無退刀槽圓弧螺旋線混合型人字齒輪及其加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于傳動(dòng)機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種無退刀槽圓弧螺旋線混合型人字齒輪及 磨齒方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 斜齒輪嚙合接觸是由輪齒的一端進(jìn)入嚙合而從輪齒的另一端退出嚙合，其齒廓接 觸線的長度由零逐漸增加，又逐漸縮短，直至脫離接觸的過程，即當(dāng)其齒廓前端面脫離嚙合 時(shí)，齒廓的后端面仍在嚙合中。因此，載荷沿齒寬方向的變化也是一漸變的過程。斜齒輪同 時(shí)嚙合的齒輪對(duì)數(shù)多，重合度大，因此斜齒輪傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、噪聲和沖擊較 小，適用于高速、大功率的齒輪傳動(dòng)。斜齒輪應(yīng)用于高速重載機(jī)械傳動(dòng)時(shí)，通常需要對(duì)輪齒 滲碳工藝熱處理，這一過程必然引起齒輪的變形，因此需要對(duì)齒輪磨齒以糾正熱處理過程 中的變形，以提高齒輪精度和齒輪的疲勞性能。
[0003] 人字齒輪由左右兩個(gè)旋向相反且對(duì)稱的斜齒輪組成，是一種同時(shí)具有左旋和右旋 輪齒的圓柱齒輪。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在圓柱齒輪的某一部分齒寬上為右旋齒而在另一部分齒寬 上為左旋齒。人字齒輪傳動(dòng)具有重合度大、承載能力高、傳動(dòng)平穩(wěn)和軸向載荷小等優(yōu)點(diǎn)，在 重型機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。
[0004] 人字齒輪根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為圖1所示的無退刀槽的人字齒輪和圖2所示的中 間有退刀槽（砂輪越程槽）的人字齒輪兩種結(jié)構(gòu)形式。前者無退刀槽人字齒輪是左右兩側(cè) 輪齒直接相交在齒寬中間構(gòu)成尖角的一種結(jié)構(gòu)形式，具有傳動(dòng)布置緊湊，加工精度高等優(yōu) 點(diǎn)。但這類齒輪必須在專用機(jī)床上刨齒加工，或者將左旋和右旋兩側(cè)分體加工制造然后組 合在一起，目前這種結(jié)構(gòu)的人字齒輪由于左右旋輪齒之間的尖角而無法實(shí)現(xiàn)磨齒。中間有 退刀槽的人字齒輪是將兩側(cè)做成一體，但在兩側(cè)的有效輪齒之間留下必要的退刀槽（砂輪 越程槽）。這種類型的齒輪無需專用加工機(jī)床便可實(shí)現(xiàn)齒輪的磨齒加工，具有成本低、生產(chǎn) 效率高等優(yōu)點(diǎn)。由于需留砂輪越程槽，所以，當(dāng)齒輪總寬度受到限制時(shí)，參與工作的齒寬減 少，降低了齒輪承載能力。
[0005] 因此，當(dāng)前的齒輪制造工藝，留有砂輪越程槽的人字齒輪，可實(shí)現(xiàn)輪齒磨削精加 工，適合于高速重載人字齒輪傳動(dòng)的場合，如船舶動(dòng)力、航空機(jī)械傳動(dòng)、重載車輛工程等。無 砂輪越程槽的齒輪，不能進(jìn)行磨齒精加工，限制了其在高速重載的條件下的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種無退刀槽圓弧螺旋線混合型人字齒輪 及其加工方法。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種無退刀槽圓弧螺旋線混合型人字齒輪，該齒輪包括人字齒 輪輪體，所述人字齒輪輪體上加工有若干個(gè)人字齒輪輪齒，所述若干個(gè)人字齒輪輪齒之間 開設(shè)有人字齒輪齒槽，所述人字齒輪輪齒依次由人字齒輪右旋輪齒、人字齒輪圓弧輪齒、人 字齒輪左旋輪齒段構(gòu)成，所述人字齒輪輪齒的兩個(gè)側(cè)面分別構(gòu)成為人字齒輪輪齒凹齒面、 人字齒輪輪齒凸齒面。
[0009] 上述方案中，所述人字齒輪右旋輪齒分度圓上的螺旋角壓力角分別與人 字齒輪左旋輪齒分度圓上螺旋角P 1、壓力角Q1相等，并且所述人字齒輪右旋輪齒和人字 齒輪左旋輪齒的分度圓上壓力角與人字齒輪圓弧輪齒的分度圓上壓力角a a相等。
[0010] 上述方案中，所述人字齒輪圓弧輪齒分度圓柱上沿齒寬方向?yàn)橐磺拾霃綖镻a 的圓弧曲線，所述圓弧曲線的最高點(diǎn)位置處于齒寬的中央對(duì)稱截面內(nèi)，且螺旋角為零度；其 中，所述人字齒輪圓弧輪齒一側(cè)的凹圓弧齒廓曲面與人字齒輪右旋輪齒的凹齒廓曲面相 切，所述人字齒輪圓弧輪齒另一側(cè)的凹圓弧齒廓曲面與人字齒輪左旋輪齒的凹齒廓曲面相 切，并且相切位置相對(duì)于齒寬中截面協(xié)調(diào)對(duì)稱；所述人字齒輪圓弧輪齒一側(cè)的凸圓弧齒廓 曲面與人字齒輪右旋輪齒的凸齒廓曲面相切，所述人字齒輪圓弧輪齒另一側(cè)凸圓弧齒廓曲 面與人字齒輪左旋輪齒的凸齒廓曲面相切，并且相切位置相對(duì)于齒寬中截面協(xié)調(diào)對(duì)稱。
[0011] 上述方案中，所述人字齒輪右旋輪齒沿齒輪回轉(zhuǎn)軸線的寬度4，所述人字齒輪圓 弧輪齒的寬度B a，左旋輪齒的寬度B1與人字齒輪總齒寬B滿足以下關(guān)系式：
[0012] Br=B1 (2)
[0013] B^BfBa=B (3)
[0014] 所述圓弧曲線的曲率半徑P a可由下式確定：
[0015] p a= 0. 5BJcos 0 r ⑷。
[0016] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種制造所述的無退刀槽圓弧螺旋線混合型人字齒輪的 加工方法，采用成形砂輪磨齒精加工形成人字齒輪右旋輪齒、人字齒輪左旋輪齒段，采用錐 形砂輪磨齒精加工形成人字齒輪圓弧輪齒。
[0017] 上述方案中，所述采用成形砂輪磨齒精加工形成人字齒輪右旋輪齒、人字齒輪左 旋輪齒段，具體通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0018] (1)成形砂輪的左側(cè)面和右側(cè)面修成所磨人字齒輪螺旋線輪齒齒槽的漸開線形 狀；
[0019] (2)在混合型人字齒輪端面的起始點(diǎn)A'，成形砂輪左側(cè)面與人字齒輪左旋輪齒齒 槽左側(cè)齒廓相接觸，右側(cè)面2012與人字齒輪左旋輪齒齒槽右側(cè)齒廓相接觸，磨齒工作時(shí)砂 輪一邊繞自身的軸線〇 2-〇2以角速度《 2高速旋轉(zhuǎn)，一邊沿齒槽A' 一 B'方向前進(jìn)運(yùn)動(dòng)；
[0020] (3)砂輪達(dá)到人字齒輪左旋輪齒與人字齒輪圓弧輪齒的相切位置B'停止，砂輪粗 磨削出整個(gè)齒槽的左旋齒槽的兩側(cè)齒面；
[0021] (4)由B'作為起始點(diǎn)，砂輪一邊繞自身的軸線02-02以角速度 2高速旋轉(zhuǎn)，一邊 沿齒槽B' 一A'方向前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，到達(dá)齒輪端面的起始點(diǎn)A'停止，砂輪精磨削出整個(gè)齒槽的 左旋齒槽的兩側(cè)齒面；
[0022] (5)砂輪退刀后人字齒輪分度，重復(fù)上述過程，成形砂輪精磨齒人字齒輪左旋輪齒 的所有齒面；
[0023] (6)按照步驟（1)-(5)完成齒槽的右旋齒槽左側(cè)齒廓和右旋齒槽右側(cè)齒廓的精磨 齒加工，即人字齒輪右旋輪齒的兩側(cè)齒廓。
[0024] 上述方案中，所述采用錐形砂輪磨齒精加工形成人字齒輪圓弧輪齒，具體過以下 步驟實(shí)現(xiàn)：
[0025] (1)在人字齒輪圓弧輪齒的起點(diǎn)B'，錐形砂輪錐面母線與人字齒輪圓弧形齒槽左 側(cè)齒廓接觸，磨齒時(shí)砂輪與人字齒輪做一種展成運(yùn)動(dòng)；
[0026] (2)砂輪一邊繞自身的軸線O3-O3以角速度《 3高速旋轉(zhuǎn)，一邊沿齒槽B' 一 B方向 進(jìn)給，直到圓弧輪齒的另一側(cè)位置B停止，錐形砂輪粗磨削出齒槽的圓弧齒槽的左側(cè)齒廓；
[0027] (3)由B作為起始點(diǎn)，按照上述展成和砂輪的運(yùn)動(dòng)，沿齒槽B - B'方向前進(jìn)運(yùn)動(dòng)， 直到圓弧輪齒的另一位置B'停止，錐形砂輪精磨削出齒槽的圓弧齒槽的左側(cè)齒面；
[0028] (4)砂輪退刀后人字齒輪分度，重復(fù)上述過程，錐形砂輪精磨齒圓弧齒槽的所有左 側(cè)齒面；
[0029] (5)按照步驟（1)-(5)錐形砂輪可實(shí)現(xiàn)齒槽圓弧齒槽段右側(cè)齒廓的精磨齒加工。
[0030] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：
[0031] 本發(fā)明的人字齒輪具有重合度大，嚙合傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音低，承載能力大，結(jié)構(gòu)緊湊 等特點(diǎn)，非常適合于船舶動(dòng)力、航空機(jī)械傳動(dòng)、重載車輛工程高速重載，對(duì)齒輪箱的結(jié)構(gòu)尺 寸又有嚴(yán)格限制的場合。
【附圖說明】
[0032] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中無退刀槽人字齒輪幾何結(jié)構(gòu)；
[0033] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中有退刀槽人字齒輪幾何結(jié)構(gòu)；
[0034] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種無退刀槽圓弧螺旋線混合型人字齒輪的幾何結(jié) 構(gòu)；
[0035] 圖4為圖3的側(cè)視圖；
[0036] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種無退刀槽圓弧螺旋線混合型人字齒輪的螺旋線 輪齒部分成型砂輪成形磨齒原理圖；
[0037] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種無退刀槽圓弧螺旋線混合型人字齒輪的圓弧形 輪齒部分錐形砂輪展成法磨齒。
[0038] 其中：10_人字齒輪輪體；101-人字齒輪輪齒；1011-人字齒輪右旋輪齒；1012-人 字齒輪圓弧輪齒；1013-人字齒輪左旋輪齒；102-人字齒輪輪齒槽；1021-人字齒輪左旋 輪齒齒槽左側(cè)齒廓；1022-人字齒輪左旋輪齒齒槽右側(cè)齒廓；1023-人字齒輪圓弧形齒槽 左側(cè)齒廓；1024-人字齒輪圓弧形齒槽右側(cè)齒廓；1025-人字齒輪右旋輪齒齒槽左側(cè)齒廓； 1026-人字齒輪右旋輪齒齒槽右側(cè)齒廓；1031-人字齒輪輪齒凹齒面；1032-人字齒輪輪 齒凸齒面；20-成形砂輪；2011-成形砂輪左側(cè)面；2012-成形砂輪右側(cè)面；30-錐形砂輪； 301-砂輪錐面。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
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