本发明涉及一种单圆弧齿轮，属于齿轮传动技术领域。
背景技术：
与渐开线齿轮相比，在几何尺寸相同的情况下，圆弧齿轮的当量曲率半径比渐开线齿轮的当量曲率半径大数十倍，其接触应力将大幅度下降，接触强度将大大提高。因此，圆弧齿轮是一种比渐开线齿轮承载能力更高，使用寿命更长的动力传动齿轮。
圆弧齿轮分为单圆弧齿轮和双圆弧齿轮。单圆弧齿轮的齿形特征是其工作齿廓为一段圆弧，一个齿轮上的轮齿做成凸齿，另一个齿轮上的轮齿做成凹齿；双圆弧齿轮的齿形特征是其工作齿廓为两段圆弧，一个齿轮上的轮齿齿廓，节圆外为凸形齿廓，节圆以内为凹形齿廓。
现有技术中，单圆弧齿轮的凸齿圆弧齿廓在节圆以外，凹齿圆弧齿廓在节圆以内；当主动齿轮轮齿为凸圆弧齿廓时，为节点后啮合传动；当轮齿为凹圆弧齿廓的齿轮为主动轮时，则为节点前啮合传动；因此，现有技术中一对单圆弧齿轮传动只有一种啮合传动特性，其主要缺点是：啮合传动时两轮齿齿廓接触线较短，轮齿上的接触点较少，虽比渐开线齿轮传动承载能力高使用寿命长，但其承载能力和使用寿命仍然受到一定的限制。
技术实现要素：
本发明的目在于：提供一种单圆弧齿轮，两轮啮合传动时不管主动齿轮的轮齿是凸圆弧齿廓还是凹圆弧齿廓，均同时具有节点前和节点后两种啮合传动特性，在几何尺寸相同的情况下，显著增加凸齿与凹齿啮合传动时两轮齿齿廓接触线的长度和轮齿上的接触点，使其承载能力和使用寿命得到进一步的提高，以克服现有技术存在的不足。
本发明的技术方案：一种单圆弧齿轮，包括工作齿廓为一段圆弧的凸齿和凹齿，所述凸齿圆弧齿廓和凹齿圆弧齿廓是一段既在节点内又在节点外的圆弧。
进一步，所述凸齿节点处压力角α＝20°；凸齿齿顶高ha1＝(0.8～1)mn，凸齿齿根高hf1＝(1.05～1.25)mn；圆弧半径ρa＝2.25mn，齿宽方向圆心偏移量la＝ρacosαc-sc/2，齿高方向圆心偏移量ef＝ρasinαc-pc；凸齿节点处齿厚sa＝πmn/(2.1～2.2)；凸齿齿根圆半径rg＝0.38mn。
进一步，所述凹齿齿顶高ha2＝(1.05～1.25)mn，凹齿齿根高hf2＝(0.8～1)mn；凹齿节点处齿槽宽wf＝πmn/2。
进一步，所述凹齿圆弧齿廓的半径略大于凸齿圆弧齿廓的半径，凸齿与凹齿啮合传动时接触点pc的范围为-pf≤pc≤pa，上接触点与节点距离pa＝(0.6～0.8)mn；下接触点与节点距离pf＝(0.4～0.6)mn。
上述式中mn为法面模数，αc与sc分别代表接触点处的压力角与齿厚。
由于采用了上述技术方案，本发明的优点在于：本发明单圆弧齿轮的凸齿圆弧齿廓和凹齿圆弧齿廓是一段既在节点内又在节点外的圆弧，凸齿与凹齿啮合时上接触点位于节点以外，下接触点位于节点以内；两轮啮合传动时不管主动齿轮的轮齿是凸圆弧齿廓还是凹圆弧齿廓，均同时具有节点前和节点后两种啮合传动特性；在几何尺寸相同的情况下，凸齿与凹齿啮合传动时两轮齿齿廓接触线的长度和轮齿上的接触点显著增加，其承载能力和使用寿命得到进一步的提高。
附图说明
图1是本发明单圆弧齿轮凸齿法向齿廓的结构示意图；
图2是本发明单圆弧齿轮凹齿法向齿槽的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的实施例：单圆弧齿轮的结构示意图如图1及图2所示，包括工作齿廓为一段圆弧的凸齿和凹齿，所述凸齿圆弧齿廓和凹齿圆弧齿廓是一段既在节点内又在节点外的圆弧。所述凸齿节点处压力角α＝20°；凸齿齿顶高ha1＝(0.8～1)mn，凸齿齿根高hf1＝(1.05～1.25)mn；圆弧半径ρa＝2.25mn，齿宽方向圆心偏移量la＝ρacosαc-sc/2，齿高方向圆心偏移量ef＝ρasinαc-pc；凸齿节点处齿厚sa＝πmn/(2.1～2.2)；凸齿齿根圆半径rg＝0.38mn。所述凹齿齿顶高ha2＝(1.05～1.25)mn，凹齿齿根高hf2＝(0.8～1)mn；凹齿节点处齿槽宽wf＝πmn/2。所述凹齿圆弧齿廓的半径略大于凸齿圆弧齿廓的半径，凸齿与凹齿啮合传动时接触点pc的范围为-pf≤pc≤pa，上接触点与节点距离pa＝(0.6～0.8)mn；下接触点与节点距离pf＝(0.4～0.6)mn。上述式中mn为法面模数，αc与sc分别代表接触点处的压力角与齿厚。
本发明单圆弧齿轮的凸齿圆弧齿廓和凹齿圆弧齿廓是一段既在节点内又在节点外的圆弧，凸齿与凹齿啮合时上接触点位于节点以外，下接触点位于节点以内；两轮啮合传动时不管主动齿轮的轮齿是凸圆弧齿廓还是凹圆弧齿廓，均同时具有节点前和节点后两种啮合传动特性；在几何尺寸相同的情况下，凸齿与凹齿啮合传动时两轮齿齿廓接触线的长度和轮齿上的接触点显著增加，其承载能力和使用寿命得到进一步的提高。