專利名稱：寬齒形疊合齒輪的制作方法
技術領域：
各種機械設備內部的動力傳動齒輪背景技術現有國內外齒輪行業(yè)設計、制造的齒輪齒形，其輪廓線主要有漸開線、圓弧及雙圓弧齒輪。近年我國從歐美引進的擺線齒錐齒輪和準雙曲線齒輪，還有前蘇聯曾設計過的諧波齒輪。查看近期進口和國產高檔汽車的齒輪零件，從互聯網上檢索中國F16H類1985年以來的發(fā)明和實用新型專利公告，都屬上述輪廓線齒形的齒輪。
上述各類齒形的齒輪，均有如下不足(1)齒形較窄，使齒輪能夠承受的力矩強度難以成倍提高。
(2)齒形輪廓線的精確設計和制造工藝都較復雜。
(3)齒間傳動時，齒面的磨損難免，尤其是接近齒根部的磨損尤甚。
自齒輪問世數百年以來，國內外科技界曾對齒輪的齒形輪廓線的設計和精確加工方面做過大量的研究實驗，雖然使齒輪傳動性能不斷提高，并趨于理想極限，但均未取得重大突破。
發(fā)明內容
針對現有技術存在的不足，本發(fā)明的寬齒形疊合齒輪具有如下特征和實用效果(1)寬齒形疊合齒輪在自動滿足連續(xù)平穩(wěn)傳動的前提下，齒形寬度是現有各種齒輪的3倍以上。應力接觸點均在兩個基準圓之間，所以，從材料力學的相關公式就可估算出寬齒形疊合齒輪的輪齒能夠承受的力矩強度是現有齒輪的9倍以上。使齒輪有利于小型化和薄型化，這對動力傳動的齒輪，尤其是大力矩高功率的動力傳動齒輪，更為重要，詳見說明書摘要附圖1。
(2)寬齒形疊合齒輪的齒形輪廓線由半徑線、折線和基準圓的圓弧線段拼接而成。拐角點連接處可以自動跑合磨損成圓弧形，也可以預先切削磨成光滑的弧線形。它具有設計方便、外形簡單，齒端部和齒根部凹凸不顯著，對齒形輪廓線精度要求低，采用鍛壓-整修-表面處理的工藝流程制造就更容易了。
(3)寬齒形疊合齒輪的齒間傳動接觸面與應力方向大部分都接近垂直，接觸面上的節(jié)點切向滑動的速度和行程均很小，所以，齒面之間的磨損小，可延長使用壽命。
(4)齒輪是現代和未來大多數機械設備的傳動零件，尤其是動力傳動的變速箱，主要由齒輪組成。因為寬齒形疊合齒輪的生產成本低廉，有利于小型化和薄型化，耐磨損，所以應用領域廣闊，整體經濟效果可觀。
圖1是寬齒形疊合齒輪齒形和疊合方式示意圖(說明書摘要附圖)；圖2是寬齒形疊合齒輪齒形輪廓線設計原理示意圖；圖3是寬齒形疊合齒輪嚙合傳動時節(jié)點位置變化示意圖；圖4是寬齒形疊合齒輪未嚙合傳動時節(jié)點位置變化示意圖；圖5是寬齒形疊合齒輪嚙合傳動時輪齒受力位置變化圖；圖6是寬齒形疊合行星齒輪齒形輪廓線設計原理示意圖。
圖中1.齒端部、2.齒根部、3.疊合齒輪的輪齒旋轉角、4.齒頂圓、5.齒根圓、6.齒端部外增部分、7.齒根部內留部分、8.轉動方向、9.主動輪、10.從動輪、11.嚙合受力時節(jié)點起點、12.嚙合受力時節(jié)點終點、13.未嚙合受力時節(jié)點位置。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發(fā)明具體實施方式
進行說明(1)參見圖2，先根據齒輪直徑大小估計值和傳動比，確定兩個齒輪齒數z1、z2及主動輪或從動輪齒頂圓4的半徑Rd1或Rd2值。
(2)由齒數z1、z2直接計算齒端部1或齒根部2所對應的圓心角3，也就是各為兩片齒輪同軸疊合時的輪齒應錯開的旋轉角θ1、θ2。
(3)由主動輪9或從動輪10的齒頂圓4半徑Rd1或Rd2值，導出兩個齒頂圓4相交的弦長AB 由圖2、(1.1)式，可求出另一個齒頂圓4半徑Rd2和節(jié)點最大的間距CD分別為 (4)根據齒輪嚙合傳動連續(xù)穩(wěn)定性要求，確定齒端部1外增部分6和齒根部2內留部分7的厚度值ΔH。
(5)由圖2即可看出齒輪各參數分別為全齒高H＝CD+2ΔH
齒形寬度最大處P2=AB]]>齒輪外輪廓線的實際半徑R1=Rd1+ΔHR2=Rd2+ΔH]]>因為齒形兩側的輪廓線都是半徑線段，齒端部1和齒根部2均為齒頂圓4、齒根圓5的圓弧線段拼接而成。連接拐彎處可直接切削成小圓弧形。圖2、圖3、圖4的A、B位置及整個齒根部2都應略為擴大，留下嚙合傳動的適當間隙即可。
(6)由圖3、圖4、圖5看出在嚙合傳動中，只有主動輪9為齒根部1、從動輪10為齒端部2時，從節(jié)點11處沿齒頂圓4圓弧線AD和CB軌跡至節(jié)點12處，嚙合傳動才能成立；當主動輪9為齒端部1、從動輪10為齒根部2時，節(jié)點12處已經是嚙合傳動的終點，隨后齒輪將處于未嚙合傳動的滑動狀態(tài)。所以，寬齒形齒輪輪齒錯開同軸疊合，實行接力嚙合傳動是必要的選擇。
(7)現有的齒形為漸開線、圓弧及雙圓弧......的各類齒輪，嚙合傳動中必須同時存在兩個以上的輪齒嚙合接觸點，傳動才能連續(xù)。為了使兩個以上的嚙合接觸點沿軌跡運動時保持相同的角速度θ，達到平穩(wěn)傳動的目的，對齒形輪廓線的設計、加工的精度要求就非常高。由本發(fā)明的圖2、圖3、圖4、圖5可以看出寬齒形疊合齒輪的連續(xù)嚙合傳動全過程始終只有一個應力接觸點，(在中心線處為半徑線段組成的整合面)。這個應力接觸點分別固定在兩個齒輪的齒端部1拐角點A處，并沿著另一側齒形整個側面滑動。由此可知它不同時存在兩個以上的嚙合應力接觸點，因角速度θ的微小差別發(fā)生互相干擾現象，齒形輪廓線的設計加工精度和磨損產生的誤差也不影響該齒輪嚙合傳動原有的平穩(wěn)性能。
下面以具體實施例進行優(yōu)化選擇實施例1齒輪的疊合方式有同軸串聯，中間有間隔或無間隔的，還可以用連接件固定在一起。這種疊合方式的齒輪容易鍛造加工和齒形整修，但強度還不夠理想。另一種是兩片齒輪合并鍛造，齒端頂部和拐角點整修用切削，其它部分可考慮用磨料噴射拋光。無論是普通齒輪還是半徑不同的傘形齒輪，只要鍛造精度能合乎要求，都應傾向選擇后者，可進一步提高強度。
實施例2對行星齒輪，(1.3)式中的節(jié)點間距CD，見圖6，應改為 它將使節(jié)點上的齒面滑動距離和磨損更小。
權利要求
1.一種用于機械動力傳動裝置的寬齒形疊合齒輪，與現有的齒形輪廓線為漸開線、圓弧形、雙圓弧形……的齒輪比較，其特征是齒形寬度是現有齒輪的3倍以上，由兩片或兩片以上的齒輪，各輪齒錯開一定的圓心角，再同軸疊合而成。
2.如權利要求1所述的齒輪，其特征在于如果是兩片齒輪疊合，則輪齒錯開對應的圓心角θ，由齒數z決定，
3.如權利要求2所述的齒輪，其特征在于齒形輪廓線和節(jié)點運動軌跡的設計，由齒數z和相交的齒頂圓半徑確定，齒形輪廓線直接由半徑線段、齒頂圓和齒根圓的圓弧線段連接而成，節(jié)點運動軌跡就是兩個齒頂圓相交的圓弧線段的各一半。
4.如權利要求3所述的齒輪，其特征在于在齒端部有外增部分，在齒根部有內留部分，拐角點處預先切削磨成光滑的弧線形，以增大齒輪連續(xù)嚙合傳動的穩(wěn)定性，齒根部略大于齒端部，在嚙合傳動中留有一定的間隙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機械動力傳動裝置用的寬齒形疊合齒輪。與現有的齒輪相比，其特征是齒形寬度是現有的3倍以上，單個輪齒所能承受的力矩強度是現有的9倍以上。齒形輪廓線的設計加工工藝簡單，制造成本低廉。將它用于機械動力傳動裝置的變速箱中，可節(jié)省原材料60％以上。
文檔編號F16H55/17GK1737409SQ20051007879
公開日2006年2月22日 申請日期2005年8月23日 優(yōu)先權日2005年8月23日
發(fā)明者黃振強 申請人:黃振強