CN110864100B - 齿根可变半径过渡圆角的锥齿轮 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种齿根可变半径过渡圆角的锥齿轮，包括多个周向均匀分布的锥齿(1)，相邻两个锥齿(1)根部之间为齿槽(2)，所述齿槽(2)由不同半径的渐变圆角依次平滑连接而成。本发明的齿根过渡圆角的锥齿轮，弯曲应力小，从而延长锥齿轮装配总成的使用寿命。

Description

齿根可变半径过渡圆角的锥齿轮
技术领域
本发明属于直齿锥齿轮传动机构技术领域，具体涉及一种弯曲应力小的齿根可变半径过渡圆角的锥齿轮。
背景技术
锥齿轮传动因运转的平稳性、低噪声、大扭力，并且它运转时具有稳定性能好的特点而不日广泛运用于各个行业。锥齿轮的性能与质量会直接影响到锥齿轮系统的使用时长，为了进一步适应市场发展的需求和行业的快速发展，对锥齿轮的工作性能也提出了更高的要求。
锥齿轮的齿根过渡圆角会影响齿根工作应力循环。因此现有锥齿轮的齿根均采用等半径圆角过渡，即以圆弧底部的齿槽连接相邻的两个锥齿（如图1所示）。因锥齿轮的特殊结构，大小端齿槽宽度不一样大，等半径倒角方式不能实现齿根过渡圆角的最大化。
在实际使用中会造成齿根弯曲，应力偏大，最终缩短锥齿轮装配总成的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种齿根可变半径过渡圆角的锥齿轮，弯曲应力小，从而延长锥齿轮装配总成的使用寿命。
实现本发明目的的技术方案为：
一种齿根可变半径过渡圆角的锥齿轮，包括多个周向均匀分布的锥齿1，相邻两个锥齿1根部之间为齿槽2，所述齿槽2由不同半径的渐变圆角依次平滑连接而成。
与现有技术相比，本发明的显著优点为：
弯曲应力小：本发明使锥齿轮齿根过渡圆角增大，增强了锥齿轮的抗疲劳强度；同时锥齿轮的齿根过渡圆半径的增大，又减小了锥齿轮齿根的弯曲应力，从而有效提高了锥齿轮的弯曲疲劳寿命，可延长锥齿轮装配总成的使用寿命。
附图说明
图1为现有倒圆角方案的锥齿轮的结构正等轴测示意图。
图2为本发明齿根圆角过渡的锥齿轮的结构正等轴测示意图。
图3为图2中齿槽结构剖视图的齿根圆角局部放大图。
图中，锥齿1，齿槽2。
具体实施方式
如图2所示，本发明齿根可变半径过渡圆角的锥齿轮，包括多个周向均匀分布的锥齿1，相邻两个锥齿1根部之间为齿槽2，所述齿槽2由不同半径的渐变圆角依次平滑连接而成。
如图2所示，优选地，
所述齿槽2包括小端齿根圆角区域201、中间段齿根圆角区域203和大端齿根圆角区域205，所述小端齿根圆角区域201与中间段齿根圆角区域203之间以第一渐变段圆角区域202平滑连接，中间段齿根圆角区域203与大端齿根圆角区域205之间以第二渐变段圆角区域204平滑连接。
如图3所示，优选地，
小端圆角半径r small、小端齿根圆角区域201与第一渐变段圆角区域202共享边界的圆角半径r 201-202、第一渐变段圆角区域202与中间段齿根圆角区域203共享边界的圆角半径r 202-203均满足如下关系：
，
其中a 1，b 1，c 1为实数，a 1，b 1，c 1的取值与锥齿轮的设计参数有关，如齿数、模数等基本设计参数，对于确定的齿轮可以选择倒圆角边线，选取边线上多个等分点，根据二次插值的方法来确定a 1，b 1，c 1，S为与上述各半径对应处未倒圆角前的齿根根部的齿槽宽。
如图3所示，优选地，
中间段齿根圆角区域203和第二渐变段圆角区域204共享边界的圆角半径r 203-204、第二渐变段圆角区域204和大端齿根圆角区域205共享边界的圆角半径r 204-205、大端圆角半径r big均满足如下关系：
，
其中a 2，b 2，c 2为实数，a 2，b 2，c 2的取值与锥齿轮的设计参数有关，如齿数、模数等基本设计参数，对于确定的齿轮可以选择倒圆角边线，选取边线上多个等分点，根据二次插值的方法来确定a 2，b 2，c 2，S为与上述各半径对应处未倒圆角前的齿根根部的齿槽宽。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图2所示，本发明齿根可变半径过渡圆角的锥齿轮，包括多个周向均匀分布的锥齿1，相邻两个锥齿1根部之间为齿槽2，所述齿槽2由不同半径的渐变圆角依次平滑连接而成。
所述齿槽2包括小端齿根圆角区域201、中间段齿根圆角区域203和大端齿根圆角区域205，所述小端齿根圆角区域201与中间段齿根圆角区域203之间以第一渐变段圆角区域202平滑连接，中间段齿根圆角区域203与大端齿根圆角区域205之间以第二渐变段圆角区域204平滑连接。
优选地，通过二次插值法，本实例中小端圆角半径r small、小端齿根圆角区域201与第一渐变段圆角区域202共享边界的圆角半径r 201-202、第一渐变段圆角区域202与中间段齿根圆角区域203共享边界的圆角半径r 202-203均满足如下关系：
，
r small，r 201-202，r 202-203对应的齿根齿槽宽分别为4.021mm、2.993mm、2.804mm，由此可得r small=2.80mm，r 201-202=2.00mm，r 202-203=1.80mm。
所述本实例中，通过二次插值法，r 203-204，r 204-205，r big三者之间近似存在如下关系：
，
r 203-204，r 204-205，r big对应的齿根齿槽宽分别为3.96mm、4.174mm、4.66mm，由此可得r 203-204=2.30mm，r 204-205=2.50mm，r big=3.00mm。
有关该锥齿轮的加工方法与普通锥齿轮并无差别，可通过模锻来制造成型。
具有本实例特征的齿根可变半径过渡圆角的锥齿轮，能进一步增加锥齿轮的齿根过渡圆半径从而进一步减小锥齿轮齿根的弯曲应力，可进一步提高锥齿轮的弯曲疲劳寿命，从而延长锥齿轮装配总成的使用寿命。
最后需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，本发明中的锥齿轮中所有单元件可以采用相同或不同的形状、尺寸、截面形状等，可使用相同或不同材料，并且可根据不同使用需求进行功能性参数设计。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种齿根可变半径过渡圆角的锥齿轮，包括多个周向均匀分布的锥齿（1），相邻两个锥齿（1）根部之间为齿槽（2），其特征在于：
所述齿槽（2）由不同半径的渐变圆角依次平滑连接而成；
所述齿槽（2）包括小端齿根圆角区域（201）、中间段齿根圆角区域（203）和大端齿根圆角区域（205），所述小端齿根圆角区域（201）与中间段齿根圆角区域（203）之间以第一渐变段圆角区域（202）平滑连接，中间段齿根圆角区域（203）与大端齿根圆角区域（205）之间以第二渐变段圆角区域（204）平滑连接；
小端圆角半径r small，、小端齿根圆角区域（201）与第一渐变段圆角区域（202）共享边界的圆角半径r 201-202、第一渐变段圆角区域（202）与中间段齿根圆角区域（203）共享边界的圆角半径r 202-203均满足如下关系：
，
其中a 1，b 1，c 1为实数，S为与上述各半径对应处未倒圆角前的齿根根部的齿槽宽；
中间段齿根圆角区域（203）和第二渐变段圆角区域（204）共享边界的圆角半径r 203-204、第二渐变段圆角区域（204）和大端齿根圆角区域（205）共享边界的圆角半径r 204-205、大端圆角半径r big均满足如下关系：
，
其中a 2，b 2，c 2为实数， S为与上述各半径对应处未倒圆角前的齿根根部的齿槽宽。
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