一种具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及齿轮领域，特别是涉及一种具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮。
【背景技术】
[0002] 渐开线斜齿圆柱齿轮运行平稳，承载能力强，在机械设备中有广泛的应用。渐开线 齿轮端面齿槽两侧的齿廓曲线是对称的渐开线，在对称载荷下，渐开线齿轮产生的塑性变 形很小；然而在使用过程中，绝大多数情况下齿槽两侧的载荷不对称。在不对称载荷下，塑 性变形朝受压侧积累，随着轮齿塑性变形累积，齿廓曲线偏离正确渐开线的偏离量越来越 多，使齿轮传递动力和运动的精度下降，强度降低。在不对称载荷下，渐开线齿轮没有抵消 塑性变形和纠正齿廓的能力。然而，如果对渐开线进行适当的偏移，其结果就相当于预先给 予了渐开线齿轮一定的变形量，这部分偏移量会抵消使用过程中由于不对称载荷产生的塑 性变形，使齿廓逐渐接近理论渐开线。
【发明内容】
[0003] 本实用新型是为了解决现有技术中的不足，提供一种对原有渐开线齿形进行调 整，修正了使用过程中的齿廓偏移，中和了齿轮工作过程中产生的塑性变形的具有抗变形 能力的斜齿圆柱齿轮。
[0004] 本实用新型抗一种具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮的技术方案是：
[0005] -种具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮，齿槽两侧齿面曲线均为三次样条曲线，两 侧的所述三次样条曲线相对于通过齿轮中心点的任意直线非对称，通过所述中心点的垂直 线为极轴，所述齿面曲线上的任意节点K与中心点的连线为极径，所述极轴与所述极径之 间形成的夹角为极角；所述节点K的极径满足方程（I)，所述节点K在受拉侧的极角满足方 程（II)、所述节点K在受压侧的极角方程满足（III);所述齿槽两侧的齿根曲线为光滑连续 曲线，所述三次样条曲线满足方程（IV);所述方程（I)、（II)、（III)和（IV)如下：
[0006]
[0007]
[0008]
[0009]
[0010] 其中，Δ Θ为设计参数，由测量变形量决定，^为齿轮压力角，m为齿轮模数，z为 齿轮齿数，ακ(χ)、βκ(χ)为标准三次埃尔米特插值基函数。
[0011] 所述齿根曲线相对于任意轴线均不对称。
[0012] 所述受拉侧的齿根部曲线的综合曲率半径大于或等于所述受压侧齿根曲线综合 曲率半径的1. 05倍。
[0013] 本实用新型的一种具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮，齿槽两侧齿面曲线均为三次 样条曲线，两侧的所述三次样条曲线相对于通过齿轮中心点的任意直线非对称，通过所述 中心点的垂直线为极轴，所述齿面曲线上的任意节点K与中心点的连线为极径，所述极轴 与所述极径之间形成的夹角为极角；所述节点K的极径满足方程（I)，所述节点K在受拉侧 的极角满足方程（II)、所述节点K在受压侧的极角方程满足（III);所述齿槽两侧的齿根曲 线为光滑连续曲线，所述三次样条曲线满足方程（IV);所述方程（I)、（II)、（III)和（IV) 如下：
[0014]
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[0016]
[0017]
[0018] 其中，Λ Θ为设计参数，由测量变形量决定，^为齿轮压力角，m为齿轮模数，z为 齿轮齿数，ακ(χ)、βκ(χ)为标准三次埃尔米特插值基函数。
[0019] 首先设计标准渐开线斜齿圆柱齿轮为参照齿轮，根据标准渐开线斜齿圆柱齿轮在 工作过程中的塑性变形量，设计参数△ Θ，再根据方程（I)、（II)、（III)和（IV)，选取节 点，连接满足方程的各个节点形成本申请的具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮。这样，在齿面 工作区，齿面曲线一定程度的偏移渐开线，具有变形余量，随不对称载荷设计的塑性变形积 累，齿面工作区部分的齿形逐渐趋近理论渐开线齿形，修正使用过程中的齿廓偏移，中和了 齿轮工作过程中产生的塑性变形，提高了抗变形能力。同时，降低了齿轮磨损而造成的损 失，降低了生产成本。
【附图说明】
[0020] 图1是本实用新型一种具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮的节点在受拉侧和受压 侧的极角劫和好示意图
[0021] 图2是本实用新型一种具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮的齿廓和齿根示意图受 拉侧节点和受压侧节点示意图
[0022] 图3是本实用新型一种具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮的的三次样条曲线示意 图
[0023] 图4是本实用新型一种具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮与渐开线齿轮对比示意 图
[0024] 图号说明
[0025] L···参照齿轮的齿面曲线2…具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮的齿面曲线3··· 参照齿轮上节点的极角 4…具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮的受拉侧节点的极角 5… 具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮的受压侧节点的极角 6…受拉侧节点 7…受压侧节点 8…齿根曲线9…三次样条曲线
【具体实施方式】
[0026] 下面结合具体实施例对本实用新型一种具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮进行进 一步说明，其中OX为极轴，O为中心点。
[0027] 如图1-4, 一种具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮，齿槽两侧齿面曲线均为三次样条 曲线，两侧的所述三次样条曲线相对于通过齿轮中心点的任意直线非对称，通过所述中心 点的垂直线为极轴，所述齿面曲线上的任意节点K与中心点的连线为极径，所述极轴与所 述极径之间形成的夹角为极角；所述节点K的极径满足方程（I)，所述节点K在受拉侧的极 角满足方程（II)、所述节点K在受压侧的极角方程满足（III);所述齿槽两侧的齿根曲线为 光滑连续曲线，所述三次样条曲线满足方程（IV);所述方程（I)、（II)、（III)和（IV)如下：
[0028]
[0029]
[0030]
[0031]
[0032] 其中，Λ Θ为设计参数，由测量变形量决定，^为齿轮压力角，m为齿轮模数，z为 齿轮齿数，ακ(χ)、βκ(χ)为标准三次埃尔米特插值基函数。
[0033] 首先设计标准渐开线斜齿圆柱齿轮为参照齿轮，根据标准渐开线斜齿圆柱齿轮在 工作过程中的塑性变形量，设计参数△ Θ，再根据方程（I)、（II)、（III)和（IV)，选取节点， 连接满足方程的各个节点形成本申请的具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮。其中，参照齿轮 与同一圆相交的两侧的节点的极角相等，而三次样条曲线与同一圆相交的受拉侧节点的极 角和受压侧节点的极角并不相等，这样，在齿面工作区，齿面曲线一定程度的偏移渐开线， 具有变形余量，随不对称载荷设计的塑性变形积累，齿面工作区部分的齿形逐渐趋近理论 渐开线齿形，修正使用过程中的齿廓偏移，中和了齿轮工作过程中产生的塑性变形，提高了 抗变形能力。同时，降低了齿轮磨损而造成的损失，降低了生产成本。
[0034] 参见附图1-4,本实用新型的一种反变形的斜齿渐开线圆柱齿轮在上述技术方案 的基础上，可以是：所述齿根曲线相对于任意轴线均不对称。这样，由于所受到载荷的不对 称，齿根曲线也非对称设置，才能在使用中逐渐接近正常未变形的齿根曲线，以提高齿轮的 抗变形能力。进一步的技术方案可以是：所述受拉侧的齿根部曲线的综合曲率半径大于或 等于所述受压侧齿根曲线综合曲率半径的1. 05倍。由于在使用中，齿根一侧综合曲率半径 的增加必然伴随另一侧的减小，因此，设置成受拉侧的齿根部曲线的综合曲率半径大于或 等于所述受压侧齿根曲线综合曲率半径的1. 05倍，能够更好的在相互啮合中使得齿轮接 近原渐开线齿轮，提高了齿轮的使用寿命，降低了生产成本。
[0035] 上述仅对本实用新型中的一种具体实施例加以说明，但并不能作为本实用新型的 保护范围，凡是依据本实用新型中的设计精神所作出的等效变化或修饰，均应认为落入本 实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮，其特征在于：齿槽两侧齿面曲线均为三次样 条曲线，两侧的所述三次样条曲线相对于通过齿轮中心点的任意直线非对称，通过所述中 心点的垂直线为极轴，所述齿面曲线上的任意节点K与中心点的连线为极径，所述极轴与 所述极径之间形成的夹角为极角；所述节点K的极径满足方程（I)，所述节点K在受拉侧的 极角满足方程（II)、所述节点K在受压侧的极角方程满足（III);所述齿槽两侧的齿根曲线 为光滑连续曲线，所述三次样条曲线满足方程（IV);所述方程（I)、（II)、（III)和（IV)如 下：其中，△ 0为设计参数，由测量变形量决定，at为齿轮压力角，m为齿轮模数，z为齿轮 齿数，aK(x)、0K(X)为标准三次埃尔米特插值基函数。2. 根据权利要求1所述的一种具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮，其特征在于：所述齿 根曲线相对于任意轴线均不对称。3. 根据权利要求2所述的一种具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮，其特征在于：所述 受拉侧的齿根曲线的综合曲率半径大于或等于所述受压侧齿根曲线综合曲率半径的1. 05 倍。
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮，齿槽两侧齿面曲线均为三次样条曲线，两侧的所述三次样条曲线相对于通过齿轮中心点的任意直线非对称。对原有渐开线齿形进行调整，修正了使用过程中的齿廓偏移，中和了齿轮工作过程中产生的塑性变形的具有抗变形能力的斜齿圆柱齿轮。
【IPC分类】F16H55/08, F16H55/17
【公开号】CN204677722
【申请号】CN201520203740
【发明人】周斌, 梁静强, 兰斌旋
【申请人】上汽通用五菱汽车股份有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年4月7日