CN110939711A - 一种信鸽仿生齿轮 - Google Patents

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黄康
程振邦
熊杨寿
贾盛凯
张乐然
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    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

本发明公开了一种信鸽仿生齿轮，属于机械结构的技术领域，信鸽仿生齿轮包括齿轮体，所述的齿轮体设有外齿牙和齿槽，所述外齿牙表面上设有织构纹路，所述的织构纹路包括沟槽、羽毛沟槽、椭球坑，本发明可以能有效降低啮合面摩擦系数，从而达到较好的减摩性能。

Description

一种信鸽仿生齿轮
技术领域
本发明涉及机械传动结构的技术领域，具体为一种信鸽仿生齿轮。
背景技术
齿轮传动是机械行业中最重要的传动方式之一，它具有速比范围大、功率范围广、结构紧凑可靠等一系列优点，被广泛应用于航空航天、交通，机械制造等各个工业部门。齿轮啮合传动中由于啮合面上存在着相对滑动因而必然产生滑动摩擦，而且齿轮在传动过程中承受周期性的冲击力、弯曲应力、接触应力等，故会产生多种失效方式如：轮齿折断、齿面磨损、点蚀、胶合、及塑性变形等，而且还会产生较大的传动噪声。因此迫切需要一种有效的方法来降低齿轮件的磨损和噪声。
发明内容
本发明的目的在于提供一种信鸽仿生齿轮，具备良好的减摩性能的仿生齿轮，以此来降低啮合表面的摩擦系数，提高齿轮传动效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种信鸽仿生齿轮，包括齿轮体，所述的齿轮体设有外齿牙和齿槽，所述外齿牙表面上设有织构纹路，所述的织构纹路包括沟槽、羽毛沟槽、椭球坑。
进一步的，所述椭球坑排列在沟槽一侧，所述羽毛沟槽排列在梯形沟槽的另一侧。
进一步的，所述椭球坑分奇偶行均匀排列，相邻椭球坑椭圆心距离为6μm，奇偶行之间椭圆心横向距离为10μm，纵向距离为3μm，所述羽毛沟槽分奇偶行排列，奇偶行椭圆心纵向相距1.5μm。
进一步的，所述的沟槽截面为梯形结构，上边长为8μm，下边长为50μm，高度为13μm。
进一步的，所述椭球坑的长轴半径为4μm，短轴半径为2μm，深度为1μm。
进一步的，所述羽毛沟槽的表面结构为半椭圆形状，长轴半径为4μm，短半轴为3μm，厚度为绕长轴旋转15度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
能有效降低啮合面摩擦系数，从而达到较好的减摩性能。
附图说明
图1为本发明具体实施例的信鸽表面结构仿生齿轮效果图。
图2为本发明具体实施例的齿轮表面结构三维示意图。
图3为本发明具体实施例沟槽的尺寸图。
图4为本发明具体实施例的椭球坑尺寸图。
图5为本发明具体实施例的羽毛沟槽的尺寸图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅附图，仿生学的发展和在不同领域的成功应用为解决机械磨损问题提供了新思路。按照传统观念，一般认为物体表面越光滑，其受到的摩擦阻力就越小，耐磨性就越高，因此当前人们将减小机械磨损的工作重点放在如何提高加工精度获得更光滑的摩擦表面上来。但是，这种高精密加工方法不但大大提高了制造成本，而且效果并不理想。大自然向我们展示了这一问题的另一种思路：生活在潮间带贝类，常年受到海水冲刷但丝毫没有疲劳破坏和磨损的痕迹，研究发现，类生物体表并不是光滑的表面，而是具有一层条纹状凹凸不平的形态；一些行动敏捷的海洋生物如鲨鱼，其体表也不是光滑表面，而是由皮下结缔组织构成的特殊形态表面；某些土壤动物如蜣螂、穿山甲山和沙漠地带上的蛇、蜥蜴等，与硬物接触部位的体表都不是光滑的，而是由凹坑、凸包或鳞片等形成特殊的几何表面结构。大量的仿生学相关研究和实践已经表明，具有一定形状的非光滑表面往往较光滑表面具有更好的耐磨性能。因此，通过研究借鉴信鸽的表面结构，本发明提出了一种仿信鸽织构仿生耦合齿轮。以下将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步的说明。参照图1、图2、图3，图4，图5，本发明所采用的技术方案：一种基于信鸽仿生齿轮，包括齿轮体，所描述的齿轮体设有外齿牙和齿槽，齿牙和齿槽相间隔，所述外齿牙表面上加工有类似于信鸽羽毛表面的织构纹路，织构纹路由沟槽、羽毛沟槽、椭球坑相排列组合而成。本发明相对现有技术，能够有效改善齿轮表面摩擦磨损性能，达到减阻降噪的目的。所述的沟槽、羽毛沟槽、椭球坑各自大小一致，均匀间隔排列在所述齿轮外齿牙的表面上。所述的表面沟槽截面为梯形结构，上边长为8μm，下边长为50μm，高度为13μm，沟槽之间间隔为8μm。所述表面椭球坑分奇偶行均匀排列在梯形沟槽一侧，其长轴半径为4μm，短轴半径为2μm，深度为1μm，相邻椭球坑椭圆心距离为6μm，奇偶行之间椭圆心横向距离为10μm，纵向距离为3μm。所述表面羽毛沟槽分奇偶行排列在梯形沟槽的另一侧，其表面结构为半椭圆形状，长轴半径为4μm，短半轴为3μm，厚度为绕长轴旋转15度，奇偶行椭圆心纵向相距1.5μm。本发明相对现有技术，能够有效改善齿轮表面摩擦磨损性能，达到减阻降噪的目的。
信鸽经过漫长的进化，在空中具有极快的飞速，经过研究发现，信鸽极快飞速部分得益于信鸽体表的非光滑表面。国内外研究学者研究实验证明：与未织构面相比较，仿信鸽体表织构表面的能达到相当程度的减阻率，其沟槽、椭圆坑、羽毛沟槽减阻率分别可达到7.46％、8.28％和8.89％。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种信鸽仿生齿轮，包括齿轮体，所述的齿轮体设有外齿牙和齿槽，其特征在于：所述外齿牙表面上设有织构纹路，所述的织构纹路包括沟槽、羽毛沟槽、椭球坑。
2.根据权利要求1所述的一种信鸽仿生齿轮，其特征在于：所述椭球坑排列在沟槽一侧，所述羽毛沟槽排列在梯形沟槽的另一侧。
3.根据权利要求1所述的一种信鸽仿生齿轮，其特征在于：所述椭球坑分奇偶行均匀排列，相邻椭球坑椭圆心距离为6μm，奇偶行之间椭圆心横向距离为10μm，纵向距离为3μm，所述羽毛沟槽分奇偶行排列，奇偶行椭圆心纵向相距1.5μm。
4.根据权利要求2所述的一种信鸽仿生齿轮，其特征在于：所述的沟槽截面为梯形结构，上边长为8μm，下边长为50μm，高度为13μm。
5.根据权利要求2所述的一种信鸽仿生齿轮，其特征在于：所述椭球坑的长轴半径为4μm，短轴半径为2μm，深度为1μm。
6.根据权利要求2所述的一种信鸽仿生齿轮，其特征在于：所述羽毛沟槽的表面结构为半椭圆形状，长轴半径为4μm，短半轴为3μm，厚度为绕长轴旋转15度。
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CN1793700A (zh) * 2005-12-28 2006-06-28 吉林大学 仿生非光滑耐磨齿轮
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DE102013010028A1 (de) * 2013-06-17 2014-12-18 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Verzahnungsteil und Getriebe mit Verzahnungsteil
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