，因此將該錐形刀具的橫截面設計為標準齒條刀的一半，如圖15所 示。據圖15可知，齒輪齒槽兩側面分別加工，以避免加工中的干涉、過切等不利影響。
[0065] 圖14的運動關系如下：⑴平面n與齒條刀具2是剛性固連的，其直線移動、， 與齒輪2繞其軸線22的轉動《 2為展成運動；（2)錐形刀具繞其自身軸線Vc;2的轉動《。2為 切削運動；（3)其他運動，圖14實際上表示了兩種加工方法：①動坐標系St相對平面/7具 有直線移動vxt、vyt，坐標系3。2與St固連并相對z,有轉角為0的轉動《t，vxt、vyt使刀具 位置不斷改變，使刀具方向不斷改變，從而保證錐形刀具沿齒向運動過程中與齒條刀具 2處處法向線切觸，即通過這三個運動錐形刀具模擬齒條刀具2。實際上vyt、\2通過運動 合成為一個運動即可，對應加工機床的一個直移運動軸。這樣加工的齒輪2齒根高度是相 同的。②由圖10和圖13可知，齒輪1、2的法向齒厚是不等的，但其差別不大，基于此制造 雙嚙合區的弧線齒圓柱齒輪還可以基于輪齒"修形方法"。此時錐形刀具只需模擬圖5所 示的盤形刀具的內錐面即可，因此坐標原點〇t位于圖5坐標軸Z。上，動坐標系St相對平面 A7具有直線移動Vzt，坐標系一^與一，固連并相對zt有轉角為0的轉動《t，〇^使刀具方 向不斷改變，從而保證錐形刀具做圓弧運動并與圖5盤形刀具內錐面處處法向線切觸，即 通過〇^錐形刀具模擬圖5盤形刀具。vzt使錐形刀具徑向位置不斷改變，以在徑向進行進 給。加工具有雙嚙合區的弧線齒圓柱齒輪的錐形刀具徑向位移相對單嚙合區的標準弧線齒 圓柱齒輪如圖16所示，S。為圖5坐標系，St為圖14坐標系，r為錐形刀具外圓半徑，E即為 獲得需要的齒厚所需位移，刀具中心位于標準線上方加工的輪齒齒厚大，位于標準線下方 加工的輪齒齒厚小，這也屬于刀具變位，根據嚙合區位置的齒厚和齒寬中央的齒厚可以確 定刀具中心到標準線的zt向位移。
[0066]考慮到采用錐形刀具一次只能加工齒輪2齒槽的一個側面，為提高加工效率，可 采用左右兩個錐形刀具同時加工一個齒槽的兩個側面。
[0067] 顯然其他類型的齒輪也可設計為雙嚙合區，像直齒圓柱齒輪、面齒輪、錐齒輪。但 限于加工方法的不同，因此本方案的設計雙嚙合區的方法不限于弧線，齒圓柱齒輪，同樣適 用其他類型的齒輪傳動。但本方案的加工方法只限于雙嚙合區的弧線齒圓柱齒輪。
[0068] 結合弧線齒圓柱齒輪及人字齒輪的嚙合特性，提出了雙嚙合區的概念；根據單嚙 合區弧線齒圓柱齒輪副的接觸特性，提出了具有具有雙嚙合區弧線齒圓柱齒輪的齒向曲線 所滿足的條件：即在兩輪節圓柱展開面上，兩輪的輪齒與各自節圓柱面上具有兩個公切點 且滿足式（1)的曲率關系。根據雙嚙合區弧線齒的齒向曲線要求，提出了齒向曲線設計的 一般形式，即三段弧線設計，為使齒輪具有對稱性，一般情況下，兩側曲線相同，而中間弧線 與兩側弧線不同，三段弧線連接處相切，圖9。根據齒向線的設計和嚙合理論，設計了一種用 于具有雙嚙合區的弧線齒圓柱齒輪副的展成齒條刀具，圖11。應用上述刀具和展成運動關 系（圖8,獲得了具有雙嚙合區的弧線齒圓柱齒輪副（圖12)，該齒輪副的瞬時接觸時，在齒 寬的中央左右兩側，具有左右瞬時接觸橢圓（圖13)。根據具有雙嚙合區弧線齒圓柱齒輪的 齒形結構，提出了其加工方法，加工方法之一為：使錐形刀具在運動過程中模擬所設計的齒 條刀具，并進一步模擬齒條刀具與齒輪見的展成關系（圖14)，加工方法之二為：基于修形 技術或刀具變位方法，使刀具在做圓弧運動的過程中，相對標準單嚙合區弧線齒圓柱齒輪 的切削深度沿齒輪徑向進給一個切削量（圖14、16)，從而改變輪齒厚度，并最終使接觸特 性變化。從圖3可知，弧線齒圓柱齒輪的齒形結構與人字齒輪的齒形結構非常接近，然而人 字齒輪傳動具有兩個嚙合區的事實是不能忽略，正是人字齒的雙嚙合區，才顯示出高承載 能力的優勢。人字齒輪具有退刀槽及加工中兩次對刀，輪齒的對稱性不好保證，因此其承載 能力有繼續提高的余地。然而本方案的雙嚙合區弧線齒圓柱齒輪繼承了人字齒輪的雙嚙合 區這一特性，無退刀槽且一次對刀，其承載能力應優于同尺寸人字齒輪。由于人字齒和弧線 齒屬于兩類不同的齒輪傳動，其他方面如加工方面不具備可比性。現有弧線齒圓柱齒輪由 于采用圖5所示方法加工，齒向曲線曲率半徑變化極小，致使大輪小輪的嚙合只有一個接 觸區，顯然不利于其承載能力的提高，尤其是與人字齒輪比較。本方案中人為設置刀具中央 與兩側的齒向曲線曲率半徑，使他們差別較大，從而使弧線齒圓柱齒輪的接觸區由中間向 兩側變化，演變為雙嚙合區弧線齒圓柱齒輪傳動，其承載能力將顯著提高。現有的弧線齒圓 柱齒輪的加工方法如圖5所示，運動關系簡單，加工效率高，盡管是單齒槽加工、非連續分 度，但其加工的弧線齒圓柱齒輪只有一個嚙合區。本方案的弧線齒圓柱齒輪的加工適用于 單、雙嚙合區弧線齒圓柱齒輪的加工，運動關系較復雜，但采用雙錐形刀具加工一個齒槽， 其分度同圖5,其加工效率相當。但考慮到齒輪承載能力提高較大，采用具有復雜運動關系 的機床加工這種雙嚙合區的弧線齒圓柱齒輪也是值得的。
[0069]以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完 全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術 性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【主權項】
1. 一種雙嚙合區弧線齒圓柱齒輪機構，其特征在于：具有兩個圓柱齒輪，所述的每個 圓柱齒輪中均具有若干個弧線齒，其中一個圓柱齒輪中的任意一個弧線齒與另外一個圓柱 齒輪中的任意一個弧線齒相互嚙合，兩個弧線齒相互嚙合的區域具有兩個對稱分布的嚙合 點。2. 根據權利要求1所述的雙嚙合區弧線齒圓柱齒輪機構，其特征在于：所述的兩個弧 線齒相互嚙合的區域還具有位于兩個嚙合點之間的儲油區。3. -種用于加工如權利要求1所述的雙嚙合區弧線齒圓柱齒輪機構的加工方法，其特 征在于：具體加工步驟如下： a、 選用兩個錐形刀具和一個圓柱齒輪，兩個錐形刀具分別鏡像設置于圓柱齒輪的左右 兩側，一次對刀圓柱齒輪； b、 兩個錐形刀具在圓柱齒輪上加工出一個齒槽或相鄰齒槽的兩側齒面，并在圓柱齒輪 上預留出一個儲油區。
【專利摘要】本發明涉及一種雙嚙合區弧線齒圓柱齒輪機構及其加工方法，齒輪機構，具有兩個圓柱齒輪，所述的每個圓柱齒輪中均具有若干個弧線齒，其中一個圓柱齒輪中的任意一個弧線齒與另外一個圓柱齒輪中的任意一個弧線齒相互嚙合，兩個弧線齒相互嚙合的區域具有兩個對稱分布的嚙合點。加工方法，具體加工步驟如下：a、選用兩個錐形刀具和一個圓柱齒輪，兩個錐形刀具分別鏡像設置于圓柱齒輪的左右兩側，一次對刀圓柱齒輪；b、兩個錐形刀具在圓柱齒輪上加工出一個齒槽或相鄰齒槽的兩側齒面，并在圓柱齒輪上預留出一個儲油區。齒輪機構提高現有弧線齒圓柱齒輪的承載能力和強度，使其可用于重載場合；加工方法能夠制造出這種齒輪機構，為進入工業應用奠定基礎。
【IPC分類】F16H55/08, B23F9/00
【公開號】CN104896060
【申請號】CN201510305796
【發明人】彭先龍
【申請人】西安科技大學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月3日