齿面上滑动；啮出时主动轮的齿顶以钝角或者倒角与从动轮齿根接触，同时在齿面上滑动，在上述啮入啮出情况下，轮齿的接触应力和接触变形都比较大，同时齿轮传动平稳性较差。
[0005]中国专利CN201110298661.3公开了一种带鼓形的渐开线的修形曲线，其起始点与背锥面上当量渐开线起始点重合，终点与齿顶点重合，带鼓形的渐开线中央高出背锥面上当量渐开线最大垂直距离为鼓形修形量，这样在全齿高上进行修形，齿面平滑过渡，有效地降低啮合时动态载荷，改善了传动平稳性。但是，该方案中未能使修形曲线与齿顶进行平滑过渡，这样轮齿在啮入啮出时候的接触变形和接触应力仍未改善。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种渐开线齿轮齿廓修形方法，其通过对相互啮合的主动轮和被动轮均进行齿顶修形，使齿面和齿顶以三次曲线过渡，形成的修形曲线既与未修形的渐开线相切又与齿顶相切，既保证了齿面的平滑过渡又保证了修形曲线与齿顶的平滑过渡，从而大大改善轮齿啮入啮出时的接触变形和接触应力。
[0007]为实现上述发明目的，按照本发明的一个方面，提供一种渐开线齿轮齿廓修形方法，特征在于，该方法其通过对相互啮合的主动轮和被动轮均进行齿顶修形，使齿轮的齿面和齿顶以形成的修形曲线过渡，该修形曲线既与齿面未修形的渐开线相切又与齿顶相切，以保证齿面的平滑过渡以及所述修形曲线与齿顶的平滑过渡，从而改善轮齿啮入啮出时的接触变形和接触应力。[0008]作为本发明的改进，所述的修形曲线为三次曲线，该三次曲线的两端点分别落在齿轮齿面和齿顶上，从而使齿轮的齿面和齿顶以该三次曲线过渡，实现所述修形曲线分别与齿面和齿顶的平滑过渡。
[0009]作为本发明的改进，所述的修形曲线通过该修形曲线在齿面上的端点B和在齿顶上的端点E的坐标得到。
[0010]作为本发明的改进，所述修形曲线在齿面上的端点B和在齿顶上的端点E的坐标分别为:
[0011 ] xB = rb (cos α B+ a Bsin α B)，yB = rb (sin α B- a Bcos a B)
.[0012]
【权利要求】
1.一种渐开线齿轮齿廓修形方法，特征在于，该方法其通过对相互啮合的主动轮和被动轮均进行齿顶修形，使齿轮的齿面和齿顶以形成的修形曲线过渡，该修形曲线既与齿面未修形的渐开线相切又与齿顶相切，以保证齿面的平滑过渡以及所述修形曲线与齿顶的平滑过渡，从而改善轮齿啮入啮出时的接触变形和接触应力。
2.根据权利要求1所述的一种渐开线齿轮齿廓修形方法，其中，所述的修形曲线为三次曲线，该三次曲线的两端点分别落在齿轮齿面和齿顶上，从而使齿轮的齿面和齿顶以该三次曲线过渡，实现所述修形曲线分别与齿面和齿顶的平滑过渡。
3.根据权利要求1或2所述的一种渐开线齿轮齿廓修形方法，其中，所述的修形曲线通过该修形曲线在齿面上的端点B和在齿顶上的端点E的坐标得到。
4.根据权利要求3所述的一种渐开线齿轮齿廓修形方法，其中，所述修形曲线在齿面上的端点B和在齿顶上的端点E的坐标分别为:
xB = rb (cos α Β+α Bsin α Β)，yB = rb (sin α B- a Bcos α B)
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种渐开线齿轮齿廓修形方法，其中，所述的修形曲线可通过如下公式表示:
y = ax3+bx2+cx+d 式中，X e [xB, XE]，XB, Xe分别表示修形曲线在齿面上的端点B和在齿顶上的端点E的横坐标，X、Y所在的坐标系即齿廓渐开线的坐标系，a, b，c，d为系数。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种渐开线齿轮齿廓修形方法，其中，所述齿轮为内齿轮或外齿轮。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种渐开线齿轮齿廓修形方法，其中，所述齿轮为圆柱直齿轮、圆柱斜齿轮或圆锥齿轮。
8.一种渐开线齿轮齿廓，其利用上述权利要求1-7中任一项所述的修形方法修形后得到。
9.一种渐开线齿轮，其具有如权利要求8所述的齿廓。
10.权利要求1-7中任一项所述的渐开线齿轮齿廓修形方法在齿轮齿廓修形中的应用。
【文档编号】F16H55/08GK103821905SQ201410087456
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】胡友民, 樊继开, 吴波, 贾广飞, 谢锋云, 李延磊, 刘颉, 朱曾辉, 袁志鹏 申请人:华中科技大学