專利名稱：塑料制斜齒輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及齒輪設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種塑料制斜齒輪。
背景技術(shù)：
齒輪傳動(dòng)因功率大、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)各個(gè)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中。其性能和質(zhì)量的優(yōu)劣最終影響到機(jī)器的質(zhì)量高低，因此，為適應(yīng)現(xiàn)代化大生產(chǎn)和科技的快速發(fā)展，要求齒輪傳動(dòng)的性能不斷優(yōu)化。尤其在近數(shù)十年以來，在齒輪的嚙合理論、承載能力計(jì)算與試驗(yàn)、振動(dòng)與噪聲、新型齒輪傳動(dòng)等各方面，均有很大進(jìn)展。自從20世紀(jì)30年代研制出纖維尼龍以來，塑料齒輪得到了廣泛的應(yīng)用。塑料齒輪與金屬齒輪相比較，因具有摩擦小、重量輕、噪聲低、耐腐蝕、對(duì)加工誤差不敏感等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用在汽車、儀器儀表、紡織、印染、造紙、食品等各個(gè)領(lǐng)域。輪齒形狀不僅影響到齒輪副的運(yùn)動(dòng)特性，還影響到齒輪副的動(dòng)力特性。研究表明， 增大壓力角可提高塑料齒輪齒根抗疲勞強(qiáng)度。但如果同時(shí)增大齒輪兩側(cè)的壓力角，將導(dǎo)致齒頂變薄，即輪齒的抗沖擊性能將下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種既能提高齒根抗疲勞強(qiáng)度、又基本不影響其抗沖擊性能的塑料制斜齒輪。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種塑料制斜齒輪，其特點(diǎn)是斜齒輪的非嚙合側(cè)齒廓曲面的形成以線段rb。為半徑畫出斜齒輪的第一基圓柱面，且存在第一發(fā)生面Q與第一基圓柱面相切，第一發(fā)生面Q上的第一線段KK與第一基圓柱的軸線的夾角為β b。興0，當(dāng)?shù)谝话l(fā)生面Q沿著第一基圓柱面做無滑動(dòng)的純滾動(dòng)時(shí)，第一線段KK的軌跡即為斜齒輪的非嚙合側(cè)齒廓曲面；斜齒輪的嚙合側(cè)齒廓曲面的形成以線段rbd為半徑做出斜齒輪的第二基圓柱面， 其中，rb。/rbd = 1 1. 36 ；且存在第二發(fā)生面P與第二基圓柱面相切，第二發(fā)生面P上的第二線段MM與第二基圓柱的軸線的夾角為β bd興0，當(dāng)?shù)诙l(fā)生面P沿著第二基圓柱面做無滑動(dòng)的純滾動(dòng)時(shí)，第二線段MM的軌跡即為斜齒輪的嚙合側(cè)齒廓曲面。本發(fā)明具有積極的效果(1)本發(fā)明提出在塑料制斜齒圓柱齒輪輪齒的兩側(cè)采用不同的壓力角，即相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，僅增加嚙合側(cè)的壓力角，從而盡量確保了齒頂厚度，故而在實(shí)現(xiàn)提高齒根抗疲勞強(qiáng)度的同時(shí)，基本不影響齒輪的抗沖擊性能；此外，本發(fā)明的齒輪各部分取不同模數(shù)，并使用變位系數(shù)的設(shè)計(jì)方法。與現(xiàn)有的塑料制漸開線斜齒圓柱齒輪相比，本發(fā)明的齒輪具有提高承載能力、縮小體積、減輕重量、延長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)。與現(xiàn)有的金屬制漸開線斜齒圓柱齒輪相比，本發(fā)明的齒輪具有成型容易、耐腐蝕、振動(dòng)小、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。由于塑料齒輪廣泛應(yīng)用于家電、汽車、儀表等行業(yè)，市場(chǎng)前景廣闊，該發(fā)明具有巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。(2)本發(fā)明的塑料制斜齒輪的特點(diǎn)是i)嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、嚙合側(cè)分度圓法面壓力角，非嚙合側(cè)分度圓法面壓力角分別為alt、a2t、 aln、a2n, aln> a 2n, a lt > a 2t ;ii)分度圓法面模數(shù)mln大于法面齒頂高模數(shù)m2n ;iii) 齒輪進(jìn)行了變位處理。(3)本發(fā)明專利根據(jù)塑料制漸開線斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的生成特點(diǎn)，結(jié)合變壓力角的特性，給出塑料制變壓力角變模數(shù)變位漸開線斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)思想，并推導(dǎo)出齒輪幾何參數(shù)及尺寸的計(jì)算公式。輪齒兩邊齒廓壓力角不等與現(xiàn)有技術(shù)相比，由圖5可知， 齒廓兩邊采用不等壓力角時(shí)可減小齒輪的體積和重量。


圖1為本發(fā)明的塑料制斜齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中的塑料制斜齒輪的齒形圖；圖3為圖2中的塑料制斜齒輪的嚙合側(cè)齒廓曲面(也即左側(cè)漸開線齒廓)的生成示意圖；圖4為圖2中的塑料制斜齒輪的非嚙合側(cè)齒廓曲面(也即右側(cè)漸開線齒廓)的生成示意圖；圖5為現(xiàn)有技術(shù)中的塑料制斜齒輪的齒形8和本發(fā)明的塑料制斜齒輪的齒形9的對(duì)比示意圖。
具體實(shí)施例方式見圖1-2，本實(shí)施例的塑料制斜齒輪的齒形主要包括齒頂1、第二基圓柱5生成的左側(cè)齒面(也即左側(cè)漸開線齒廓)6、第一基圓柱3生成的右側(cè)齒面(也即右側(cè)漸開線齒廓)7及齒根4。齒輪工作時(shí)，壓力角大的左側(cè)齒面6參與嚙合，壓力角小的右側(cè)齒面7不參與嚙合。斜齒輪的非嚙合側(cè)齒廓曲面的形成以線段rb。為半徑畫出斜齒輪的第一基圓柱面，且存在第一發(fā)生面Q與第一基圓柱面相切，第一發(fā)生面Q上的第一線段KK與第一基圓柱的軸線的夾角為β b。興0，當(dāng)?shù)谝话l(fā)生面Q沿著第一基圓柱面做無滑動(dòng)的純滾動(dòng)時(shí)，第一線段KK的軌跡即為斜齒輪的非嚙合側(cè)齒廓曲面。斜齒輪的嚙合側(cè)齒廓曲面的形成以線段rbd為半徑做出斜齒輪的第二基圓柱面， 其中，rb。/rbd = 1 1. 36 ；且存在第二發(fā)生面P與第二基圓柱面相切，第二發(fā)生面P上的第二線段MM與第二基圓柱的軸線的夾角為β bd興0，當(dāng)?shù)诙l(fā)生面P沿著第二基圓柱面做無滑動(dòng)的純滾動(dòng)時(shí)，第二線段MM的軌跡即為斜齒輪的嚙合側(cè)齒廓曲面。斜齒輪的齒數(shù)、分度圓柱上的螺旋角、分度圓端面模數(shù)、分度圓法面模數(shù)、嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、嚙合側(cè)分度圓法面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓法面壓力角分別為 :ζ、β、mlt、mln、a lt、a 2t、a ln、a 2n ；ζ的取值符合傳動(dòng)比要求；β根據(jù)需要選擇，最佳實(shí)施的值β = 8 20° ；mln的取值大小根據(jù)《齒輪手冊(cè)》(機(jī)械工業(yè)出版社，2004-2第2版，中國(guó)版本圖書館CI P數(shù)字核字O000)第09768號(hào))選取或根據(jù)需要自定；mlt = mln/cos β 毫米；
α lt = atan (tan α ln/cos β )度；α 2t = atan (tan α 2n/cos β )度；α2η= 14° ，作為最優(yōu)的實(shí)施方式，α = 20° ；α 1η在滿足齒輪強(qiáng)度和輪齒抗沖擊性能的前提下，根據(jù)需要取值，并滿足45° >
Q In > α2η°所述第二基圓柱面的半徑rbd毫米，其中d為斜齒輪的分度圓直徑，
,ζ. mln
J =毫米。所述βΜ = atan(tan3 · cosa lt)，且 0 < βΜ < 90°。所述第一基圓柱面的半徑rbe =毫米。所述β bc = atan (tan β · cos α 2t)，且 0 < β bc < 90°。所述嚙合側(cè)齒廓曲面的法面齒頂高系數(shù)、非嚙合側(cè)齒廓曲面的法面齒頂高系數(shù)、嚙合側(cè)齒廓曲面的法面頂隙系數(shù)、非嚙合側(cè)齒廓曲面的法面頂隙系數(shù)分另Ij 為 、/4η、c"n、4η ,貝>J ^an = 1.0 , ^an = 0.85 ~ 1.0 , c"n = 0.3 ~ 0.45 ,
氺Λitii
c2n = han + cIw _ "2an 。斜齒輪的分度圓法面齒厚、端面齒厚分別為sn、St ；
麗 Inλ、麗 Itλ、
_6]貝U+η “顯2η)暈米，a =y+ —t +tana2t)毫米。^為斜齒輪的法面變位系數(shù)，Xt為斜齒輪的端面變位系數(shù)，則Xt = XnCosii，且 χ ^ m2nKnA zmlt(sinalt)2 。
η _ mIn2mIn"斜齒輪的齒頂圓直徑為da，《 =d + 2mln(hlan +xn),式中m2n為斜齒輪的法面齒頂高模數(shù)，法面齒頂高模數(shù)與法面齒根高模數(shù)相等；斜齒輪的齒根圓直徑為df，於=d-ImlnQiklan +4n-xn)。為了提高齒輪強(qiáng)度和安裝的需要，塑料制斜齒輪變位系數(shù)的選擇χ ^ m2nKnd zmu(sinau)2
η _ mIn2mIn與現(xiàn)有的漸開線斜齒圓柱齒輪相比，能顯著提高承載能力(研究表明采用大壓力角做為嚙合面、小壓力角做為非嚙合面的斜齒輪，可提高其強(qiáng)度。)、縮小體積、減輕重量 (采用嚙合面與非嚙合面壓力角不等的齒輪相對(duì)于嚙合面與非嚙合面壓力角相等的的齒輪而言，其齒面變窄，體積和重量自然變小)、延長(zhǎng)使用壽命(強(qiáng)度提高則壽命延長(zhǎng))、降低振動(dòng)及噪聲(由于采用嚙合面與非嚙合面壓力角不等的齒輪傳動(dòng)時(shí)的振動(dòng)位移和動(dòng)載荷都較現(xiàn)有齒輪的小，因而齒輪傳動(dòng)時(shí)振動(dòng)和噪聲也就降低了)、市場(chǎng)前景廣闊，具有巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種塑料制斜齒輪，其特征在于以線段rb。為半徑畫出斜齒輪的第一基圓柱面，且存在第一發(fā)生面與第一基圓柱面相切，第一發(fā)生面上的第一線段與第一基圓柱的軸線的夾角為β b。興0，當(dāng)?shù)谝话l(fā)生面沿著第一基圓柱面做無滑動(dòng)的純滾動(dòng)時(shí)，第一線段的軌跡即為斜齒輪的非嚙合側(cè)齒廓曲面；以線段rbd為半徑做出斜齒輪的第二基圓柱面，其中，rb。/rbd= 1 1. 36 ；且存在第二發(fā)生面與第二基圓柱面相切，第二發(fā)生面上的第二線段與第二基圓柱的軸線的夾角為 β bd興0，當(dāng)?shù)诙l(fā)生面沿著第二基圓柱面做無滑動(dòng)的純滾動(dòng)時(shí)，第二線段的軌跡即為斜齒輪的嚙合側(cè)齒廓曲面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料制斜齒輪，其特征在于該斜齒輪的齒數(shù)、分度圓柱上的螺旋角、分度圓端面模數(shù)、分度圓法面模數(shù)、嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓端面壓力角、嚙合側(cè)分度圓法面壓力角、非嚙合側(cè)分度圓法面壓力角分別為z、i3、mlt、mln、α lt> a2t> a ln> a2n；Z的取值符合傳動(dòng)比要求； β = 8 20° ；mln的取值大小根據(jù)《齒輪手冊(cè)》選取或根據(jù)需要自定； mIt = mln/cos β 毫米； a lt = atan (tan α ln/cos β )度； α 2t = atan (tan α 2η/cos β )度；14° 29° ； Q11JiMMS0 > α1η> α2η。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的塑料制斜齒輪，其特征在于所述第二基圓柱面的半徑 rbd = y · 毫米，其中d為斜齒輪的分度圓直徑，d = mlt-z = 毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的塑料制斜齒輪，其特征在于所述βbd = atan (tan β · cos α lt), 0 < βΜ<90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的塑料制斜齒輪，其特征在于所述第一基圓柱面的半徑rbc =香.⑶S QT2t毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的塑料制斜齒輪，其特征在于所述βb。= atan (tan β · cos α 2t), 0 < 3bc<90°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的塑料制斜齒輪，其特征在于所述嚙合側(cè)齒廓曲面的法面齒頂高系數(shù)、所述非嚙合側(cè)齒廓曲面的法面齒頂高系數(shù)、所述嚙合側(cè)齒廓曲面的法面頂隙系數(shù)、所述非嚙合側(cè)齒廓曲面的法面頂隙系數(shù)分別為/^an、/4n、C1;, 4 JIJ^an=LO,h2m = O.85 ~ !,0 'cIn = O.3 ~ O.45 'c2n = Kan +c\n ~ hIan °
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塑料制斜齒輪，其特征在于斜齒輪的分度圓法面齒厚、端面齒厚分別為\、St;濯In/、7imM/、貝'J ^n ^^— + Xnmin(tanain +tana2n)毫米，^t ^ + xxmlx{tanalx +tana2t)毫米。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的塑料制斜齒輪，其特征在于xn為斜齒輪的法面變位系數(shù)，xtΛ2為斜齒輪的端面變位系數(shù)，則A = XnCOSii ^xn > Z^iAgl_ ^it ^it)；mIn2mIn式中^Il2n為斜齒輪的法面齒頂高模數(shù)，法面齒頂高模數(shù)與法面齒根高模數(shù)相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的塑料制斜齒輪，其特征在于斜齒輪的齒頂圓直徑為da， d& =d + 2mln (h2an +xn),斜齒輪的齒根圓直徑為 df,<if = d- 2m2n (^an +cln -xn)。
全文摘要
本發(fā)明提供了既可提高齒根抗疲勞強(qiáng)度、又基本不影響其抗沖擊性能的塑料制斜齒輪，其非嚙合側(cè)齒廓曲面的形成以線段rbc為半徑畫出斜齒輪的第一基圓柱面，第一發(fā)生面與第一基圓柱面相切，第一發(fā)生面上的第一線段與第一基圓柱的軸線的夾角為βbc，當(dāng)?shù)谝话l(fā)生面沿著第一基圓柱面做無滑動(dòng)的純滾動(dòng)時(shí)，第一線段的軌跡即為非嚙合側(cè)齒廓曲面。嚙合側(cè)齒廓曲面的形成以線段rbd為半徑做出斜齒輪的第二基圓柱面，rbc/rbd＝1～1.36；第二發(fā)生面與第二基圓柱面相切，第二發(fā)生面上的第二線段MM與第二基圓柱的軸線的夾角為βbd，當(dāng)?shù)诙l(fā)生面沿著第二基圓柱面做無滑動(dòng)的純滾動(dòng)時(shí)，第二線段的軌跡即為嚙合側(cè)齒廓曲面。本發(fā)明的齒輪各部分取不同模數(shù)，并使用變位系數(shù)的設(shè)計(jì)方法。
文檔編號(hào)F16H55/08GK102174957SQ20111005402
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者周金宇, 朱福先, 李秀蓮, 王志, 王貴成, 趙景波 申請(qǐng)人:江蘇技術(shù)師范學(xué)院