一种双圆弧齿轮的制作方法

本发明涉及齿轮技术领域，特别是一种双圆弧齿轮。

背景技术

圆弧齿轮是点啮合斜齿轮，其传动的连续性由其轴向重叠系数≥1来保证。它们的基本齿廓是以凸圆弧为齿顶，以凹圆弧为齿根，齿顶圆弧与齿根圆弧之间用直线或凹圆弧相连。这种齿轮被滚切出来后，直线连接线所对应的齿廓为渐开线齿廓；以凹圆弧为连接线的，其对应的是齿廓有一个凹坑。为了加工出这个凹坑，滚刀上有一个突出的圆弧刀刃。后者的典型代表是国家标准gb12795-1991《双圆弧圆柱齿轮基本齿廓》所规定的分阶式双圆弧齿轮(如图1)，分阶式双圆弧齿轮的承载能力比渐开线齿轮提高40％。多年的实用证明分阶式双圆弧齿轮有如下不足：1)凹坑不仅削薄了齿厚，导致了凹陷处断齿事故的发生，而且损失了原本能承担载荷约10％的渐开线齿廓。2)降低了传动效率，从弹性动压油膜的角度来研究分阶式齿廓，其油膜压力曲线如图2(a)所示，二个分散的油膜共有四个泄漏点，油膜压力曲线的面积小。包含渐开线齿轮的双圆弧齿轮所形成的油膜如图2(b)所示，油膜只有二个泄漏点，油膜压强曲线的面积远大于图2(a)。油膜的压力曲线面积大，说明油膜压力大，意味着齿面间的油膜厚、摩擦小、传动效率高、寿命长、可靠性高；3)降低了传动平稳性，由于被挖去的部分实质上是渐开线斜齿轮，它既有端面重叠系数也有轴向重叠系数。它参与啮合会增大双圆弧齿轮的重叠系数与传动平稳性，并且降低噪声。现用的分阶式双圆弧齿轮综合考虑了弯曲强度、接触强度和滚刀寿命等诸多因素，经过各种测试和实际使用的考验，证明是一个优秀的设计。为改进和提高双圆弧齿轮提供了经验和依据。

跑合是双圆弧齿轮必不可少的工艺流程。但是带有渐开线齿廓的双圆弧齿轮，在跑合过程中渐开线齿廓部分容易出现点蚀。

产生点蚀的原因在于双圆弧齿廓是承载载荷的主体，它的承载能力是在跑合过程中逐步形成的。在跑合的初期，圆弧齿的承载能力尚未形成时，载荷的大部分落到了渐开线齿廓上，超过了渐开线齿廓的承载能力，从而导致了它的点蚀。

针对这种情况，为了避免其渐开线齿廓在跑合过程中产生点蚀，令加工该齿廓的滚刀的直线刀刃向外平移(凸出)(如图3)，这样所加工的双圆弧齿轮的渐开线齿廓内凹，跑合时渐开线齿廓因内凹而不啮合，从而达到避免产生点蚀的目的。滚刀直线刀刃向外平移的量为大小两个齿轮跑合总量的一半,由于要用同一把滚刀加工大小两个齿轮,这种跑合余量均分,是唯一的选择。但是在实践中发现上述技术有两点不足：1)由于双圆弧齿轮的跑合，特别是大模数、硬齿面的跑合，是一个长时间、耗费大量动力资源的高成本工艺；2)在实际跑合过程中，在余量均分的情况下，小齿轮往往已经跑合好了，而大齿轮尚未跑合好，说明跑合量均分是不合理的。上述的两个不足可以用电火花跑合技术來解决。

数拾年前,汽车行业为了解决其渐开线齿轮跑合时间长、能耗大的问题而采用电火花跑合。由于电火花跑合的优势明显，很快就被生产分阶式双园弧齿轮的企业釆用。

电火花跑合的原理是：啮合副在小载荷下运转时，齿面间会形成薄的油膜。此时在啮合副间施加一定的脉冲电压后，在油膜最薄、亦即齿轮误差最大处，油膜会被击穿而产生电火花，将该处熔融。跑合过程结束后，齿轮表面硬度比原淬火齿面高hrc2～3；软齿面齿轮其齿面硬度也能达到hrc40；啮合副的噪音也有所下降。

修磨分阶式双圆弧滚刀，可以加工出带渐开线齿廓的双圆弧齿轮，该齿轮可提高10％左右的承载能力，并令传动效率和齿轮寿命均有所提高。虽然渐开线齿廓在电火花跑合过程中不发生点蚀，但是实践证明其工作时依然发生点蚀，因此有必要针对齿轮渐开线齿廓进行改良。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种双圆弧齿轮。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种双圆弧齿轮，包括依次分布在齿轮上的轮齿，每个轮齿的基本齿廓包括齿顶的凸圆弧和齿根的凹圆弧，所述凸圆弧通过直线段与凹圆弧连接，所述直线段与凸圆弧、凹圆弧相交，所述直线段与凸圆弧的交点至齿轮节圆d的距离h1小于直线段与凹圆弧的交点至齿轮节圆d的距离h2。

作为一个优选项，所述直线段与齿轮节圆d的夾角α为60°～75°。

作为一个优选项，齿轮表面经过电火花跑合加工处理。

本发明的有益效果是：通过直线段所展成加工的齿廓作为渐开线的设计，由于渐开线的参与啮合，因而提高齿轮的承载能力、传动效率、传动平稳性及寿命，此外配合电火花跑合来避免其中的渐开线齿廓在跑合过程中的点蚀。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是原有技术分阶式双圆弧齿轮的结构示意图；

图2是原有技术油膜压力曲线示意图；

图3是原有技术另一种齿轮的结构示意图；

图4是本发明的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中会涉及一些特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明创造仍可实现，即所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员可更有效的介绍他们的工作本质。

参照图4，一种双圆弧齿轮，包括依次分布在齿轮上的轮齿，每个轮齿的基本齿廓包括齿顶的凸圆弧1和齿根的凹圆弧2，所述凸圆弧1通过直线段3与凹圆弧2连接，所述直线段3与凸圆弧1、凹圆弧2相交，所述直线段3与凸圆弧1的交点至齿轮节圆d的距离h1小于直线段3与凹圆弧2的交点至齿轮节圆d的距离h2。其中上述的直线段3所展成加工的齿廓是渐开线。直线段3(渐开线齿廓)参与啮合，能增加约10％的承载能力，还因为渐开线齿廓实质上是一个斜齿轮，既有轴向重叠系数也有端面重叠系数，同时参与啮合令整个齿轮的传动更加平稳。

所述直线段3与齿轮节圆d的夾角α为60°～75°。齿轮表面经过电火花跑合加工处理，改进分阶式双圆弧齿轮的齿廓，和开发带有渐开线齿廓的新型优质齿廓。

电火花跑合时，阳极跑合量大于阴极跑合量；而且可以方便的变换极性，调节跑合量，使大小齿轮都能满意地跑合，不存在跑合余量的富余或不足。因电火花跑合时，齿轮副不相互接触，负荷特别小，不致于引起双园弧齿轮中的渐开线齿廓的点蚀。

根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。

该齿廓的跑合采用电火花跑合技术。如前所述，在电火花跑合过程中，大小两个齿轮之间始终隔着一层油膜，两齿轮并不接触，当然不可能产生其渐开线齿廓的点蚀问题。与前述的切线型双圆弧齿廓的跑合技术相比，除了有节能省时的优势外，也不存在跑合余量不足或过剩的麻烦。因为电火花跑合时，被熔融得多的是接通电源正极的大齿轮。此外，根据实际情况可以更换齿轮的电源极性，以保证大小两个齿轮都能在预置的余量内跑合完毕。

实践证明，电火花跑合技术既有节能省时的优势，又有避免点蚀的优点，在本技术中利用电火花跑合技术来改进分阶式双圆弧齿轮的齿廓，令其增加渐开线齿廓，且有效避免其渐开线齿廓产生点蚀问题。