CN103727206A - 一种椭圆齿线圆柱齿轮及其加工方法 - Google Patents

一种椭圆齿线圆柱齿轮及其加工方法 Download PDF

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Abstract

一种椭圆齿线圆柱齿轮及其加工方法，属于齿轮生产加工技术领域。分别对轮齿凸面与凹面进行加工，其特点是：将轮坯安装在可沿轮坯轴心作圆周运动的支撑架上，轮坯还具有垂直于轮坯轴向的平移运动，所述轮坯的圆周运动和平移运动之间为展成运动关系；将加工齿形的刀具固定在刀架上，并使刀具作自旋转运动，刀具与轮坯之间做展成运动，刀具自旋转中心线与轮坯展成运动时的移动方向呈（90°－θ）的角度，其中，0°＜θ≤35°。形成的齿轮的齿廓为渐开线，齿线的展开曲线为椭圆的一部分，凸面齿线与凹面齿线具有相同的几何形状参数。本发明产品具有啮合线长、传动平稳、承载力强等特点，其更适用于高速、重载传动机构中，也可以替代广泛使用的直齿圆柱齿轮与斜齿圆柱齿轮的应用。

Description

一种椭圆齿线圆柱齿轮及其加工方法
技术领域
本发明属于齿轮生产加工技术领域。
背景技术
弧齿圆柱齿轮副传动具有啮合线长、传动平稳、无轴向分力等特点，在理论研究与工程应用中得到重视。已公开的《弧齿圆柱齿轮及其加工方法与加工装置》发明专利（专利号ZL200410041297.2）提及的弧齿圆柱齿轮已得到应用，但是弧齿圆柱齿轮副的啮合特征与加工方法有其局限性，其啮合重合度与承载能力还需要不断提升，特别是其制造方法有一定的难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种啮合线长、传动平稳、承载力强的渐开线椭圆齿线圆柱齿轮。
本发明齿轮的齿廓为渐开线，齿线的展开曲线为椭圆的一部分，凸面齿线与凹面齿线具有相同的几何形状参数。
所述齿线的展开曲线可以为以齿轮中间截面为对称面的椭圆线，也可以为以齿轮中间截面为不对称面的椭圆线。
研究表明：渐开线椭圆齿线圆柱齿轮与弧齿圆柱齿轮相比具有啮合线长、传动平稳、承载力强等特点，其更适用于高速、重载传动机构中，也可以替代广泛使用的直齿圆柱齿轮与斜齿圆柱齿轮的应用。
本发明同时还提出该齿轮的一种加工方法。
分别对轮齿凸面与凹面进行加工，其特点是：将轮坯安装在可沿轮坯轴心作圆周运动的支撑架上，轮坯还具有垂直于轮坯轴向的平移运动，所述轮坯的圆周运动和平移运动之间为展成运动关系；将加工齿形的刀具固定在刀架上，并使刀具作自旋转运动，刀具与轮坯之间做展成运动，刀具自旋转中心线与轮坯展成运动时的移动方向呈（90°－θ）的角度，其中，0°＜θ≤35°。
展成运动可以实现渐开线齿廓的加工，斜安装的旋转刀具可以实现椭圆齿线的加工。本发明可保证旋转的刀具与被加工的工件之间互不干涉，具有简便的加工方法，可实现渐开线椭圆齿线圆柱齿轮的高效加工。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
图2为图1产品的齿线展开图。
图3为轮齿凸面的加工方法原理图。
图4为轮齿凹面的加工方法原理图。
图5为本发明的实物图。
图6为本发明的另一种结构示意图。
图7为图6产品的齿线展开图。
具体实施方式
一、加工工艺：
每个齿线轮齿主要由凸面与凹面构成。轮齿的凸面与凹面分别加工。
图3表示了每个轮齿的凸面加工加工原理图。
将轮坯A安装在可沿轮坯轴心作圆周运动V2的支撑架上，轮坯A还具有垂直于轮坯轴向的平移运动V1，轮坯A的圆周运动V2和平移运动V1之间为展成运动关系。
将加工齿形的刀具B固定在刀架上，并使刀具B作自旋转运动V3。
刀具B与轮坯A之间做展成运动，刀具自旋转中心线L1与轮坯A展成运动时的移动方向呈（90°－θ）的角度，并控制0°＜θ≤35°。
图4表示了每个轮齿的凹面加工加工原理图。
将轮坯A安装在可沿轮坯轴心作圆周运动V2的支撑架上，轮坯A还具有垂直于轮坯轴向的平移运动V1，轮坯A的圆周运动V2和平移运动V1之间为展成运动关系。
将加工齿形的刀具B固定在刀架上，并使刀具B作自旋转运动V3。
刀具B与轮坯A之间做展成运动。
刀具B的安装时，其刀具自旋转中心线L2角度与加工轮齿的凸面时的刀具自旋转中心线L1相比，为反向θ角。
二、产品结构特征：
加工成的产品实物图如图5，结构示意图见图1，齿线展开图见图2。
本发明在圆柱面上均布的若干个轮齿1分别呈椭圆线段，齿廓2为渐开线。
齿线的展开曲线为椭圆的一部分，凸面齿线3与凹面齿线4具有相同的几何形状参数。在椭圆线中，椭圆的长轴为a，椭圆的短轴为b，b/a=cosθ, 其中，0°＜θ≤35°。
齿线的展开曲线可以为以齿轮中间截面S1为对称面的椭圆线。制成的产品结构示意图如图1、2。
齿线的展开曲线也可以为以齿轮中间截面S2为不对称面的椭圆线。制成的产品结构示意图如图6、7。
无论图1还是图6的轮齿形式，都可以增加啮合线长度，改善轮齿的受力状态，提高轮齿的抗弯强度与接触强度，有效地提升齿轮的承载能力，同时增大齿轮副的啮合重合度，使齿轮传动更加平稳。

Claims (5)

1.一种椭圆齿线圆柱齿轮，齿轮的齿廓为渐开线，其特征在于齿线的展开曲线为椭圆的一部分，凸面齿线与凹面齿线具有相同的几何形状参数。
2.根据权利要求1所述的椭圆齿线圆柱齿轮，其特征在于：所述齿线的展开曲线为以齿轮中间截面为对称面的椭圆线。
3.根据权利要求1所述的椭圆齿线圆柱齿轮，其特征在于：所述齿线的展开曲线为以齿轮中间截面为不对称面的椭圆线。
4.根据权利要求1或2或3所述的椭圆齿线圆柱齿轮，其特征在于：所述椭圆线中，椭圆的长轴为a，椭圆的短轴为b，b/a=cosθ, 其中，0°＜θ≤35°。
5.如权利要求1所述的椭圆齿线圆柱齿轮的加工方法，分别对轮齿凸面与凹面进行加工，其特征在于：将轮坯安装在可沿轮坯轴心作圆周运动的支撑架上，轮坯还具有垂直于轮坯轴向的平移运动，所述轮坯的圆周运动和平移运动之间为展成运动关系；将加工齿形的刀具固定在刀架上，并使刀具作自旋转运动，刀具与轮坯之间做展成运动，刀具自旋转中心线与轮坯展成运动时的移动方向呈（90°－θ）的角度，其中，0°＜θ≤35°。
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