專利名稱：塑料制圓錐齒輪的制作方法
技術領域：
本發明涉及齒輪設計的技術領域，具體是一種塑料制圓錐齒輪。
背景技術：
自從20世紀30年代研制出纖維尼龍以來，塑料齒輪得到了廣泛的應用。與金屬齒輪相比，塑料齒輪因具有摩擦小、重量輕、噪聲低、耐腐蝕、對加工誤差不敏感等優點，而被廣泛應用于紡織、印染、造紙、食品、汽車、儀器儀表等各個領域。圓錐齒輪機構可實現任意兩相交角軸之間的運動和動力的傳遞。直齒圓錐齒輪又因易于設計、加工和安裝，而在工程上廣泛應用。研究表明，輪齒形狀不僅影響到齒輪傳動的運動特性，還將影響到齒輪傳動的動力特性。常用的漸開線圓錐齒輪，其左右兩側齒廓形狀是對稱的。但是，當齒輪轉動時，由于嚙合側與非嚙合側的潤滑情況、嚙合機理、承載能力的不同，導致齒輪傳動系統的傳動性能不能達到最佳。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種可提高圓錐齒輪的傳動性能的塑料制圓錐齒輪。為解決上述技術問題，本發明提供了一種塑料制圓錐齒輪，其特點是齒廓曲面生成原理如下以rbd為底面半徑做出塑料制圓錐齒輪的嚙合側基圓錐面，且存在第一發生面 Q與所述嚙合側基圓錐面相切，第一發生面Q與所述嚙合側基圓錐面相切時形成線段AD，其中，點A處于嚙合側基圓錐底面上，點D為嚙合側基圓錐的頂點；當第一發生面Q沿著所述嚙合側基圓錐面做無滑動的純滾動時，點A的軌跡AA1即為塑料制圓錐齒輪的嚙合側齒廓曲面；以rb。為底面半徑做出塑料制圓錐齒輪的非嚙合側基圓錐面，且存在第二發生面P與所述非嚙合側基圓錐面相切，第二發生面P與所述非嚙合側基圓錐面相切時形成線段BC， 其中，點B處于非嚙合側基圓錐底面上，點C為非嚙合側基圓錐的頂點；當第二發生面P沿著所述非嚙合側基圓錐面做無滑動的純滾動時，點B的軌跡即為塑料制圓錐齒輪的非嚙合側齒廓曲面。本發明具有積極的效果(1)為了盡一步提高圓錐齒輪的傳動性能，本發明提出在塑料制直齒圓錐齒輪輪齒的兩側采用不同的壓力角、變模數、大齒頂高系數的設計方法。(2)本發明的塑料制圓錐齒輪的特點是i)通過使用不同底面直徑大小的基圓錐，在塑料制直齒圓錐齒輪的輪齒兩側產生壓力角不等的齒面曲線；與現有技術相比，由圖 4可知，本發明的齒廓兩邊采用不等壓力角時可減小齒輪的體積和重量。ii)采用大齒頂高系數；iii)齒輪分度圓的模數為m，齒高部位的模數為m'，且m>m'。該塑料制圓錐齒輪兩側齒面的壓力角不等，并取大壓力角齒面做為嚙合面，小壓力角齒面做為非嚙合面。(3)本發明專利根據塑料制漸開線直齒圓錐齒輪齒廓曲面的生成特點，結合變壓力角、變模數、變齒頂高系數的特性，給出塑料制變壓力角、變模數、大齒頂高系數直齒圓錐齒輪的設計思想，并推導出齒輪幾何參數及尺寸的計算公式。(4)本發明與現有的金屬制漸開線直齒圓錐齒輪相比，具有振動小、噪聲低、成型容易、耐腐蝕等優點。本發明與現有的塑料制直齒圓錐齒輪相比，具有承載能力大、體積小、 重量輕、壽命長等優點。由于塑料齒輪應用前景廣闊，該發明具有巨大的社會和經濟效益。
圖1為本發明的塑料制圓錐齒輪的外形結構示意圖；圖2為本發明的塑料制圓錐齒輪的大端齒形圖；圖中的附圖標記1—齒頂圓， 2—分度圓，3-齒根圓，4-嚙合齒面，5-非嚙合齒面；圖3為本發明的塑料制圓錐齒輪的嚙合側齒廓曲面的生成示意圖；圖4為本發明的塑料制圓錐齒輪的非嚙合側齒廓曲面的生成示意圖5為現有技術中的塑料制圓錐齒輪的齒形8和本發明的塑料制圓錐齒輪的齒形9的對比示意圖。
具體實施例方式見圖1-2，本實施例的塑料制圓錐齒輪的齒形主要包括齒頂1、齒根3、嚙合側齒廓 4、非嚙合側齒廓5 (大、小端齒形結構相同)。齒廓曲面生成原理如下以rbd為底面半徑做出塑料制圓錐齒輪的嚙合邊基圓錐面，且存在第一發生面Q與所述嚙合側基圓錐面相切，第一發生面Q與所述嚙合側基圓錐面相切時形成線段AD，其中， 點A處于嚙合側基圓錐底面上，點D為嚙合側基圓錐的頂點；當第一發生面Q沿著所述嚙合側基圓錐面做無滑動的純滾動時，點A的軌跡AA1即為塑料制圓錐齒輪的嚙合側齒廓曲面。以rb。為底面半徑做出塑料制圓錐齒輪的非嚙合側基圓錐面，存在第二發生面P與所述非嚙合側基圓錐面相切，第二發生面P與所述非嚙合側基圓錐面相切時形成線段BC， 其中，點B處于非嚙合側基圓錐底面上，點C為非嚙合側基圓錐的頂點；當第二發生面P沿著所述非嚙合側基圓錐面做無滑動的純滾動時，點B的軌跡BB1即為塑料制圓錐齒輪的非嚙合側齒廓曲面。該圓錐齒輪的齒數、大端分度圓模數、大端齒高模數、嚙合側大端分度圓壓力角、 非嚙合側大端分度圓壓力角分別為z、m、m'、ad、α。；ζ的取值符合傳動比要求;m、m'的取值大小根據《齒輪手冊》選取或根據需要自定；α。= 14° 四° ;ad滿足45° > ad > ac。所述ΓΜ=|·α^ 毫米，其中d為圓錐齒輪大端分度圓直徑，d = m*Z毫米，所述rbc =·^·.⑶Sac毫米。所述嚙合側齒廓曲面大端的齒頂高系數、所述非嚙合側齒廓曲面大端的齒頂高系數、所述嚙合側齒廓曲面大端的頂隙系數、所述非嚙合側齒廓曲面大端的頂隙系數分另1J 為 /4、 h:c、 cl > c* ,貝U h:d = 0.85 ~ 1.0 , 1.0 < ^c < 1.4 , cd =0.3- 0.45 ,
氺ΛΛΛ
Cc = ^ad +cd ~ ^ac °
所述嚙合側齒廓曲面大端的齒頂高、所述非嚙合側齒廓曲面大端的齒頂高、所述嚙合側齒廓曲面大端的齒根高、所述非嚙合側齒廓曲面大端的齒根高分別為had、ha。、hfd、 hfc，貝U had = 毫米，hac = 毫米，hfd = (had毫米，hfc = (h:c + c:)m’毫米。所述嚙合側齒廓曲面大端的齒頂圓直徑、所述嚙合側齒廓曲面大端的齒根圓直徑、所述非嚙合側齒廓曲面大端的齒根圓直徑分別為da、dfd、df。，則da = d+2hadcos δ毫米， dfd = d-2hfdcos δ 毫米，dfc = d_2hfccos δ 毫米。以等頂隙、兩軸交角為90°的圓錐齒輪傳動為例，取圓錐齒輪大端參數為標準值， 給出塑料制變壓力角、變模數、大齒頂高系數直齒圓錐齒輪傳動的幾何參數及尺寸計算公式。表 權利要求
1.一種塑料制圓錐齒輪，其特征在于以rbd為底面半徑做出塑料制圓錐齒輪的嚙合側基圓錐面，且存在第一發生面與所述嚙合側基圓錐面相切，第一發生面與所述嚙合側基圓錐面相切時形成線段AD，其中，點A處于嚙合側基圓錐底面上，點D為嚙合側基圓錐的頂點；當第一發生面沿著所述嚙合側基圓錐面做無滑動的純滾動時，點A的軌跡AA1即為塑料制圓錐齒輪的嚙合側齒廓曲面；以rb。為底面半徑做出塑料制圓錐齒輪的非嚙合側基圓錐面，其中rb。/rbd=l 1.36， 且存在第二發生面與所述非嚙合側基圓錐面相切，第二發生面與所述非嚙合側基圓錐面相切時形成線段BC，其中，點B處于非嚙合側基圓錐底面上，點C為非嚙合側基圓錐的頂點； 當第二發生面沿著所述非嚙合側基圓錐面做無滑動的純滾動時，點B的軌跡BB1即為塑料制圓錐齒輪的非嚙合側齒廓曲面。
2.根據權利要求1所述的塑料制圓錐齒輪，其特征在于該圓錐齒輪的齒數、大端分度圓模數、大端齒高模數、嚙合側大端分度圓壓力角、非嚙合側大端分度圓壓力角分別為z、 m、m'、α d、α c ；ζ的取值符合傳動比要求；m.m'的取值大小根據《齒輪手冊》選取或根據需要自定；α c = 14° 29° ；Qd 滿足45° > ad> acD
3.根據權利要求2所述的塑料制圓錐齒輪，其特征在于所述rbd= I·CMC^d毫米，其中d為圓錐齒輪大端分度圓直徑，d = m · ζ毫米。
4.根據權利要求3所述的塑料制圓錐齒輪，其特征在于所述rbe 毫米。
5.根據權利要求4所述的塑料制圓錐齒輪，其特征在于所述嚙合側齒廓曲面大端的齒頂高系數、所述非嚙合側齒廓曲面大端的齒頂高系數、所述嚙合側齒廓曲面大端的頂隙系數、所述非嚙合側齒廓曲面大端的頂隙系數分別為/4、d、^，則 Kd = 0.85 ~ 1.0，1.0 < hac < 1.4 ,cd = 0.3 ~ 0.45，c: = had +cd -hac 。
6.根據權利要求5所述的塑料制圓錐齒輪，其特征在于所述嚙合側齒廓曲面大端的齒頂高、所述非嚙合側齒廓曲面大端的齒頂高、所述嚙合側齒廓曲面大端的齒根高、所述非嚙合側齒廓曲面大端的齒根高分別為had、ha。、hfd、hf。，則/^rf =h:cm'躲，hac毫米， hfd = (had + cd 毫米,hfc = (hac + c: 毫米。
7.根據權利要求6所述的塑料制圓錐齒輪，其特征在于所述嚙合側齒廓曲面大端的齒頂圓直徑、所述嚙合側齒廓曲面大端的齒根圓直徑、所述非嚙合側齒廓曲面大端的齒根圓直徑分別為da、dfd、df。，則 da = d+2hadcos δ 毫米，dfd = d-2hfdcos δ 毫米，dfc = d_2hfccos δ 毫米。
全文摘要
本發明提供了一種可提高齒根抗疲勞強度、又基本不影響其抗沖擊性能的塑料制圓錐齒輪，其特點是以rbd為半徑做出嚙合側基圓錐面，且存在第一發生面與嚙合側基圓錐面相切，線段AD為第一發生面與嚙合側基圓錐面的切線。當第一發生面沿著嚙合側基圓錐面做無滑動的純滾動時，點A的軌跡即為塑料制直齒圓錐齒輪的嚙合側齒廓曲面。以rbc為半徑做出非嚙合側基圓錐面，且存在第二發生面與非嚙合側基圓錐面相切，線段BC為第二發生面與非嚙合側基圓錐面的切線。當第二發生面沿著非嚙合側基圓錐面做無滑動的純滾動時，點B的軌跡即為塑料制直齒圓錐齒輪的非嚙合齒廓曲面。本發明的齒輪分度圓模數與齒高模數不等，并使用大齒頂高系數的設計方法。
文檔編號F16H55/17GK102155528SQ201110054898
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月8日 優先權日2011年3月8日
發明者周金宇, 朱福先, 李秀蓮, 王志, 王貴成, 趙景波 申請人:江蘇技術師范學院