非完全對稱漸開線齒輪及其加工方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種漸開線齒輪及其加工方法，尤其涉及一種非完全對稱漸開線齒輪 及其加工方法，特別適用于齒牙受雙向彎曲載荷作用的中間惰輪或行星輪。
【背景技術】
[0002] 齒輪傳動系統常用到同時與兩個齒輪嚙合的中間惰輪或行星輪，由于它們的齒牙 受雙向彎曲載荷作用，該齒輪的齒根最容易出現彎曲折斷，例如在GB/T3480-1997《漸開線 圓柱齒輪承載能力計算方法》P56中規定：對于受對稱雙向彎曲的齒輪（如中間惰輪或行星 輪），在設計時，應將齒輪的彎曲疲勞極限值乘上系數〇. 7作為這類齒輪能承受的彎曲疲勞 極限。另外，中間惰輪或行星輪齒牙左右齒面分別與兩個不同的齒輪嚙合，因此中間惰輪或 行星輪的齒牙左右側分別承受的彎曲強度不同，嚙合所需齒面漸開線的起始點也不同，而 漸開線起始點的高低直接影響齒輪齒根的圓弧曲率半徑，進而影響齒輪的齒根彎曲強度。
[0003] 傳統的設計方法不考慮左、右齒面漸開線起始點的差異，設計的齒形為左、右齒面 完全對稱，參見GB/T1356-2001《通用機械和重型機械用圓柱齒輪標準基本齒條齒廓》，為 完全對稱齒廓，因此，為了保證左、右齒面漸開線起始點相同，且具有足夠的漸開線長度參 與嚙合，使得左右齒根曲線曲率半徑均很小，這進一步降低了中間惰輪或行星輪的齒根彎 曲強度。
【發明內容】
[0004] 本發明的第一目的是提供一種能夠使齒牙左右側獲得不同的齒根彎曲強度的非 完全對稱漸開線齒輪。
[0005] 本發明的第二目的是提供一種非完全對稱漸開線齒輪的加工方法。
[0006] 實現上述第一目的的技術方案是：
[0007] -種非完全對稱漸開線齒輪，所述非完全對稱漸開線齒輪端面齒槽齒形包括漸開 線段AB、圓弧段BC、直線段⑶、圓弧段DE和漸開線段EF，
[0008] 所述漸開線段AB和漸開線段EF相對于軸線III不完全對稱，所述軸線III為非完全 對稱漸開線齒輪的端面齒槽寬_所對圓心角的角平分線，所述點A和點F分別是非完全對 稱漸開線齒輪的端面齒槽齒形的左、右齒面的齒頂點，所述點B為所述非完全對稱漸開線 齒輪端面齒槽齒形的左齒面的漸開線起始點，點E為所述非完全對稱漸開線齒輪端面齒槽 齒形的右齒面的漸開線起始點，
[0009] 所述直線段⑶與軸線III垂直且與齒根圓相切，所述圓弧段BC與直線段⑶和直線 I相切，所述圓弧段DE與直線段CD和直線II相切，所述直線I是過點B且與漸開線段AB 相切的切線，所述直線II是過點E且與漸開線段EF相切的切線，
[0010] 以軸線III為y軸，垂直于y軸且與齒根圓相切的直線為x軸，所述點B的坐標為 (_xb，yb)，所述點E的坐標為（xe，ye)，所述圓弧段BC的圓弧曲率半徑為ri，圓弧段DE的圓 弧曲率半徑r2，且r#r2;
[0011] 則當yb>ye時，所述圓弧段BC的圓弧曲率半徑r:與圓弧段DE的圓弧曲率半徑 r 2y 1~2的關系為：1 < 1 ^;所述漸開線段EF由漸開線段EB'和漸開線段B'F組成，所述 r2ye 漸開線段B'F和漸開線段AB關于軸線III完全對稱，
[0012] 當yb<ye時，所述圓弧段BC的圓弧曲率半徑r占圓弧段DE的圓弧曲率半徑r2 的關系為：1 < & < ^ ;所述漸開線段AB由漸開線段AE'和漸開線段E'B組成，所述漸 ri yb 開線段AE'與漸開線段EF關于軸線III完全對稱。
[0013] 所述非完全對稱漸開線齒輪端面齒槽齒形的漸開線段AB為所述非完全對稱漸開 線齒輪端面齒形與第一漸開線齒輪的端面齒形相嚙合的漸開線段，所述非完全對稱漸開線 齒輪端面齒槽齒形的漸開線段EF為所述非完全對稱漸開線齒輪端面齒形與第二漸開線齒 輪的端面齒形相嚙合的漸開線段。
[0014] 所述點B的坐標（_xb，yb)滿足如下公式I和II: 〇丄
[0022] 所述點E的坐標（xe，ye)滿足如下公式III和IV:
[0030] 所述圓弧段BC的方程為：
[0031]
[0032]
[0033]
[0034] 其中，81取方程式II的求解最大值；
[0035]
[0036] 所述圓弧段DE的方程為：
[0040] 其中，82取方程式IV的求解最小值；
[0041]
[0042] 上述公式、方程式中，m、a分別表示所述非完全對稱漸開線齒輪的端面模數和端 面壓力角；z、Zl、z2分別表示為所述非完全對稱漸開線齒輪、第一漸開線齒輪和第二漸開線 齒輪的齒數；ral、:^分別表不第一漸開線齒輪和第二漸開線齒輪的齒頂圓直徑a2分 別表示所述非完全對稱漸開線齒輪與第一漸開線齒輪的中心距和所述非完全對稱漸開線 齒輪與第二漸開線齒輪的中心距；rb、rf分別表示所述非完全對稱漸開線齒輪的端面齒 槽齒形的左齒面漸開線起始點半徑、端面齒槽齒形的右齒面漸開線起始點半徑和齒根圓半 徑；^、^分別表示圓弧段BC和圓弧段DE的圓弧曲率半徑。
[0043] 采用上述方案的有益效果是：本發明的非完全對稱漸開線齒輪的端面齒槽齒形左 右齒面漸開線起始點和左右齒根圓弧曲率半徑不同，因此所述非完全對稱漸開線齒輪整個 齒牙的左右齒面漸開線起始點和左右齒根圓弧曲率半徑不同，設計者可根據左右齒面漸開 線起始點的位置設計不同的左右齒根曲線曲率半徑，使齒牙左右側獲得不同的齒根彎曲強 度，確保本發明的齒輪能夠更好地適應雙向彎曲載荷的作用，從而提高齒輪的可靠性。本發 明特別適用于齒牙受雙向彎曲載荷作用的中間惰輪或行星輪。
[0044] 實現上述第二目的的一種技術方案是：將所述非完全對稱漸開線齒輪的漸開線段 AB、圓弧段BC、直線段CD、圓弧段DE和漸開線段EF作為成形銑齒刀具的切削齒形，采用分 度逐齒銑削待加工件的齒槽，從而制得非完全對稱漸開線齒輪。這樣，生產效率很高，非常 適合大批量生產。
[0045] 實現上述第二目的的另一種技術方案是：將所述非完全對稱漸開線齒輪的漸開線 段AB、圓弧段BC、直線段CD、圓弧段DE和漸開線段EF作為線切割的切割路徑，分度逐齒線 切割待加工件的齒槽，從而制得非完全對稱漸開線齒輪。這樣，就不需要采用專門刀具，但 效率相對較低，適合單件或小批量生產。
【附圖說明】
[0046] 以下結合附圖給出的實施例對本發明作進一步詳細的說明。
[0047] 圖1是本發明的非完全對稱漸開線齒輪與第一漸開線齒輪和第二漸開線齒輪的 端面齒形嚙合示意圖；
[0048] 圖2是本發明的非完全對稱漸開線齒輪的其中兩個齒牙；
[0049] 圖3是本發明的非完全對稱漸開線齒輪一種實施例的兩個齒牙端面齒形圖； [0050]圖4是本發明的非完全對稱漸開線齒輪的另一種實施例的兩個齒牙端面齒形圖。
【具體實施方式】
[0051] 如圖1、2、3所示，本發明的一種非完全對稱漸開線齒輪，所述非完全對稱漸開線 齒輪3端面齒槽齒形包括漸開線段AB、圓弧段BC、直線段CD、圓弧段DE和漸開線段EF，
[0052] 所述漸開線段AB和漸開線段EF相對于軸線III不完全對稱，所述軸線III為非完全 對稱漸開線齒輪3的端面齒槽寬.所對圓心角的角平分線，所述點A和點F分別是非完全 對稱漸開線齒輪3的端面齒槽齒形的左、右齒面的齒頂點，所述點B為所述非完全對稱漸開 線齒輪3端面齒槽齒形的左齒面的漸開線起始點，點E為所述非完全對稱漸開線齒輪3端 面齒槽齒形的右齒面的漸開線起始點，
[0053] 所述直線段⑶與軸線III垂直且與齒根圓相切，所述圓弧段BC與直線段⑶和直線 I相切，所述圓弧段DE與直線段CD和直線II相切，所述直線I是過點B且與漸開線段AB 相切的切線，所述直線II是過點E且與漸開線段EF相切的切線，
[0054] 以軸線III為y軸，垂直于y軸且與齒根圓相切的直線為x軸，所述點B的坐標為 (_xb，yb)，所述點E的坐標為（xe，ye)，所述圓弧段BC的圓弧曲率半徑為ri，圓弧段DE的圓 弧曲率半徑r2，且r#r2;
[0055] 如圖4所示，則當yb>y6時，所述圓弧段BC的圓弧曲率半徑r:與圓弧段DE的圓 弧曲率半徑^的關系為：1 <fS 所述漸開線段EF由漸開線段EB'和漸開線段B'F r2 組成，所述漸開線段B'F和漸開線段AB關于軸線III完全對稱，
[0056] 如圖3所示，當yb<y6時，所述圓弧段BC的圓弧曲率半徑r:與圓弧段DE的圓弧 曲率半徑&的關系為：1 < ^ 所述漸開線段AB由漸開線段AE'和漸開線段E'B組 成，所述漸開線段AE'與漸開線段EF關于軸線III完全對稱。
[0057] 所述非完全對稱漸開線齒輪3端面齒槽齒形的漸開線段AB為所述非完全對稱漸 開線齒輪3端面齒形與第一漸開線齒輪1的端面齒形相嚙合的漸開線段，所述非完全對稱 漸開線齒輪3