CN101015872A

CN101015872A - 一种可以解决z＜17的渐开线齿轮“根切”问题的滚刀齿形

Info

Publication number: CN101015872A
Application number: CN 200610054631
Authority: CN
Inventors: 黄世发
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2026-02-08
Also published as: CN101015872B

Abstract

本发明是一种可以解决渐开线齿轮“根切”问题的滚刀齿形。它是属于精密仪器中小模数渐开线圆柱齿轮加工技术领域。本发明之滚刀齿形主要技术特征是由根部直线部分A－B和腰部曲线部分B－C(一般都是用圆弧替代)组成。要解决的技术问题主要是齿轮齿数z＜17的渐开线齿轮的“根切”问题。

Description

一种可以解决Z＜17的渐开线齿轮“根切”问题的滚刀齿形

1.所属技术领域

本发明是一种没有“根切”问题的滚刀齿形，它是属于精密仪器中小模数渐开线园柱齿轮加工技术领域。

2.背景技术

渐开线齿形在各行各业均有广泛的应用。小模数(指模数M＜1mm)渐开线齿形主要应用于“精密仪器”制造业中(比如照相机，定时器，减速器，闹钟，手表.....等)。由于渐开线齿形存在着一个几乎全世界都知道的“根切“问题，这就大大地限制了它在传动比要求较大的场合的使用。(如手表中从条合轮到擒纵齿轴之间的传动)。由于修正摆线齿形的齿轴齿数可以取到8-6齿都没有所谓“根切”问题的困扰，所以在“精密仪器”制造业中得到了比渐开线齿形更为广泛的应用。然而，修正摆线齿形其齿形设计和滚刀齿形设计均比较复杂；特别是模数m较小时，刀具制造非常困难。对于修正摆线滚刀齿形的弊端和渐开线齿形“根切”问题的困扰，本人感受至深。经过长期的研究，本人发明了一种没有“根切”问题的滚刀齿形。

3.发明内容

为了克服修正摆线滚刀齿形的弊端和渐开线齿形“根切”问题的困扰，本发明提供了一种没有“根切”问题的滚刀齿形。用这种滚刀齿形加工齿数z＝4以上的渐开线齿轮都不会发生“根切”现象。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：实事求是，按客观规律办事。众所周知，渐开线只存在于齿轮的外圆和基圆之间。基圆以下是没有渐开线的。基圆以下通常都是用向心直线来处理。我们只要忠实地，客观地分段求出它们的共轭齿廓，那么，一种没有“根切”问题的滚刀齿形就浮现在我们面前了。该发明的有益效果是显而易见的：这种没有“根切”现象的滚刀齿形由一段直线和一段代圆弧组成，齿形形状平缓舒展，没有修正摆线滚刀齿形的那种剧烈的弯曲，所以，滚刀制造比较容易。另外，本人发明的这种滚刀齿形有一个显著的技术特征是：根部直线部分(A-B)随着齿轮的齿数增加而变长；而腰部的曲线部分(B-C)则随着齿轮齿数的增加而变短。当齿轮的齿数等于或大于17时，滚刀的齿形就变成了当前国内外一致公认和熟知的那种形状了(见说明书附图图1中的(1))。目前，解决渐开线齿形“根切”问题的经典理轮是所谓的“正变位”方法；它为国内外科技界，学术界所普遍接受。其中法国齿形标准最具代表性。(见全国钟表工业科技情站1974年出版的“钟表齿轮标准”第14页之“法国钟表技术中心---标准05-67)。我国的相应国标如GB9821.4-88与法国齿形标准基本上大同小异。但是，这种正变位后的渐开线齿形在精密仪表(如手表)中的使用效果并不好。还有，该发明还将向全世界揭开一个长期困扰科技界的所谓渐开线齿形“根切”问题其实在客观上本来是不存在的；只是因为人们对客观事物的认识不够深入，用了一种错误的方法做了一件错误的事情。具体地讲，就是说：传统的，经典的渐开线齿形滚刀只适合用来加工齿数z＞17的齿轮而不适宜用来加工z＜17的齿轮，否则就要犯所谓“根切”的错误。加工齿数z＜17的齿轮应用本发明所示的滚刀齿形就不会发生所谓的“根切”现象。

4.附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

1.图1中：(1)是经典的，传统的，目前国内外公认和普遍采用的渐开线滚刀齿形。

图1中：(2)是根据法国钟表齿形标准05-67的规定正变位系数x0＝0.532的“正变位”齿轮齿形。(Z＝8 M＝0.1)这种正变位齿轮在精密仪表(如手表)中的应用效果并不好。

2.图2中：(1)是目前国内外普遍采用的修正摆线滚刀齿形。齿形曲线为A-B-C。这种滚刀齿形在A-B与B-C之间有剧烈的弯曲，当齿轮模数较小时，刀具制造非常困难。一些表厂都是向瑞士购买，价格不菲。

图2中：(2)是根据法国钟表齿形标准05-25(F3/3)设计的增速传动之被动齿轴齿形(修正摆线)。这种齿形由于当齿轮齿数Z＝6--8时都没有“根切”现象，所以在精密仪表(如手表)中应用较为普遍。

3.图3中：(1)是本发明的滚刀齿形。该齿形由根部直线部分A-B和腰部曲线部分B-C组成。它有一个显著的技术特征：是：随着齿论齿数的增加，直线A-B逐渐变长，而腰部的曲线则逐步变短。当齿轮齿数等于或大于17时，则滚刀的形状就变成了目前国内外一致公认和熟知的那种形状了。另外该齿形没有“修正摆线”滚刀那种剧烈的弯曲，所以滚刀制造较易。按目前国内的技术水平，制造模数M＝0.05mm的硬质合金滚刀都不是什么难事。

这种齿形被戏称为“黄氏齿形“，这是因为它是由黄世发工程师发明的。由于该齿形根部是渐开线，而腰部则具有与“修正摆线齿形”的向心直线共轭的曲线之特征，所以容易被人误会说成是黄工搞出来的一个杂交品种。本人认为：渐开线齿形只存在于齿轮外圆和基圆之间，基圆以下用向心直线处理是一种很惯常的做法。到目前为止，我们还看不出有比用向心。直线来处理基圆以下这个位置更好的方法了。而最为重要的是：本人的研究结果以及实践结果都表明，虽然渐开线和摆线它们的生成原理并不一样，但它们却可以很好地在一起啮合。也就是说，渐开线齿形和修正摆线齿形可以混合使用。也正是因为有了这一点，才为我们成功解决渐开线齿形“根切“这一世界性难题提供了契机。

图3中：(2)是本发明的滚刀加工出来的齿形。这种齿形的技术特征是：a-b是一段位于齿轮外圆和齿轮基圆之间的渐开线齿廓；b-c是一段向心的直线；c-d是槽底圆弧。这种齿形与“修正摆线齿形”十分相似。它的传动性能比图1中(2)所示的那种“正变位”齿形好很多。而与“修正摆线齿形”接近，甚至还要好。因为渐开线传动的平稳性优于“修正摆线齿形”。

图3之(2)中：RE......代表齿轮的外圆半径。

RF......代表齿轮的分度圆半径。

RB......代表齿轮的基圆半径。

RI......代表齿轮的根圆半径。

图3之(3)中：m......代表齿轮的模数。

4.图5和图4是齿轮齿数z＝4--17的齿轮齿形和滚刀齿形。从图中我们可以看出：滚刀根部直线部分A-B随着齿轮齿数Z的增加而变长的趋势；当齿轮的齿数等于或大于17时，滚刀齿形的形状就变得与目前国内外一致公认和熟知的那种形状了。

5.图6是按照法国钟表齿形标准05-25(F3/3)设计的增速传动之被动齿轴(摆线啮合)齿形。图中：R38.6是齿轮外圆半径放大100x后的数值。

图中：R30是齿轮节圆半径放大100x后的数值。

图中：R29.893是齿轮中心圆半径放大100x后的数值。

图中：R12.8是齿轮根圆半径放大100x后的数值。

图中：10.6008是齿轮最大齿厚放大100x后的数值。

6.图7是按照本人的发明设计的齿形。

图中：A0------代表压力角

X0------代表变位系数。本例中是负变位。数值为-0.15。

C0------代表顶隙系数。

SF------代表齿轮分度圆齿厚系数。

图6和图7放在一起比较，我们就会发现，两种齿形生成机制不尽相同，标准也不相同，但放大100倍后却如此的近似。这也就为我们提供了为什么渐开线齿形和修正摆线齿形可以混合使用的某些旁证。

5.具体实施方式

如图3所示：在绘图机上绘出渐开线齿轮的齿形放大图。模数小的齿轮，一般都要放大到100倍左右。然后在专用软件的支持下分别求出齿轮腰部径向直线b-c的共轭齿廓B-C；(一般都是用圆弧替代。)和齿轮齿顶部分渐开线a-b的共轭齿廓A-B(即滚刀根部的直线部分)即可。对于从事齿轮齿形设计和滚刀齿形设计的工程技术人员来说，这都是一些轻而易举的事情。

Claims

1.一种可以解决Z＜17的渐开线齿轮“根切”问题的滚刀齿形是由其根部的一段直线A-B(它与齿轮齿顶的渐开线齿廓a-b相共轭)和其腰部的一段曲线B-C(它与齿轮腰部的径向直线b-c相共轭)组成，其特征是：在齿轮齿数Z为4至16的范围时，本发明的滚刀齿形根部的直线部分A-B随着齿轮齿数Z的增加而变长，腰部的曲线部分B-C则随着齿轮齿数Z的增加而变短；当齿轮齿数Z等于17或大于17时，本发明的滚刀齿形的腰部曲线部分B-C完全消失，只剩下直线部分A-B，这种单纯直线型的滚刀齿形就与目前国内外公认和普遍采用的那种经典的，传统的渐开线滚刀齿形一样了。