專利名稱：螺旋漸開線齒輪及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械零件，尤其是一種具有新型齒型線的可用于相交軸傳動(dòng)，可以進(jìn)行展成加工、嚙合速度均勻的齒輪，具體地說是一種螺旋漸開線齒輪及其加工方法。

背景技術(shù)：
眾所周知，漸開線齒輪傳動(dòng)速度均勻性的原理，是基于沿漸開線公共法線運(yùn)動(dòng)的嚙合點(diǎn)在公共法線(通常是20°壓力角)上的運(yùn)動(dòng)速度是均勻的。這對于平行軸圓柱齒輪傳動(dòng)是沒有問題的。對于相交軸的錐齒輪傳動(dòng)只有球面漸開線可以滿足漸開線齒輪傳動(dòng)速度均勻性的原理。但球面漸開線加工質(zhì)量難以保證，因此傳動(dòng)速度均勻性較差，傳動(dòng)噪聲較大。對于速度較高的錐齒輪傳動(dòng)只好采用螺旋線錐齒輪傳動(dòng)，目前汽車后橋的主傳動(dòng)錐齒輪副都是采用弧齒錐齒輪傳動(dòng)或準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)。但弧齒錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪都很難加工，制造成本高，加工通用性差，加工出來的齒面形狀與理論齒面形狀難以完全一致。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前相交軸傳動(dòng)齒輪加工難度大、成本高、加工通用性差的問題，設(shè)計(jì)一種螺旋漸開線齒輪，同時(shí)提供一種該類齒輪的加工方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案之一是 一種螺旋漸開線齒輪，其特征在于其齒面型線為螺旋漸開線；所述的螺旋漸開線是漸開線基圓在生成漸開線過程的同時(shí)既沿基圓軸線做勻速直線運(yùn)動(dòng)又繞基圓軸線做勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所生成的空間曲線，螺旋漸開線的柱坐標(biāo)參數(shù)方程為 Z＝k·R0·tgα ψ＝k·c·tgα+tgα-α 式中， ρ——柱坐標(biāo)徑向矢量， R0——漸開線基圓半徑， ψ——柱坐標(biāo)角矢量， Z——柱坐標(biāo)軸向矢量， α——參數(shù)方程參數(shù)，漸開線壓力角， k，c——2個(gè)常數(shù)； 所述的螺旋漸開線是節(jié)圓相切、基圓軸線相交成角λ且滿足相互嚙合條件的螺旋漸開線；這2條螺旋漸開線，各有2個(gè)過節(jié)點(diǎn)的基圓柱切平面，對應(yīng)的切平面形成左右2條對稱的交線，這2條交線就是2條螺旋漸開線的嚙合點(diǎn)運(yùn)動(dòng)線，也是它們嚙合的公共法線；2條螺旋漸開線的2個(gè)基圓半徑、漸開線節(jié)圓壓力角αp1和αp2及軸線交角λ確定之后，上述切平面的交線就確定了，2條螺旋漸開線的所有參數(shù)就都確定了，它們的參數(shù)方程中的參數(shù)及它們嚙合的公共法線與2個(gè)節(jié)圓的公切線構(gòu)成的平面稱為齒型平面，齒型平面與2個(gè)基圓平面的傾斜角θ1和θ2分別為和在齒型平面上它們嚙合的公共法線CE0的垂線CE稱為齒條型線，齒條型線與2個(gè)節(jié)圓的公切線的垂線的夾角

稱為螺旋壓力角，

2個(gè)節(jié)圓上的螺旋角γ1和γ2分別為及與漸開線的齒條型線可以在2個(gè)平行的節(jié)圓柱上展成出2條可以相互嚙合的漸開線相似，螺旋漸開線的齒條型線可以在2個(gè)相交的節(jié)圓柱上展成出2條可以相互嚙合的螺旋漸開線，螺旋漸開線的齒條型線沿節(jié)圓公切線的直線平移運(yùn)動(dòng)，與2個(gè)齒輪節(jié)圓做純滾動(dòng)就展成出2條可以相互嚙合的螺旋漸開線。
由相互嚙合的兩個(gè)螺旋漸開線齒輪組成的傳動(dòng)副的軸線相交。
所述的相交軸齒輪副包括圓柱齒輪-圓柱齒輪型、直齒圓錐齒輪-直齒圓錐齒輪型和斜齒圓錐齒輪-斜齒圓錐齒輪型；所述的圓柱齒輪的每一個(gè)輪齒的2個(gè)側(cè)面是對稱的斜向相反的2個(gè)圓柱斜齒輪漸開線螺旋面，它們的節(jié)圓上的螺旋角γ1和γ2與它們的端面壓力角αp1和αp2的關(guān)系為λ是2個(gè)基圓軸線的交角，實(shí)際上它們的每一個(gè)齒面上只有一條螺旋漸開線參與嚙合；所述的直齒圓錐齒輪型齒輪由一組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線構(gòu)成它的齒面，這組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線的所有節(jié)點(diǎn)排列成一條直線，這條直線是由齒輪大端節(jié)點(diǎn)與齒輪節(jié)圓錐頂點(diǎn)所構(gòu)成，即節(jié)圓錐面母線，該組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線的每一根都是由一根所述的齒條型線展成出來的，實(shí)際上這組齒條型線在展成運(yùn)動(dòng)中的直線速度都不相同而線性相關(guān)，這組齒條型線始終保持在一個(gè)平面上且相互平行，這個(gè)平面在展成加工的任何位置上都是由齒輪大端節(jié)圓的齒條型線與齒輪節(jié)圓錐頂點(diǎn)所構(gòu)成，稱為展成三角形平面，實(shí)際上該展成三角形在展成運(yùn)動(dòng)中不斷偏轉(zhuǎn)，形狀不斷變化，由于這種齒輪具有展成三角形平面，因此具有展成加工的可能性，這種齒輪的所有連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線同時(shí)同相位參與嚙合，因此它屬于線嚙合；所述的斜齒圓錐齒輪型齒輪由一組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線構(gòu)成它的齒面，這組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線的所有節(jié)點(diǎn)排列成一條非線性錐面螺旋線，該組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線的每一根都是由一根所述的齒條型線展成得到，實(shí)際上該組齒條型線在展成運(yùn)動(dòng)中的直線速度都不相同而線性相關(guān)，這組齒條型線始終保持在一個(gè)平面上且相互平行，這個(gè)平面在展成加工的任何位置上都是由齒輪大端節(jié)圓的齒條型線與齒輪節(jié)圓錐頂點(diǎn)向左右垂直方向偏移一定距離的點(diǎn)所構(gòu)成，偏移的距離稱為斜齒偏移距，偏移的位置稱為斜齒偏移點(diǎn)，這個(gè)平面也稱為展成三角形平面，實(shí)際上該展成三角形平面在展成運(yùn)動(dòng)中不斷偏轉(zhuǎn)，形狀不斷變化，由于這種齒輪也具有展成三角形平面，因此同樣具有展成加工的可能性，這種齒輪的部分連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線同時(shí)不同相位參與嚙合，因此它同樣屬于線嚙合。
所述的2條螺旋漸開線的漸開線節(jié)圓壓力角αp1和αp2可以相等也可以不相等，在實(shí)際應(yīng)用中最好取αp1等于αp2。
在齒型平面上繪制的齒條型線標(biāo)準(zhǔn)與直齒圓柱漸開線齒輪齒條副的齒條標(biāo)準(zhǔn)相同，其中齒輪的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圓上的齒高標(biāo)準(zhǔn)，包括齒頂高、齒根高、齒根間隙和齒根圓角，采用直齒圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)，螺旋壓力角

一般取值為20°；所述的圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的大端節(jié)圓模數(shù)與小端節(jié)圓模數(shù)的中間值表征為圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圓模數(shù)；圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的齒輪厚度特征用圓錐齒輪大端節(jié)圓模數(shù)與小端節(jié)圓模數(shù)之差表征；所述的斜齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的斜角特征用斜齒偏移距表征；最好取αp1等于αp2，這時(shí)θ1＝θ2＝λ/2，對于垂直軸傳動(dòng)副，則其齒型平面傾斜角θ為45°。
本發(fā)明的螺旋漸開線齒輪的加工方法根據(jù)類型的不同其加工方法略有區(qū)別，其中 所述的圓柱齒輪型螺旋漸開線齒輪的加工方法為 首先，制造一個(gè)與該齒輪的作為圓柱斜齒輪的壓力角相符的、只有半邊齒形的滾刀；其次，將滾刀安裝在普通滾齒機(jī)上分別滾切兩側(cè)齒形面；第三，必要時(shí)用碟形砂輪，在普通磨齒機(jī)上分別磨削兩側(cè)齒形面； 所述的直齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪和斜齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的展成加工方法為 第一步、使用碟形銑刀或碟形砂輪作為展成加工用刀具，所述刀具的刀尖角即碟形錐底角必須小于2倍齒輪壓力角，刀尖圓角等于齒根圓角，并將刀具的大端底平面作為加工平面； 第二步、安裝展成加工的刀具，要求碟形刀具的加工平面必須在展成加工的全過程始終保持在展成三角形平面上；因此在展成加工中碟形刀具的加工平面在不斷的偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)軸線在碟形刀具的加工平面上，且通過碟形刀具的加工平面的圓心，這個(gè)偏轉(zhuǎn)軸線是展成加工的齒條型線，這個(gè)偏轉(zhuǎn)軸線與碟形刀具的加工平面外圓的交點(diǎn)稱為加工點(diǎn)，對于1個(gè)被加工的齒形的2個(gè)側(cè)面對應(yīng)地各有1個(gè)展成三角形平面，展成加工的刀具可以是1個(gè)，可以是2個(gè)，也可以是多個(gè)，但對于被加工的齒形的2個(gè)側(cè)面，必須將展成加工的刀具分別安裝在對應(yīng)的展成三角形平面上分別或同時(shí)進(jìn)行加工； 第三步、安裝待加工齒輪，要求被加工齒輪必須能與加工刀具作同步展成運(yùn)動(dòng)，即被加工齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)與加工刀具沿節(jié)圓公切線方向的直線運(yùn)動(dòng)保持如下關(guān)系 式中V是加工刀具沿節(jié)圓公切線方向的直線運(yùn)動(dòng)速度，Z是被加工齒輪齒數(shù)，ω是被加工齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，m是第二步所述加工刀具的偏轉(zhuǎn)軸線代表的齒條型線所對應(yīng)位置的齒形節(jié)圓的模數(shù)，這個(gè)展成運(yùn)動(dòng)關(guān)系可以像滾齒機(jī)一樣通過掛輪實(shí)現(xiàn)，也可以通過數(shù)控的方法實(shí)現(xiàn)； 第四步、在第二步所述加工刀具的偏轉(zhuǎn)軸線位于被加工齒輪大端節(jié)圓齒條型線的位置上展成加工齒輪的1個(gè)齒型面或2個(gè)齒型面，并確保第二步所要求的碟形刀具的加工平面必須在展成加工的全過程始終保持在所述的展成三角形平面上，使碟形刀具的加工平面在展成加工的全過程始終保持在所述的展成三角形平面上可以通過專用機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，也可以通過數(shù)控的方法實(shí)現(xiàn)，第三步計(jì)算公式中的m是當(dāng)前位置所對應(yīng)的模數(shù)，即大端節(jié)圓的模數(shù)； 第五步、通過分度盤或數(shù)控的方法使被加工齒輪轉(zhuǎn)過1個(gè)齒位，重復(fù)第四步，直至加工完這個(gè)位置的所有齒面； 第六步、精確沿第二步所述加工刀具加工點(diǎn)的現(xiàn)在位置與被加工齒輪節(jié)錐錐頂(直齒)或斜齒偏移點(diǎn)(斜齒)的連線方向?qū)⒌毒哌M(jìn)給移動(dòng)一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x到新的位置，計(jì)算新位置所對應(yīng)的模數(shù)及對應(yīng)的展成直線運(yùn)動(dòng)速度并確保第二步所要求的碟形刀具的加工平面必須在展成加工的全過程始終保持在展成三角形平面上，這個(gè)移動(dòng)可以通過機(jī)床坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)，也可以通過數(shù)控的方法實(shí)現(xiàn)； 第七步、在新位置按新位置所對應(yīng)的展成直線運(yùn)動(dòng)速度重復(fù)第四步和第五步，直至加工完這個(gè)位置的所有齒面； 第八步、重復(fù)第六步和第七步，直至整個(gè)齒輪加工完。
如果齒輪不是太厚，蝶形刀具的直徑足夠大，局部過切深對于齒輪強(qiáng)度的影響在可以接受的范圍內(nèi)，可以在第四步時(shí)將加工刀具的偏轉(zhuǎn)軸線置于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圓的齒條型線位置上，在保證大小端節(jié)圓齒底切深，而標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圓位置齒底的過切深量在可以接受的范圍內(nèi)的條件下，一次完成全齒面的加工，而無須上述第六、七、八步。
在展成加工中可以通過以下專用機(jī)構(gòu)裝置使碟形刀具的加工平面在展成加工的全過程始終保持在展成三角形平面上，該裝置主要由刀具偏轉(zhuǎn)軸F機(jī)構(gòu)、過原點(diǎn)軸J機(jī)構(gòu)和滑桿滑套R(shí)機(jī)構(gòu)三部分組成；所述的過原點(diǎn)軸J機(jī)構(gòu)主要由可以在U、W(或V)二個(gè)坐標(biāo)方向移動(dòng)的拖板C和過原點(diǎn)軸J組成，過原點(diǎn)軸J的軸線為過齒輪節(jié)圓錐頂點(diǎn)即坐標(biāo)軸原點(diǎn)O(直齒)或偏移點(diǎn)O′(斜齒)的一條所述的齒條型線的平行線，過原點(diǎn)軸J安裝在拖板C上轉(zhuǎn)動(dòng)，J軸的延長線必定過原點(diǎn)O或偏移點(diǎn)O′；所述的刀具偏轉(zhuǎn)軸F機(jī)構(gòu)主要由可以在X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向移動(dòng)的拖板A、刀具偏轉(zhuǎn)軸F、碟形刀具T和刀架S組成，刀具偏轉(zhuǎn)軸F平行于過原點(diǎn)軸J安裝在拖板A上轉(zhuǎn)動(dòng)且隨拖板A在X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向移動(dòng)，刀架S安裝在刀具偏轉(zhuǎn)軸F上且隨刀具偏轉(zhuǎn)軸F一起在拖板A上轉(zhuǎn)動(dòng)，碟形刀具T安裝在刀架S上且其加工圓平面即蝶形底面及圓心在刀具偏轉(zhuǎn)軸F的軸線延長線上隨刀架S和刀具偏轉(zhuǎn)軸F一起繞F軸旋轉(zhuǎn)；所述的滑桿滑套R(shí)機(jī)構(gòu)由滑桿R、滑套E、叉形鉸接頭K和叉形鉸接頭Q組成，叉形鉸接頭K安裝在滑桿R的一端與刀具偏轉(zhuǎn)軸F鉸接且保證刀具偏轉(zhuǎn)軸F軸線與滑桿R軸線必須相交、滑桿R在碟形刀具T的加工圓平面的擴(kuò)展面上，滑套E在滑桿R上自由滑動(dòng)，叉形鉸接頭Q安裝在過原點(diǎn)軸J的一端與滑套E鉸接且保證過原點(diǎn)軸J軸線與滑桿R軸線必須相交；由于刀具偏轉(zhuǎn)軸F平行于過原點(diǎn)軸J，就保證了碟形刀具T的加工圓平面在展成運(yùn)動(dòng)中始終保持在由刀具偏轉(zhuǎn)軸F和齒輪節(jié)圓錐頂點(diǎn)即坐標(biāo)軸原點(diǎn)O(直齒)或偏移點(diǎn)O′(斜齒)所組成的展成三角形平面上。
本發(fā)明的有益效果 本發(fā)明首先利用原先被人們忽視的斜齒條與斜齒輪嚙合時(shí)端面壓力角與螺旋角的作用可以互易的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出全新的螺旋漸開線齒輪。本發(fā)明的相互嚙合的兩個(gè)齒輪的螺旋漸開線齒形是由一根所述的齒條型線沿節(jié)圓公切線與2個(gè)齒輪做展成運(yùn)動(dòng)得到，且具有一條與嚙合點(diǎn)運(yùn)動(dòng)直線重合的公共法線。齒條型線與公共法線同處于齒型平面上。螺旋漸開線存在于一個(gè)錐形環(huán)面上，這個(gè)錐形環(huán)面是一個(gè)由所述的公共法線繞齒輪軸線旋轉(zhuǎn)所形成的錐形雙曲環(huán)面。當(dāng)相互嚙合的兩個(gè)齒輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，2個(gè)齒輪的螺旋漸開線雖然不在同一個(gè)平面上運(yùn)動(dòng)，但它們的嚙合點(diǎn)卻始終保持在齒型平面上沿這條公共法線勻速移動(dòng)。這就是螺旋漸開線齒輪副可以在相交軸勻速傳遞運(yùn)動(dòng)的原理。
螺旋漸開線錐齒輪具有所述的展成三角形平面，因此具有可展成加工、磨削加工等一系列優(yōu)點(diǎn)，且所需的加工設(shè)備比較簡單，利用本發(fā)明的方法可方便地加工出來。螺旋漸開線錐齒輪有4條最顯著的優(yōu)點(diǎn) 其一，螺旋漸開線錐齒輪具有清晰易懂的傳動(dòng)原理，從理論上保障了傳動(dòng)的連續(xù)性和勻速性。
其二，螺旋漸開線錐齒輪在理論上是線嚙合，當(dāng)齒面承受壓力而變形時(shí)，實(shí)際上是面嚙合。實(shí)際嚙合面積大，承載能力強(qiáng)。
其三，螺旋漸開線錐齒輪的嚙合線長，重合系數(shù)大，尤其是斜齒螺旋漸開線錐齒輪。因此小齒輪齒數(shù)可以做到比較少，容易實(shí)現(xiàn)大速比減速。
其四，螺旋漸開線錐齒輪可以實(shí)現(xiàn)展成加工，特別是可以實(shí)現(xiàn)展成磨齒加工。因此加工精度高，加工成本低，可加工齒面硬度高。大大提高了齒輪的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，承載能力和使用壽命。這就為減小齒輪模數(shù)，縮小齒輪副尺寸提供了必要的條件。



圖1是本發(fā)明的垂直相交軸螺旋漸開線齒輪副的螺旋漸開線齒形的成形原理示意圖。
圖2是本發(fā)明的垂直相交軸的圓柱齒輪型螺旋漸開線齒輪副嚙合狀態(tài)示意圖，整個(gè)齒輪像一個(gè)碟子。
圖3是本發(fā)明的垂直相交軸的直齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪副嚙合狀態(tài)示意圖。
圖4是本發(fā)明的螺旋漸開線齒輪展成加工中實(shí)現(xiàn)碟形刀具的加工平面必須在展成加工的全過程始終保持在展成三角形平面上所需的機(jī)構(gòu)示意圖。
圖5是圖4中的滑桿滑套機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明的1個(gè)圓柱齒輪型螺旋漸開線齒輪與虛擬齒條面的傳動(dòng)嚙合原理示意圖。
圖7是本發(fā)明的2個(gè)圓柱齒輪型螺旋漸開線齒輪與虛擬齒條面的傳動(dòng)嚙合原理示意圖。
圖8是圖7中一個(gè)方向的虛擬齒條面上的嚙合軌跡示意圖。
圖9是圖7中另一個(gè)方向的虛擬齒條面上的嚙合軌跡示意圖。
圖10是本發(fā)明的圓柱齒輪型螺旋漸開線齒輪嚙合原理示意圖。
圖11是圖1中運(yùn)動(dòng)平面上齒條型線、嚙合點(diǎn)運(yùn)動(dòng)線、有效嚙合長度的示意圖。
圖12是本發(fā)明中所述的沒有厚度的螺旋漸開線齒輪的示意圖。
圖13是螺旋漸開線發(fā)生示意圖 圖14是本發(fā)明的圓柱齒輪型螺旋漸開線齒輪副嚙合狀態(tài)示意圖。
圖15是本發(fā)明的直齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪副嚙合狀態(tài)示意圖。
圖16是本發(fā)明的斜齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪副嚙合狀態(tài)示意圖。
圖17是本發(fā)明的螺旋漸開線在2側(cè)齒面上形成的原理示意圖。
圖18是不垂直相交軸的螺旋漸開線基圓柱切平面相交示意圖。
圖18中，豎直的平面是基圓O1的過節(jié)點(diǎn)的切平面，平臥的平面是基圓O2的過節(jié)點(diǎn)的切平面，斜線是2個(gè)平面的交線，也就是嚙合點(diǎn)運(yùn)動(dòng)線、公共法線。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例一。
如圖1、13、18所示。
一種螺旋漸開線齒輪，不論其用于何種形式的傳動(dòng)副，其齒面型線均采用螺旋漸開線；所述的螺旋漸開線是漸開線基圓在生成漸開線過程的同時(shí)既沿基圓軸線做勻速直線運(yùn)動(dòng)又繞基圓軸線做勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所生成的空間曲線，螺旋漸開線的柱坐標(biāo)參數(shù)方程為 Z＝k·R0·tgα ψ＝k·c·tgα+tgα-α 式中， ρ——柱坐標(biāo)徑向矢量， R0——漸開線基圓半徑， ψ——柱坐標(biāo)角矢量， Z——柱坐標(biāo)軸向矢量， α——參數(shù)方程參數(shù)，漸開線壓力角， k，c——2個(gè)常數(shù)； 所述的螺旋漸開線是節(jié)圓相切、基圓軸線相交成角λ且滿足相互嚙合條件的螺旋漸開線；這2條螺旋漸開線，各有2個(gè)過節(jié)點(diǎn)的基圓柱切平面，對應(yīng)的切平面形成左右2條對稱的交線，這2條交線就是2條螺旋漸開線的嚙合點(diǎn)運(yùn)動(dòng)線，也是它們嚙合的公共法線；2條螺旋漸開線的2個(gè)基圓半徑、漸開線節(jié)圓壓力角αp1和αp2及軸線交角λ確定之后，上述切平面的交線就確定了，2條螺旋漸開線的所有參數(shù)就都確定了，它們的參數(shù)方程中的參數(shù)及它們嚙合的公共法線與2個(gè)節(jié)圓的公切線構(gòu)成的平面稱為齒型平面，齒型平面與2個(gè)基圓平面的傾斜角θ1和θ2分別為和在齒型平面上它們嚙合的公共法線CE0的垂線CE稱為齒條型線，齒條型線與2個(gè)節(jié)圓的公切線的垂線的夾角

稱為螺旋壓力角，

2個(gè)節(jié)圓上的螺旋角γ1和γ2分別為及與漸開線的齒條型線可以在2個(gè)平行的節(jié)圓柱上展成出2條可以相互嚙合的漸開線相似，螺旋漸開線的齒條型線可以在2個(gè)相交的節(jié)圓柱上展成出2條可以相互嚙合的螺旋漸開線，螺旋漸開線的齒條型線沿節(jié)圓公切線的直線平移運(yùn)動(dòng)，與2個(gè)齒輪節(jié)圓做純滾動(dòng)就展成出2條可以相互嚙合的螺旋漸開線。
實(shí)施例二。
如圖1-3所示。
一種可用于垂直相交軸傳動(dòng)副的螺旋漸開線齒輪，它也可用于一般相交軸傳動(dòng)副中。這種齒輪的特點(diǎn)是其齒面型線為螺旋漸開線。所述的螺旋漸開線是節(jié)圓相切、基圓軸線相交成角λ且滿足相互嚙合條件的螺旋漸開線；這2條螺旋漸開線，各有2個(gè)過節(jié)點(diǎn)的基圓柱切平面，如圖18所示，對應(yīng)的切平面形成左右2條對稱的交線，這2條交線就是2條螺旋漸開線的嚙合點(diǎn)運(yùn)動(dòng)線，如圖13中的斜線CE0，也是它們嚙合的公共法線；2條螺旋漸開線的2個(gè)基圓半徑、漸開線節(jié)圓壓力角αp1和αp2及軸線交角λ確定之后，上述切平面的交線就確定了，2條螺旋漸開線的所有參數(shù)就都確定了，它們的參數(shù)方程中的參數(shù)及它們嚙合的公共法線與2個(gè)節(jié)圓的公切線構(gòu)成的平面稱為齒型平面，如圖13中的CDEF平面，齒型平面與2個(gè)基圓平面的傾斜角θ1和θ2分別為和在齒型平面上它們嚙合的公共法線CE0的垂線CE稱為齒條型線，齒條型線與2個(gè)節(jié)圓的公切線的垂線的夾角

稱為螺旋壓力角，

2個(gè)節(jié)圓上的螺旋角γ1和γ2分別為及與漸開線的齒條型線可以在2個(gè)平行的節(jié)圓柱上展成出2條漸開線相似，螺旋漸開線的齒條型線可以在2個(gè)相交的節(jié)圓柱上展成出2條螺旋漸開線，螺旋漸開線的齒條型線沿節(jié)圓公切線的直線平移運(yùn)動(dòng)，與2個(gè)齒輪節(jié)圓做純滾動(dòng)就展成出2條螺旋漸開線。其中，αp1和αp2分別是2條螺旋漸開線的漸開線節(jié)圓壓力角，λ是2個(gè)基圓軸線的交角。如圖1所示。采用螺旋漸開線相互嚙合具有勻速傳動(dòng)的特點(diǎn)。
相交軸螺旋漸開線齒輪副包括圓柱齒輪-圓柱齒輪型(圖2所示)、直齒圓錐齒輪-直齒圓錐齒輪型和斜齒圓錐齒輪-斜齒圓錐齒輪型(圖3所示)；這種齒輪可分為圓柱齒輪型、直齒圓錐齒輪型和斜齒圓錐齒輪型；其中的圓柱齒輪型齒輪的每一個(gè)輪齒的2個(gè)側(cè)面是對稱的斜向相反的2個(gè)漸開線螺旋面，它們的節(jié)圓上的螺旋角γ1和γ2與它們的端面壓力角αp1和αp2的關(guān)系為實(shí)際上它的每一個(gè)齒面上只有一條螺旋漸開線參與嚙合；所述的直齒圓錐齒輪型齒輪由一組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線構(gòu)成它的齒面，這組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線的所有節(jié)點(diǎn)排列成一條直線，這條直線是由齒輪大端節(jié)點(diǎn)與齒輪節(jié)圓錐頂點(diǎn)所構(gòu)成，即節(jié)圓錐面母線，該組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線的每一根都是由一根齒條型線展成出來的，實(shí)際上這組齒條型線在展成運(yùn)動(dòng)中的直線速度都不相同而線性相關(guān)，這組齒條型線始終保持在一個(gè)平面上且相互平行，這個(gè)平面在展成加工的任何位置上都是由節(jié)圓的齒條型線與齒輪節(jié)圓錐頂點(diǎn)所構(gòu)成，稱為展成三角形平面，實(shí)際上該展成三角形在展成運(yùn)動(dòng)中不斷偏轉(zhuǎn)，形狀不斷變化，由于這種齒輪具有展成三角形平面，因此具有展成加工的可能性，這種齒輪的所有連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線同時(shí)同相位參與嚙合，因此它屬于線嚙合；所述的斜齒圓錐齒輪型齒輪由一組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線構(gòu)成它的齒面，這組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線的所有節(jié)點(diǎn)排列成一條非線性錐面螺旋線，該組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線的每一根都是由一根所述的齒條型線展成得到，實(shí)際上該組齒條型線在展成運(yùn)動(dòng)中的直線速度都不相同而線性相關(guān)，這組齒條型線始終保持在一個(gè)平面上且相互平行，這個(gè)平面在展成加工的任何位置上都是由節(jié)圓的齒條型線與齒輪節(jié)圓錐頂點(diǎn)向左右垂直方向偏移一定距離的點(diǎn)所構(gòu)成的，這個(gè)平面也稱為展成三角形平面，實(shí)際上該展成三角形平面在展成運(yùn)動(dòng)中不斷偏轉(zhuǎn)，形狀不斷變化，偏移的距離稱為斜齒偏移距，偏移的位置稱為斜齒偏移點(diǎn)，由于這種齒輪也具有展成三角形平面，因此同樣具有展成加工的可能性，這種齒輪的所有連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線同時(shí)不同相位參與嚙合，因此它也屬于線嚙合。如圖1所示。三種形式的螺旋漸開線齒輪副的嚙合狀態(tài)如圖14、15、16所示。
螺旋漸開線齒輪最好取αp1等于αp2，這時(shí)θ1＝θ2＝λ/2，對于垂直軸傳動(dòng)副，則其齒型平面與節(jié)圓平面的傾斜角為45°；螺旋壓力角

一般為20°；在齒型平面上繪制的齒條型線標(biāo)準(zhǔn)與直齒圓柱漸開線齒輪齒條副的齒條標(biāo)準(zhǔn)相同，其中齒輪的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圓上的齒高標(biāo)準(zhǔn)(包括齒頂高、齒根高、齒根間隙和齒根圓角)采用直齒圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)，所述的斜齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的斜角特征用斜齒偏移距表征；圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的齒輪厚度特征用圓錐齒輪大端節(jié)圓模數(shù)與小端節(jié)圓模數(shù)之差表征；大端節(jié)圓模數(shù)與小端節(jié)圓模數(shù)的中間值表征為圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圓模數(shù)。
實(shí)施例三。
一種圓柱齒輪型螺旋漸開線齒輪的加工方法，應(yīng)首先制造一個(gè)與該齒輪作為圓柱斜齒輪的壓力角相符的、只有半邊齒形的特殊滾刀，即可在普通滾齒機(jī)上分別滾切兩側(cè)齒形面；用碟形砂輪，即可在普通磨齒機(jī)上分別磨削兩側(cè)齒形面。
實(shí)施例四。
如圖4、5所示。
一種直齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪和斜齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的展成加工方法，其特征是它包括以下步驟及要求 第一步、準(zhǔn)備展成加工的刀具。該展成加工方法可以使用碟形銑刀或碟形砂輪，刀尖角(碟形錐底角)必須小于2倍齒輪壓力角，刀尖圓角等于齒根圓角。碟形刀具的大端底平面是加工平面。
第二步、安裝展成加工的刀具。該展成加工方法要求碟形刀具的加工平面必須在展成加工的全過程始終保持在所述的展成三角形平面上。因此在展成加工中碟形刀具的加工平面在不斷的偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)軸線在碟形刀具的加工平面上，且通過碟形刀具的加工平面的圓心。這個(gè)偏轉(zhuǎn)軸線是展成加工的齒條型線。這個(gè)偏轉(zhuǎn)軸線與碟形刀具的加工平面外圓的交點(diǎn)稱為加工點(diǎn)。上述運(yùn)動(dòng)可以通過一套機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，也可以通過數(shù)控的方法實(shí)現(xiàn)。對于1個(gè)被加工的齒形的2個(gè)側(cè)面對應(yīng)地各有1個(gè)所述的展成三角形平面。展成加工的刀具可以是1個(gè)，可以是2個(gè)，也可以是多個(gè)。但對于被加工的齒形的2個(gè)側(cè)面，必須將展成加工的刀具分別安裝在對應(yīng)的展成三角形平面上分別或同時(shí)進(jìn)行加工。
第三步、安裝待加工齒輪。該展成加工方法要求被加工齒輪必須能與加工刀具作同步展成運(yùn)動(dòng)，即被加工齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)與加工刀具沿節(jié)圓公切線方向的直線運(yùn)動(dòng)保持如下關(guān)系 式中V是加工刀具沿節(jié)圓公切線方向的直線運(yùn)動(dòng)速度，Z是被加工齒輪齒數(shù)，ω是被加工齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，m是第二步所述加工刀具的偏轉(zhuǎn)軸線代表的齒條型線所對應(yīng)位置的齒形節(jié)圓的模數(shù)。這個(gè)展成運(yùn)動(dòng)關(guān)系可以像滾齒機(jī)一樣通過掛輪實(shí)現(xiàn)，也可以通過數(shù)控的方法實(shí)現(xiàn)。
第四步、在第二步所述加工刀具的偏轉(zhuǎn)軸線位于被加工齒輪大端節(jié)圓齒條型線的位置上展成加工齒輪的1個(gè)齒型面(單刀)或2個(gè)齒型面(雙刀)，并確保第二步所要求的碟形刀具的加工平面必須在展成加工的全過程始終保持在所述的展成三角形平面上，第三步計(jì)算公式中的m是當(dāng)前位置所對應(yīng)的模數(shù)，即大端節(jié)圓的模數(shù)； 第五步、被加工齒輪轉(zhuǎn)過1個(gè)齒位。這可以通過分度盤實(shí)現(xiàn)，也可以通過數(shù)控的方法實(shí)現(xiàn)。重復(fù)第四步，直至加工完這個(gè)位置的所有齒面。
第六步、精確沿第二步所述加工刀具加工點(diǎn)的現(xiàn)在位置與被加工齒輪節(jié)錐錐頂(直齒)或斜齒偏移點(diǎn)(斜齒)的連線方向?qū)⒌毒咭苿?dòng)一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x，并確保第二步所要求的碟形刀具的加工平面必須在展成加工的全過程始終保持在所述的展成三角形平面上。這個(gè)移動(dòng)可以通過機(jī)床坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)，也可以通過數(shù)控的方法實(shí)現(xiàn)。計(jì)算新位置所對應(yīng)的模數(shù)及對應(yīng)的展成直線運(yùn)動(dòng)速度。
第七步、在新位置按新位置所對應(yīng)的展成直線運(yùn)動(dòng)速度重復(fù)第四步和第五步，直至加工完這個(gè)位置的所有齒面。
第八步、重復(fù)第六步和第七步，直至整個(gè)齒輪加工完。
如果齒輪不是太厚，蝶形刀具的直徑足夠大，局部過切深對于齒輪強(qiáng)度的影響在可以接受的范圍內(nèi)，可以在第四步時(shí)將加工刀具的偏轉(zhuǎn)軸線置于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圓的齒條型線位置上，在保證大小端節(jié)圓齒底切深的條件下，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圓位置齒底的過切深量在可以接受的范圍內(nèi)，一次完成全齒面的加工，而無須上述第六、七、八步。
螺旋漸開線齒輪展成加工中使碟形刀具的加工平面在展成加工的全過程始終保持在展成三角形平面上所需的機(jī)構(gòu)(如圖4)主要由刀具偏轉(zhuǎn)軸F機(jī)構(gòu)、過原點(diǎn)軸J機(jī)構(gòu)和滑桿滑套R(shí)機(jī)構(gòu)三部分組成；所述的過原點(diǎn)軸J機(jī)構(gòu)主要由可以在U、W(或V)二個(gè)坐標(biāo)方向移動(dòng)的拖板C和過原點(diǎn)軸J組成，過原點(diǎn)軸J的軸線為過齒輪節(jié)圓錐頂點(diǎn)即坐標(biāo)軸原點(diǎn)O(直齒)或偏移點(diǎn)O′(斜齒)的一條所述的齒條型線的平行線，過原點(diǎn)軸J安裝在拖板C上轉(zhuǎn)動(dòng)，J軸的延長線必定過原點(diǎn)O或偏移點(diǎn)O′；所述的刀具偏轉(zhuǎn)軸F機(jī)構(gòu)主要由可以在X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向移動(dòng)的拖板A、刀具偏轉(zhuǎn)軸F、碟形刀具T和刀架S組成，刀具偏轉(zhuǎn)軸F平行于過原點(diǎn)軸J安裝在拖板A上轉(zhuǎn)動(dòng)且隨拖板A在X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向移動(dòng)，刀架S安裝在刀具偏轉(zhuǎn)軸F上且隨刀具偏轉(zhuǎn)軸F一起在拖板A上轉(zhuǎn)動(dòng)，碟形刀具T安裝在刀架S上且其加工圓平面即蝶形底面及圓心在刀具偏轉(zhuǎn)軸F的軸線延長線上隨刀架S和刀具偏轉(zhuǎn)軸F一起繞F軸旋轉(zhuǎn)；所述的滑桿滑套R(shí)機(jī)構(gòu)(圖5)由滑桿R、滑套E、叉形鉸接頭K和叉形鉸接頭Q組成，叉形鉸接頭K安裝在滑桿R的一端與刀具偏轉(zhuǎn)軸F鉸接且保證刀具偏轉(zhuǎn)軸F軸線與滑桿R軸線必須相交、滑桿R在碟形刀具T的加工圓平面的擴(kuò)展面上，滑套E在滑桿R上自由滑動(dòng)，叉形鉸接頭Q安裝在過原點(diǎn)軸J的一端與滑套E鉸接且保證過原點(diǎn)軸J軸線與滑桿R軸線必須相交；由于刀具偏轉(zhuǎn)軸F平行于過原點(diǎn)軸J，就保證了碟形刀具T的加工圓平面在展成運(yùn)動(dòng)中始終保持在由刀具偏轉(zhuǎn)軸F和齒輪節(jié)圓錐頂點(diǎn)即坐標(biāo)軸原點(diǎn)O(直齒)或偏移點(diǎn)O′(斜齒)所組成的展成三角形平面上。
以下是本發(fā)明的原理說明。
垂直軸圓柱齒輪型螺旋漸開線齒輪傳動(dòng)原理 如圖6所示，軸心位于O1的圓柱斜齒輪1推動(dòng)1個(gè)虛擬斜齒條面ABCD向右運(yùn)動(dòng)。設(shè)齒輪齒條傳動(dòng)副的端面壓力角為αp1，斜角為γ1。根據(jù)漸開線傳動(dòng)原理，齒輪1在虛擬斜齒條面ABCD上的嚙合直線PQ從P0Q0勻速移動(dòng)到PtQt，如圖8所示。
相類似，如圖7所示，同1個(gè)虛擬斜齒條面ABCD推動(dòng)另一個(gè)軸線與齒輪1的軸線垂直相交，軸心位于O2的相同模數(shù)的圓柱斜齒輪2向右轉(zhuǎn)動(dòng)。則斜齒輪2與虛擬斜齒條面ABCD傳動(dòng)副的端面壓力角αp2等于斜齒輪1傳動(dòng)副的斜角γ1，斜齒輪2傳動(dòng)副的斜角γ2等于斜齒輪1傳動(dòng)副的端面壓力角αp1。齒輪2在虛擬斜齒條面ABCD上的嚙合直線RS從R0S0勻速移動(dòng)到RtSt，也如圖8所示。
嚙合線PQ與嚙合線RS在運(yùn)動(dòng)中始終在同一個(gè)平面ABCD上相交，交點(diǎn)從B點(diǎn)勻速移動(dòng)到D點(diǎn)。BD是一條直線。這個(gè)移動(dòng)的交點(diǎn)就是圓柱斜齒輪1的右齒面與圓柱斜齒輪2的左齒面的移動(dòng)的嚙合點(diǎn)。在嚙合區(qū)內(nèi)，2個(gè)齒輪的齒面始終有1個(gè)點(diǎn)緊密嚙合，總保持齒輪1的某一根漸開線與齒輪2相應(yīng)的一根漸開線瞬時(shí)嚙合。齒輪1節(jié)圓與齒輪2節(jié)圓相切于節(jié)點(diǎn)，具有一條公切線。根據(jù)齒輪齒條漸開線傳動(dòng)原理，齒輪1做勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則虛擬斜齒條面ABCD必定沿公切線做勻速直線運(yùn)動(dòng)。同理虛擬斜齒條面ABCD沿公切線做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則齒輪2必定做勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這就是垂直軸圓柱斜齒輪漸開線傳動(dòng)的基本原理。
可以看出，垂直軸圓柱斜齒輪漸開線傳動(dòng)的基本條件就是齒輪1的端面壓力角必須等于齒輪2的螺旋角且齒輪2齒面的旋向與齒輪1的端面壓力角方向一致，同時(shí)齒輪2的端面壓力角必須等于齒輪1的螺旋角且齒輪1齒面的旋向與齒輪2的端面壓力角方向一致。齒輪1與齒輪2的模數(shù)必須相等，但端面壓力角不必須一致。
在齒寬的另一側(cè)，與圓柱斜齒輪1的左齒面和圓柱斜齒輪2的右齒面相嚙合的虛擬斜齒條面EFGH在2個(gè)方向上的斜向與虛擬斜齒條面ABCD都是相反的。虛擬斜齒條面EFGH上的嚙合線運(yùn)動(dòng)、相交的狀況與虛擬斜齒條面ABCD相似，如圖9所示。造成2個(gè)齒輪的遠(yuǎn)端面的齒寬大、齒間小，而近端面則是齒間大、齒寬小。有點(diǎn)像木器的榫頭。如圖14所示。每個(gè)齒輪只有1個(gè)截面上的齒寬與齒間相等，這個(gè)截面就是這個(gè)齒輪的節(jié)圓計(jì)算面，或叫做節(jié)圓面。
齒輪1的齒高對應(yīng)于齒輪2的齒輪寬，齒輪2的齒高對應(yīng)于齒輪1的齒輪寬。但1個(gè)齒輪的齒高并不必須等于另1個(gè)齒輪的齒輪寬，也不必須等于2倍的模數(shù)，甚至于節(jié)圓以上部分的齒高也不必須等于節(jié)圓以下部分的齒高，也就是說，節(jié)圓面不必須位于齒輪寬度的中間，節(jié)圓面兩側(cè)的齒輪寬度可以不對稱，節(jié)圓上下的半齒高也可以不對稱。這是垂直軸圓柱斜齒輪漸開線傳動(dòng)的非常獨(dú)特的性質(zhì)。
實(shí)際上，每一個(gè)齒面上參加嚙合的不是一個(gè)面，而是一條線，這條線是一條空間螺旋漸開線。如圖17所示。兩個(gè)相互嚙合的齒面實(shí)際上起作用的是兩條空間螺旋漸開線。如圖10所示，它們是由虛擬齒條面上的一條線BD(或是HF)展成出來的，這條線稱為齒條型線。嚙合是點(diǎn)接觸。實(shí)際上，這2條螺旋漸開線應(yīng)該符合權(quán)利要求1所述的嚙合條件。
如圖1、圖11所示，齒條型線、嚙合點(diǎn)運(yùn)動(dòng)線也就是公共法線與2個(gè)齒輪節(jié)圓的公切線都在權(quán)利要求1所述的齒型平面上，齒型平面就是齒條型線的運(yùn)動(dòng)平面?？梢酝ㄟ^嚙合點(diǎn)運(yùn)動(dòng)線求出重合系數(shù)。如果2個(gè)齒輪的端面壓力角αp1和αp2合理，2個(gè)齒輪的齒數(shù)不是太少，重合系數(shù)不難大于1。
2個(gè)齒輪的端面壓力角αp1和αp2的差別越大，齒型平面的傾斜角θ就越接近于0°或90°，嚙合點(diǎn)運(yùn)動(dòng)線就越短，重合系數(shù)越小。αp1和αp2相等時(shí)，齒型平面的傾斜角θ就等于45°，嚙合點(diǎn)運(yùn)動(dòng)線最長，重合系數(shù)最大。
這種垂直軸傳動(dòng)漸開線圓柱齒輪可以很容易地實(shí)現(xiàn)展成加工。現(xiàn)有的外圓柱齒輪的加工方法，如滾齒、磨齒等，只要做不大的改動(dòng)，幾乎都可以用于加工這種齒輪。
這種齒輪可以減重。由于每一個(gè)齒面上參加嚙合的只是一條空間螺旋漸開線，齒面上的其它部分都不參與嚙合，因此只要在空間螺旋漸開線的兩側(cè)保留一定的寬度，其他部分都可以去除。去除后該齒輪像一個(gè)碟子，如圖2粗線條所示部分。
這種齒輪適合用做高精度高速輕載垂直軸傳動(dòng)。
直齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪和斜齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的傳動(dòng)原理 實(shí)際上，前述的虛擬齒條面也只有一條線起作用，就是權(quán)利要求1所述的齒條型線。當(dāng)這條線沿過節(jié)點(diǎn)的節(jié)圓切線運(yùn)動(dòng)時(shí)，就分別在同步旋轉(zhuǎn)的齒輪1和齒輪2上展成出兩條空間螺旋漸開線。理論上講，只要有這兩條空間螺旋漸開線參與嚙合運(yùn)動(dòng)就可以滿足齒輪1和齒輪2在嚙合區(qū)內(nèi)連續(xù)勻速傳遞運(yùn)動(dòng)，且只有兩條空間螺旋漸開線參與嚙合運(yùn)動(dòng)，齒面上的其它部分都沒有任何作用，可以不要。
如果我們用齒條型線在齒輪1和齒輪2上分別展成出一個(gè)沒有厚度的齒輪并把它固定在齒根的圓平面上。我們發(fā)現(xiàn)這像是兩個(gè)沒有厚度的碟形錐齒輪，如圖12所示。其螺旋漸開線所在的母面是以嚙合點(diǎn)運(yùn)動(dòng)線為母線分別繞齒輪1軸和齒輪2軸所展成的2個(gè)雙曲環(huán)面。
如果齒輪1和齒輪2齒數(shù)不變，而模數(shù)加1，以同樣的方法產(chǎn)生另兩條空間螺旋漸開線和另兩個(gè)沒有厚度的碟形錐齒輪。這個(gè)大模數(shù)的齒條型線B’F’與BF平行，因此在同一個(gè)平面上。在做直線的展成運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于節(jié)圓直徑大，B’F’的速度T’比BF的速度T要快，但呈線性關(guān)系T’＝c·T，其中c是常數(shù)。因此B’F’和BF在做展成運(yùn)動(dòng)時(shí)自始至終保持在同一個(gè)平面上。該平面稱為展成平面。
如果模數(shù)是連續(xù)漸變的，就產(chǎn)生了一種新型的錐齒輪——螺旋漸開線錐齒輪，如圖3所示。其同一個(gè)齒面上的所有螺旋漸開線的齒條型線在做展成運(yùn)動(dòng)時(shí)自始至終保持在同一個(gè)展成平面上。盡管這個(gè)平面做展成運(yùn)動(dòng)時(shí)在不斷的偏轉(zhuǎn)，但已足夠滿足展成加工錐齒輪的條件。如果使刀具平面始終保持在展成平面上，這種錐齒輪就可以展成銑削加工，也可以展成磨削加工。
如果這個(gè)展成平面同時(shí)也過2個(gè)齒輪軸的交點(diǎn)O(齒輪節(jié)圓錐頂點(diǎn))，就構(gòu)成了直齒螺旋漸開線錐齒輪，如圖15所示。這種齒輪的所有連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線同時(shí)同相位參與嚙合。
對于如圖16所示的斜齒螺旋漸開線錐齒輪，展成平面不通過齒輪1軸和齒輪2軸的交點(diǎn)，但其展成運(yùn)動(dòng)同樣必須滿足線性關(guān)系T’＝c·T。
如果這個(gè)展成平面偏離開2個(gè)齒輪軸的交點(diǎn)O，與過O點(diǎn)且垂直于2個(gè)齒輪軸的直線交于O′點(diǎn)，就構(gòu)成了斜齒螺旋漸開線錐齒輪，O′點(diǎn)稱為斜齒偏移點(diǎn)。OO′稱為斜齒偏移距。如圖1所示。當(dāng)齒輪1在齒輪2的上方時(shí)，從齒輪2向交點(diǎn)O看過去，O′點(diǎn)從O點(diǎn)向左偏移將生成左旋錐齒輪，OO′稱為左偏移距，向右偏移將生成右旋錐齒輪，OO′稱為右偏移距。不難看出，斜齒螺旋漸開線錐齒輪的斜角從大端到小端是逐漸變大的，只有這樣，才能滿足線性關(guān)系T’＝c·T，才具有展成加工平面。斜齒螺旋漸開線錐齒輪的部分連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線同時(shí)不同相位參與嚙合。
節(jié)圓的齒條型線在齒型平面上作直線展成運(yùn)動(dòng)。節(jié)圓的齒條型線與2個(gè)齒輪軸的交點(diǎn)O(直齒螺旋漸開線錐齒輪)或斜齒偏移點(diǎn)O′(斜齒螺旋漸開線錐齒輪)所構(gòu)成的平面三角形就是展成平面三角形。展成平面三角形在做展成運(yùn)動(dòng)時(shí)永遠(yuǎn)過O點(diǎn)(直齒螺旋漸開線錐齒輪)或O′點(diǎn)(斜齒螺旋漸開線錐齒輪)，且作為展成平面三角形1條邊的節(jié)圓的齒條型線永遠(yuǎn)保持在齒型平面上沿節(jié)圓公切線作直線平移展成運(yùn)動(dòng)。
這2種錐齒輪統(tǒng)稱為螺旋漸開線錐齒輪。
螺旋漸開線錐齒輪有4條最顯著的優(yōu)點(diǎn)。
其一，螺旋漸開線錐齒輪具有清晰易懂的傳動(dòng)原理，從理論上保障了傳動(dòng)的連續(xù)性和勻速性。
其二，螺旋漸開線錐齒輪在理論上是線嚙合，當(dāng)齒面承受壓力而變形時(shí)，實(shí)際上是面嚙合。實(shí)際嚙合面積大，承載能力強(qiáng)。
其三，螺旋漸開線錐齒輪的嚙合線長，重合系數(shù)大，尤其是斜齒螺旋漸開線錐齒輪。因此小齒輪齒數(shù)可以做到比較少，容易實(shí)現(xiàn)大速比減速。
其四，螺旋漸開線錐齒輪可以實(shí)現(xiàn)展成加工，特別是可以實(shí)現(xiàn)展成磨齒加工。因此加工精度高，加工成本低，可加工齒面硬度高。大大提高了齒輪的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，承載能力和使用壽命。這就為減小齒輪模數(shù)，縮小齒輪副尺寸提供了必要的條件。
建議“螺旋漸開線齒輪最好取αp1等于αp2，這時(shí)θ1＝θ2＝λ/2，對于垂直軸傳動(dòng)副，則其齒型平面與節(jié)圓平面的傾斜角為45°”的道理是，相互嚙合的2個(gè)錐齒輪必須由同一組齒條型線產(chǎn)生。在生產(chǎn)中齒型平面傾斜角和壓力角如果可調(diào)，則加工2個(gè)齒輪的齒條型線在2個(gè)方向上的傾斜角容易產(chǎn)生較大的誤差，加工出的2個(gè)齒輪就失去了勻速傳動(dòng)的基本條件。如同2個(gè)壓力角有較大誤差的圓柱漸開線齒輪無法勻速傳動(dòng)是一個(gè)道理。
建議“螺旋壓力角

一般為20°”的道理是，這時(shí)

圓錐齒輪的齒頂寬及齒根寬比較適中。
建議“在齒型平面上繪制的齒條線標(biāo)準(zhǔn)與圓柱漸開線齒輪齒條副的齒條標(biāo)準(zhǔn)相同，包括齒寬、齒間等。其中齒高標(biāo)準(zhǔn)(包括齒頂高、齒根高、齒根間隙和齒根圓角)采用直齒輪標(biāo)準(zhǔn)”的道理是，螺旋漸開線齒輪是根據(jù)齒條原理展成出來的，因此它不同于圓錐齒輪；但它的齒形線最終存在于一個(gè)雙曲錐面上，又不同于圓柱齒輪。從原理上講，它與圓柱齒輪更接近一些。用齒條標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定齒形線更合理。但齒高標(biāo)準(zhǔn)又必須按圓柱齒輪來規(guī)定，否則齒頂高會(huì)遠(yuǎn)大于一個(gè)模數(shù)，造成齒頂變尖、根切等問題。
建議“所述的斜齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的斜角特征可用所述的斜齒偏移距來表征”的道理是，前面已經(jīng)說過，斜齒螺旋漸開線錐齒輪的斜角從大端到小端是逐漸變大的，只有這樣，才能滿足線性關(guān)系T’＝c·T，才具有展成加工平面。因此用螺旋角作標(biāo)準(zhǔn)不僅有困難，而且不方便。而采用斜齒偏移距作標(biāo)準(zhǔn)對于加工制造及重合系數(shù)的計(jì)算都非常方便。
建議“所述的圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的齒輪厚度用圓錐齒輪大端節(jié)圓模數(shù)與小端節(jié)圓模數(shù)之差來表征”的道理是，圓錐齒輪不同于圓柱齒輪，齒輪厚度的意義不十分明晰。采用大端節(jié)圓模數(shù)與小端節(jié)圓模數(shù)之差來表述與齒寬、齒間、齒高等參數(shù)具有一致性。
建議“定義大端節(jié)圓模數(shù)與小端節(jié)圓模數(shù)的中間值為所述的圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圓模數(shù)”的道理是，定義標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圓模數(shù)為大小端模數(shù)的中間值對于估算齒輪強(qiáng)度更合理一些。
垂直軸圓柱齒輪型螺旋漸開線齒輪的齒面加工原理與圓柱斜齒輪本質(zhì)上完全相同，所不同之處有二。其一是垂直軸圓柱齒輪型螺旋漸開線齒輪的兩側(cè)齒面的斜向相反，因此不可能一次成型，只能分別加工。其二是垂直軸圓柱齒輪型螺旋漸開線齒輪的壓力角概念與圓柱斜齒輪不同。垂直軸圓柱齒輪型螺旋漸開線齒輪的20°螺旋壓力角，如果把它看成是斜齒輪，這個(gè)壓力角就不同了。所以用普通滾齒機(jī)可以加工垂直軸圓柱齒輪型螺旋漸開線齒輪，但必須制作專門的滾刀單面刃，不同概念的壓力角。
直齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪和斜齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪加工方法的核心有兩條 其一是加工刀具(蝶形銑刀或蝶形砂輪)的加工平面(蝶形底面)必須在展成加工的全過程始終保持在所述的展成三角形平面上。
其二是加工刀具的展成直線運(yùn)動(dòng)速度與其所處的相對于被加工齒輪的位置的節(jié)圓直徑相關(guān)，必須分別計(jì)算。
本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1、一種螺旋漸開線齒輪，其特征在于其齒面型線為螺旋漸開線；所述的螺旋漸開線是漸開線基圓在生成漸開線過程的同時(shí)既沿基圓軸線做勻速直線運(yùn)動(dòng)又繞基圓軸線做勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所生成的空間曲線，螺旋漸開線的柱坐標(biāo)參數(shù)方程為
Z＝k·R0·tgα
ψ＝k·c·tgα+tgα-α
式中
ρ——柱坐標(biāo)徑向矢量，
R0——漸開線基圓半徑，
ψ——柱坐標(biāo)角矢量，
Z——柱坐標(biāo)軸向矢量，
α——參數(shù)方程參數(shù)，漸開線壓力角，
k，c——2個(gè)常數(shù)；
所述的螺旋漸開線是節(jié)圓相切、基圓軸線相交成角λ且滿足相互嚙合條件的螺旋漸開線；這2條螺旋漸開線，各有2個(gè)過節(jié)點(diǎn)的基圓柱切平面，對應(yīng)的切平面形成左右2條對稱的交線，這2條交線就是2條螺旋漸開線的嚙合點(diǎn)運(yùn)動(dòng)線，也是它們嚙合的公共法線；2條螺旋漸開線的2個(gè)基圓半徑、漸開線節(jié)圓壓力角αp1和αp2及軸線交角λ確定之后，上述切平面的交線就確定了，2條螺旋漸開線的所有參數(shù)就都確定了，它們的參數(shù)方程中的參數(shù)及它們嚙合的公共法線與2個(gè)節(jié)圓的公切線構(gòu)成的平面稱為齒型平面，齒型平面與2個(gè)基圓平面的傾斜角θ1和θ2分別為和在齒型平面上它們嚙合的公共法線CE0的垂線CE稱為齒條型線，齒條型線與2個(gè)節(jié)圓的公切線的垂線的夾角
稱為螺旋壓力角，
2個(gè)節(jié)圓上的螺旋角γ1和γ2分別為及與漸開線的齒條型線可以在2個(gè)平行的節(jié)圓柱上展成出2條可以相互嚙合的漸開線相似，螺旋漸開線的齒條型線可以在2個(gè)相交的節(jié)圓柱上展成出2條可以相互嚙合的螺旋漸開線，螺旋漸開線的齒條型線沿節(jié)圓公切線的直線平移運(yùn)動(dòng)，與2個(gè)齒輪節(jié)圓做純滾動(dòng)就展成出2條可以相互嚙合的螺旋漸開線。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋漸開線齒輪，其特征是由相互嚙合的兩個(gè)螺旋漸開線齒輪組成的傳動(dòng)副的軸線相交。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺旋漸開線齒輪，其特征是所述的相交軸齒輪副包括圓柱齒輪-圓柱齒輪型、直齒圓錐齒輪-直齒圓錐齒輪型和斜齒圓錐齒輪-斜齒圓錐齒輪型；所述的圓柱齒輪的每一個(gè)輪齒的2個(gè)側(cè)面是對稱的斜向相反的2個(gè)圓柱斜齒輪漸開線螺旋面，它們的節(jié)圓上的螺旋角γ1和γ2與它們的端面壓力角αp1和αp2的關(guān)系為λ是2個(gè)基圓軸線的交角，實(shí)際上它們的每一個(gè)齒面上只有一條螺旋漸開線參與嚙合；所述的直齒圓錐齒輪型齒輪由一組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線構(gòu)成它的齒面，這組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線的所有節(jié)點(diǎn)排列成一條直線，這條直線是由齒輪大端節(jié)點(diǎn)與齒輪節(jié)圓錐頂點(diǎn)所構(gòu)成，即節(jié)圓錐面母線，該組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線的每一根都是由一根所述的齒條型線展成出來的，實(shí)際上這組齒條型線在展成運(yùn)動(dòng)中的直線速度都不相同而線性相關(guān)，這組齒條型線始終保持在一個(gè)平面上且相互平行，這個(gè)平面在展成加工的任何位置上都是由齒輪大端節(jié)圓的齒條型線與齒輪節(jié)圓錐頂點(diǎn)所構(gòu)成，稱為展成三角形平面，實(shí)際上該展成三角形在展成運(yùn)動(dòng)中不斷偏轉(zhuǎn)，形狀不斷變化，由于這種齒輪具有展成三角形平面，因此具有展成加工的可能性，這種齒輪的所有連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線同時(shí)同相位參與嚙合，因此它屬于線嚙合；所述的斜齒圓錐齒輪型齒輪由一組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線構(gòu)成它的齒面，這組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線的所有節(jié)點(diǎn)排列成一條非線性錐面螺旋線，該組連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線的每一根都是由一根所述的齒條型線展成得到，實(shí)際上該組齒條型線在展成運(yùn)動(dòng)中的直線速度都不相同而線性相關(guān)，這組齒條型線始終保持在一個(gè)平面上且相互平行，這個(gè)平面在展成加工的任何位置上都是由齒輪大端節(jié)圓的齒條型線與齒輪節(jié)圓錐頂點(diǎn)向左右垂直方向偏移一定距離的點(diǎn)所構(gòu)成，偏移的距離稱為斜齒偏移距，偏移的位置稱為斜齒偏移點(diǎn)，這個(gè)平面也稱為展成三角形平面，實(shí)際上該展成三角形平面在展成運(yùn)動(dòng)中不斷偏轉(zhuǎn)，形狀不斷變化，由于這種齒輪也具有展成三角形平面，因此同樣具有展成加工的可能性，這種齒輪的部分連續(xù)漸變模數(shù)的螺旋漸開線同時(shí)不同相位參與嚙合，因此它同樣屬于線嚙合。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋漸開線齒輪，其特征是所述的2條螺旋漸開線的漸開線節(jié)圓壓力角αp1和αp2可以相等也可以不相等，在實(shí)際應(yīng)用中最好取αp1等于αp2。
5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺旋漸開線齒輪，其特征是在齒型平面上繪制的齒條型線標(biāo)準(zhǔn)與直齒圓柱漸開線齒輪齒條副的齒條標(biāo)準(zhǔn)相同，其中齒輪的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圓上的齒高標(biāo)準(zhǔn)，包括齒頂高、齒根高、齒根間隙和齒根圓角，采用直齒圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)，螺旋壓力角
一般取值為20°；所述的圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的大端節(jié)圓模數(shù)與小端節(jié)圓模數(shù)的中間值表征為圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圓模數(shù)；圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的齒輪厚度特征用圓錐齒輪大端節(jié)圓模數(shù)與小端節(jié)圓模數(shù)之差表征；所述的斜齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的斜角特征用斜齒偏移距表征；最好取αp1等于αp2，這時(shí)θ1＝θ2＝λ/2，對于垂直軸傳動(dòng)副，則其齒型平面傾斜角θ為45°。
6、一種螺旋漸開線齒輪的加工方法，其特征是
所述的圓柱齒輪型螺旋漸開線齒輪的加工方法為
首先，制造一個(gè)與該齒輪的作為圓柱斜齒輪的壓力角相符的、只有半邊齒形的滾刀；其次，將滾刀安裝在普通滾齒機(jī)上分別滾切兩側(cè)齒形面；第三，必要時(shí)用碟形砂輪，在普通磨齒機(jī)上分別磨削兩側(cè)齒形面；
所述的直齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪和斜齒圓錐齒輪型螺旋漸開線齒輪的展成加工方法為
第一步、使用碟形銑刀或碟形砂輪作為展成加工用刀具，所述刀具的刀尖角即碟形錐底角必須小于2倍齒輪壓力角，刀尖圓角等于齒根圓角，并將刀具的大端底平面作為加工平面；
第二步、安裝展成加工的刀具，要求碟形刀具的加工平面必須在展成加工的全過程始終保持在展成三角形平面上；因此在展成加工中碟形刀具的加工平面在不斷的偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)軸線在碟形刀具的加工平面上，且通過碟形刀具的加工平面的圓心，這個(gè)偏轉(zhuǎn)軸線是展成加工的齒條型線，這個(gè)偏轉(zhuǎn)軸線與碟形刀具的加工平面外圓的交點(diǎn)稱為加工點(diǎn)，對于1個(gè)被加工的齒形的2個(gè)側(cè)面對應(yīng)地各有1個(gè)展成三角形平面，展成加工的刀具可以是1個(gè)，可以是2個(gè)，也可以是多個(gè)，但對于被加工的齒形的2個(gè)側(cè)面，必須將展成加工的刀具分別安裝在對應(yīng)的展成三角形平面上分別或同時(shí)進(jìn)行加工；
第三步、安裝待加工齒輪，要求被加工齒輪必須能與加工刀具作同步展成運(yùn)動(dòng)，即被加工齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)與加工刀具沿節(jié)圓公切線方向的直線運(yùn)動(dòng)保持如下關(guān)系
式中V是加工刀具沿節(jié)圓公切線方向的直線運(yùn)動(dòng)速度，Z是被加工齒輪齒數(shù)，ω是被加工齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，m是第二步所述加工刀具的偏轉(zhuǎn)軸線代表的齒條型線所對應(yīng)位置的齒形節(jié)圓的模數(shù)，這個(gè)展成運(yùn)動(dòng)關(guān)系可以像滾齒機(jī)一樣通過掛輪實(shí)現(xiàn)，也可以通過數(shù)控的方法實(shí)現(xiàn)；
第四步、在第二步所述加工刀具的偏轉(zhuǎn)軸線位于被加工齒輪大端節(jié)圓齒條型線的位置上展成加工齒輪的1個(gè)齒型面或2個(gè)齒型面，并確保第二步所要求的碟形刀具的加工平面必須在展成加工的全過程始終保持在所述的展成三角形平面上，使碟形刀具的加工平面在展成加工的全過程始終保持在所述的展成三角形平面上可以通過專用機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，也可以通過數(shù)控的方法實(shí)現(xiàn)，第三步計(jì)算公式中的m是當(dāng)前位置所對應(yīng)的模數(shù)，即大端節(jié)圓的模數(shù)；
第五步、通過分度盤或數(shù)控的方法使被加工齒輪轉(zhuǎn)過1個(gè)齒位，重復(fù)第四步，直至加工完這個(gè)位置的所有齒面；
第六步、精確沿第二步所述加工刀具加工點(diǎn)的現(xiàn)在位置與被加工齒輪節(jié)錐錐頂(直齒)或斜齒偏移點(diǎn)(斜齒)的連線方向?qū)⒌毒哌M(jìn)給移動(dòng)一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x到新的位置，計(jì)算新位置所對應(yīng)的模數(shù)及對應(yīng)的展成直線運(yùn)動(dòng)速度并確保第二步所要求的碟形刀具的加工平面必須在展成加工的全過程始終保持在展成三角形平面上，這個(gè)移動(dòng)可以通過機(jī)床坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)，也可以通過數(shù)控的方法實(shí)現(xiàn)；
第七步、在新位置按新位置所對應(yīng)的展成直線運(yùn)動(dòng)速度重復(fù)第四步和第五步，直至加工完這個(gè)位置的所有齒面；
第八步、重復(fù)第六步和第七步，直至整個(gè)齒輪加工完。
如果齒輪不是太厚，蝶形刀具的直徑足夠大，局部過切深對于齒輪強(qiáng)度的影響在可以接受的范圍內(nèi)，可以在第四步時(shí)將加工刀具的偏轉(zhuǎn)軸線置于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圓的齒條型線位置上，在保證大小端節(jié)圓齒底切深，而標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圓位置齒底的過切深量在可以接受的范圍內(nèi)的條件下，一次完成全齒面的加工，而無須上述第六、七、八步。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的螺旋漸開線齒輪的加工方法，其特征是在展成加工中可以通過以下專用機(jī)構(gòu)裝置使碟形刀具的加工平面在展成加工的全過程始終保持在展成三角形平面上，該裝置主要由刀具偏轉(zhuǎn)軸F機(jī)構(gòu)、過原點(diǎn)軸J機(jī)構(gòu)和滑桿滑套R(shí)機(jī)構(gòu)三部分組成；所述的過原點(diǎn)軸J機(jī)構(gòu)主要由可以在U、W(或V)二個(gè)坐標(biāo)方向移動(dòng)的拖板C和過原點(diǎn)軸J組成，過原點(diǎn)軸J的軸線為過齒輪節(jié)圓錐頂點(diǎn)即坐標(biāo)軸原點(diǎn)O(直齒)或偏移點(diǎn)O′(斜齒)的一條所述的齒條型線的平行線，過原點(diǎn)軸J安裝在拖板C上轉(zhuǎn)動(dòng)，J軸的延長線必定過原點(diǎn)O或偏移點(diǎn)O′；所述的刀具偏轉(zhuǎn)軸F機(jī)構(gòu)主要由可以在X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向移動(dòng)的拖板A、刀具偏轉(zhuǎn)軸F、碟形刀具T和刀架S組成，刀具偏轉(zhuǎn)軸F平行于過原點(diǎn)軸J安裝在拖板A上轉(zhuǎn)動(dòng)且隨拖板A在X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向移動(dòng)，刀架S安裝在刀具偏轉(zhuǎn)軸F上且隨刀具偏轉(zhuǎn)軸F一起在拖板A上轉(zhuǎn)動(dòng)，碟形刀具T安裝在刀架S上且其加工圓平面即蝶形底面及圓心在刀具偏轉(zhuǎn)軸F的軸線延長線上隨刀架S和刀具偏轉(zhuǎn)軸F一起繞F軸旋轉(zhuǎn)；所述的滑桿滑套R(shí)機(jī)構(gòu)由滑桿R、滑套E、叉形鉸接頭K和叉形鉸接頭Q組成，叉形鉸接頭K安裝在滑桿R的一端與刀具偏轉(zhuǎn)軸F鉸接且保證刀具偏轉(zhuǎn)軸F軸線與滑桿R軸線必須相交、滑桿R在碟形刀具T的加工圓平面的擴(kuò)展面上，滑套E在滑桿R上自由滑動(dòng)，叉形鉸接頭Q安裝在過原點(diǎn)軸J的一端與滑套E鉸接且保證過原點(diǎn)軸J軸線與滑桿R軸線必須相交；由于刀具偏轉(zhuǎn)軸F平行于過原點(diǎn)軸J，就保證了碟形刀具T的加工圓平面在展成運(yùn)動(dòng)中始終保持在由刀具偏轉(zhuǎn)軸F和齒輪節(jié)圓錐頂點(diǎn)即坐標(biāo)軸原點(diǎn)O(直齒)或偏移點(diǎn)O′(斜齒)所組成的展成三角形平面上。
全文摘要
一種螺旋漸開線齒輪及其加工方法，其特征在于其齒面型線為螺旋漸開線，該螺旋漸開線是由一根齒條型線沿節(jié)圓切線的直線平移運(yùn)動(dòng)，與齒輪節(jié)圓做純滾動(dòng)展成的曲線。本發(fā)明螺旋漸開線齒輪具有清晰易懂的傳動(dòng)原理，能保障傳動(dòng)的連續(xù)性和勻速性；螺旋漸開線錐齒輪能實(shí)現(xiàn)面嚙合，且嚙合面積大，故承載能力強(qiáng)；螺旋漸開線齒輪的嚙合線長，重合系數(shù)大，尤其是斜齒螺旋漸開線錐齒輪，容易實(shí)現(xiàn)大速比減速；螺旋漸開線錐齒輪可實(shí)現(xiàn)展成加工，因此加工精度高，加工成本低，可加工齒面硬度高，可提高齒輪運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，承載能力和使用壽命。且本發(fā)明所需的加工設(shè)備比較簡單，利用本發(fā)明的方法可方便地加工出來，解決了相交軸齒輪傳動(dòng)副加工難度大，成本高的難題。
文檔編號F16H55/08GK101526129SQ20091002483
公開日2009年9月9日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者黃因慧, 田宗軍, 劉志東, 沈理達(dá), 王桂峰, 煒 汪 申請人:南京航空航天大學(xué)