CN211820631U - 一种销齿传动中销齿轮的齿廓 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种销齿传动中销齿轮的齿廓，现有技术的销齿轮的共轭齿廓曲线的起点在节圆以上，此时位于节圆及附近的曲率半径为较小的过渡圆弧半径，根据赫兹理论和齿廓啮合基本定律，在这一段啮合时产生较大的不利影响，从而影响销齿传动的承载能力和传动性能。本实用新型的方案是使节圆及以上为一段共轭齿廓曲线，由于参与啮合的曲线始终为共轭齿廓曲线，强度验算精确，其综合曲率半径远大于现有的定值1.5d，而齿廓过渡曲线有较大的曲率半径，增大了齿根部的抗弯强度；由于销齿轮与销轮在正确的轨迹中运转，提高了承载能力、传动的平稳性和使用寿命及传动效率，充分发挥了销齿传动低速重载的性能，并且有利于销轮作为主动轮的增速传动。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种销齿传动中销齿轮的齿廓，用于销齿传动中的销齿轮的齿廓设计。
背景技术
销齿传动有内、外啮合和齿条啮合三种传动型式，都属于共轭啮合，主要用于低速重载的机械传动和粉尘多、润滑条件差等环境较恶劣的场合，在上述工作场合，销齿传动相对于大直径的齿轮传动来说具有结构简单、加工容易、造价低、拆修方便等优点，其运行过程中的好坏直接关系到销齿传动的可靠性和使用寿命。目前销齿轮的共轭齿廓曲线的起点在节圆以上，参与啮合的曲线为二段曲线连接组成的光滑曲线，即位于节圆附近的齿廓过渡圆弧及以上的共轭齿廓曲线。如图1所示，此时位于节圆及附近的曲率半径为过渡圆弧半径相对较小，根据赫兹理论和齿廓啮合基本定律，在节圆及附近这一段啮合时产生较大的接触应力，由于节圆处承载的负荷较大，使得这一段容易出现齿面点蚀、磨损，此时齿廓过渡圆弧曲线属于非共轭齿廓曲线，而且齿廓过渡圆弧半径R′按设计手册是与销轮圆销齿直径d(半径为r)相关在一定范围内选择，并且销齿轮轮齿接触处的曲率半径与销轮圆销齿直径d相关的定值ρ1＝1.5d，故接触强度校核不够精确，难以满足销齿传动低速重载的工况，进一步加剧了销齿轮和销轮圆销齿的磨损，从而使整个销齿传动提前失效；由于在节圆及附近这一段啮合时产生接触应力较大，使得这一段齿面容易产生较大的滑动磨擦，导致销齿传动的传动效率降低和销轮圆销齿在轮缘上的松动和脱落，从而影响销齿传动的平稳性和使用寿命及承载能力。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种参与啮合的曲线始终为一段共轭齿廓曲线的销齿轮齿廓，即节圆及以上为一段共轭齿廓曲线的销齿传动中销齿轮的齿廓。
本实用新型的技术方案是：一种用于销齿传动中销齿轮的齿廓，在图2所示是在现有技术的销齿传动中销齿轮的齿廓的基础上，即如图1所示的基础上，为保证节圆及以上始终为一段共轭齿廓曲线，把所述共轭齿廓曲线从起点延伸到共轭齿廓曲线的起始点节圆上，这样销轮圆销齿的啮合区间是从节圆到齿顶圆的一段始终为共轭齿廓曲线；因齿根圆弧Rf半径略大于销轮圆销齿r半径，以及齿根圆弧中心至节圆距离c，由本领域公知节(基)圆内无共轭齿廓曲线，从而所述共轭齿廓曲线和齿根圆弧在节圆处不可能相交于一点，所以销齿轮齿根部分由齿廓过渡曲线和齿根圆弧Rf两段曲线光滑连接组成，为保证所述销齿轮的齿廓曲线为一条光滑连接曲线，所述齿廓过渡曲线分别与所述共轭齿廓曲线在其节圆上的起始点处相切和齿根圆弧Rf相切，所述销齿轮的齿廓曲线由这三段曲线光滑连接组成。
本实用新型进一步的技术方案是：对于综合曲率半径较大的共轭齿廓曲线和半径较小的齿根圆弧Rf上两个切点，不宜采用圆弧曲线为齿廓过渡曲线来连接；为便于光滑、自然平坦地连接和齿廓过渡曲线有较大的曲率半径，以提高齿根部弯曲强度，所述齿廓过渡曲线任选下列之一，椭圆、抛物线、双曲线。
本实用新型更进一步的技术方案是：所述共轭齿廓曲线的综合曲率半径较大，所述齿根圆弧Rf的半径较小，因椭圆短半轴顶点处的曲率半径最大，椭圆长半轴顶点处的曲率半径最小，为便于齿廓过渡曲线与齿根圆弧和共轭齿廓曲线既光滑又平滑连接，所述齿廓过渡曲线选为椭圆曲线。
本实用新型再更进一步的技术方案是：所述椭圆曲线在短半轴顶点附近与所述共轭齿廓曲线在其节圆上的起始点处外切，所述椭圆曲线在长半轴顶点附近与所述齿根圆弧Rf和齿根圆弧Rf圆心所在圆的交点处内切，内、外切点之间的椭圆曲线在齿廓上为凹曲线，充分利用了椭圆曲线短半轴顶点和长半轴顶点之间曲率半径变化大的优势，此时三段曲线连接光滑没有明显突变显得自然平滑，故齿根部弯曲强度最大，同时又不会与销轮圆销齿发生啮合干涉，所述销齿轮的齿廓曲线是由该三段曲线组成的平滑连接曲线。
所谓平滑连接曲线，是指没有较明显的急拐(转)、曲线之间连接处较平坦的光滑连接曲线，平滑连接曲线肯定是光滑连接曲线，但光滑连接曲线不一定是平滑连接曲线；两者相比而言，平滑连接曲线比光滑连接曲线加工工艺性相对较好，曲线能承受大的载荷。
本实用新型的有益效果是：采用这种技术方案的销齿传动中销齿轮齿廓曲线，由于从节圆及以上为一段共轭齿廓曲线，其综合曲率半径远大于现有的定值1.5d，且比齿廓过渡圆弧半径大很多，与销轮销齿啮合时产生的接触应力较小，不易发生点蚀、磨损，提高了销齿轮和销轮销齿的使用寿命；同时由于接触应力的减少，齿面也不会有较大的滑动磨擦，承载能力和传动效率也得到提高；由于参与啮合的曲线始终为一段共轭齿廓曲线，进一步提高了承载能力和传动的平稳性和使用寿命及传动效率，充分发挥了销齿传动低速重载的性能，且有利于啮入啮出，方便以销轮作为主动轮的增速传动，并且减少了销轮圆销齿在轮缘上的松动和脱落，减少维护，强度校核精确，降低传动噪声和振动。另外，采用非圆弧椭圆曲线为齿廓过渡曲线销齿轮的抗弯强度有所提高，从而获得三段连接曲线组成的平滑的销齿轮齿廓曲线。总之，由于参与啮合的曲线始终为一段共轭齿廓曲线，提高了承载能力和使用寿命及传动平稳性，传动效率也得到提高，减少维护，强度校核更为精确，进一步提高了低速重载的性能，且有利于以销轮作为主动轮的增速传动。
附图说明
图1为现有技术销齿轮齿廓示意图(Ra为销齿轮的齿顶圆半径，R为销齿轮的节圆半径，R′为齿廓过渡圆弧半径，Rf为齿根圆弧半径，c为齿根圆弧中心至节圆距离，r为销轮圆销齿半径，Rc为齿根圆弧圆心所在圆半径，共轭齿廓曲线1的起点或切点4′，齿廓过渡圆弧2′和齿根圆弧3的切点5′，切点4′和切点5′之间为齿廓过渡圆弧2′)
图2为本实用新型销齿轮齿廓示意图(共轭齿廓曲线1在节圆上的起始点或切点4，齿根圆弧Rf3和齿根圆弧圆心所在圆的交点5，在4、5两点之间与共轭齿廓曲线1和齿根圆弧Rf3相切的齿廓过渡曲线2)
具体实施方式
现有技术的销齿轮的齿廓如图1所示，销齿传动有外、内啮合和齿条啮合三种型式，所述销齿轮的共轭齿廓曲线分别为等距外切外摆线、等距内切外摆线和等距渐开线；所述销齿轮的齿廓是由节圆以上的齿顶和节圆以下的齿根两部分曲线组成的，所述齿顶部分是由靠近节圆的共轭齿廓曲线1和节圆及以上齿廓过渡圆弧2′的一部分两段光滑连接曲线组成，所述齿顶部分的齿廓曲线为啮合工作部分，所述齿根部分是由节圆及以下齿廓过渡圆弧2′的一部分和齿根圆弧Rf3两段光滑连接曲线组成；所述齿廓过渡圆弧2′分别与所述共轭齿廓曲线1和所述齿根圆弧Rf3内切于切点4′和外切于切点5′，并且切点4′和切点5′分别位于节圆以上的齿顶部分和节圆以下的齿根部分，所以所述销齿轮的齿廓由共轭齿廓曲线1和节圆及附近(节圆以上和以下)的齿廓过渡圆弧2′及齿根圆弧Rf3三段曲线光滑连接组成，也就是说，所述销齿轮的共轭齿廓曲线1的起点4′在节圆以上，位于节圆及附近为齿廓过渡圆弧曲线R′2′，齿廓过渡圆弧曲线R′2′分别与共轭齿廓曲线1和齿根圆弧Rf3相切，并且齿廓过渡圆弧曲线 R′2′与共轭齿廓曲线1在起点4′处内切，齿廓过渡圆弧曲线R′2′与齿根圆弧 Rf3在终点5′处外切。由上所述，现有技术方案的销齿轮齿廓是由共轭齿廓曲线1和齿廓过渡圆弧2′及齿根圆弧Rf3三段曲线光滑连接组成，且参与啮合的工作曲线为二段曲线连接组成的光滑曲线，即位于节圆附近的齿廓过渡圆弧2′一部分及以上的共轭齿廓曲线1。本实用新型如图2所示，为保证齿顶部分的齿廓曲线始终为一段共轭齿廓曲线1，即节圆及以上工作啮合部分始终为一段共轭齿廓曲线1，在如图1的基础上，把所述共轭齿廓曲线1从起(切)点4′延伸到共轭齿廓曲线的起始点4节圆上，这样齿顶部分从节圆及以上为一段共轭齿廓曲线1，因为所述共轭齿廓曲线1和齿根圆弧3及节圆不可能相交于一点，所以所述齿根部分由节圆及以下的齿廓过渡曲线2和齿根圆弧Rf3两段曲线组成，所述共轭齿廓曲线1和齿根圆弧Rf3由齿廓过渡曲线2光滑连接，所述齿廓过渡曲线2分别与所述共轭齿廓曲线1在其节圆上的起始点4处相切和所述齿根圆弧Rf3相切，所述销齿轮的齿廓是由齿顶部分的一段共轭齿廓曲线1和齿根部分的节圆及以下的齿廓过渡曲线2及齿根圆弧Rf3三段曲线光滑连接组成，此时的所述齿廓过渡曲线2为非圆弧曲线，参与啮合的曲线始终为一段共轭齿廓曲线1。
采用该技术方案，由于参与啮合的曲线始终为一段共轭齿廓曲线1，从而销齿轮与销轮在正确的轨迹中运转，此时销齿轮的综合曲率半径远大于现有的定值1.5d，强度验算精确，而齿廓过渡曲线1有较大的综合曲率半径，增大了齿根部的抗弯强度，提高了承载能力、传动的平稳性和使用寿命及传动效率，充分发挥了销齿传动低速重载的性能，并且用于销轮作为主动轮的增速传动更为有利。
进一步的技术方案是：对于曲率半径较大的共轭齿廓曲线1和半径较小的齿根圆弧Rf3上两个切点，不宜采用圆弧为齿廓过渡曲线来连接；为便于光滑连接和齿廓过渡曲线2有较大的曲率半径，以提高齿根部弯曲强度，所述齿廓过渡曲线2任选下列之一，椭圆、抛物线、双曲线。
更进一步的技术方案是：所述共轭齿廓曲线1的综合曲率半径较大，所述齿根圆弧Rf3的半径较小，因椭圆曲线短半轴顶点处的曲率半径最大，椭圆曲线长半轴顶点处的曲率半径最小，为便于齿廓过渡曲线2与齿根圆弧Rf3和共轭齿廓曲线1既光滑又平滑地连接，使齿廓三段连接曲线的连接显得自然平滑过渡，增大了牙齿的抗弯强度，所述齿廓过渡曲线2选为椭圆曲线。
再更进一步的技术方案是：为保证齿廓过渡曲线2有一个合适的起始或终止点位置，另一个切点5位于节圆以下的齿根圆弧Rf3与齿根圆弧圆心所在圆的交点上，齿根圆弧圆心所在圆是与节圆同心的圆；所述椭圆曲线在短半轴顶点附近与所述共轭齿廓曲线1在其节圆上的起始点4处外切，所述椭圆曲线在长半轴顶点附近与所述齿根圆弧Rf3和齿根圆弧Rf3圆心所在圆的交点5处内切，这样内、外切点之间的椭圆曲线在齿廓上为凹曲线，充分利用了椭圆曲线短半轴顶点和长半轴顶点之间曲率半径变化大的优势，此时三段曲线连接光滑没有明显突变显得自然平滑，故齿根部弯曲强度最大，同时又不会与销轮圆销齿发生啮合干涉和便于齿廓的加工，所述销齿轮的齿廓曲线是由该三段曲线连接组成的平滑连接曲线。
采用该技术方案，由于椭圆曲线的长、短半轴顶点附近分别与齿根圆弧Rf3 和共轭齿廓曲线1相切，这样是较大的曲率半径对应较大的曲率半径的光滑连接，使曲线连接处要平滑的多，而齿廓过渡曲线2为椭圆曲线有较大的综合曲率半径，这样齿根部的抗弯强度最大。
上述实施例仅供说明本实用新型之用，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由各权利要求限定。
Claims (4)
1.一种用于销齿传动中销齿轮的齿廓，其特征在于所述销齿轮的齿廓是节圆及以上为一段共轭齿廓曲线(1)，齿廓过渡曲线(2)分别与所述共轭齿廓曲线(1)在其节圆上的起始点(4)处相切和齿根圆弧Rf(3)相切，所述销齿轮的齿廓参与啮合的曲线始终为一段共轭齿廓曲线(1)。
2.根据权利要求1所述的一种用于销齿传动中销齿轮的齿廓，其特征在于所述齿廓过渡曲线(2)任选下列之一，椭圆、抛物线、双曲线。
3.根据权利要求2所述的一种用于销齿传动中销齿轮的齿廓，其特征在于所述齿廓过渡曲线(2)为椭圆曲线。
4.根据权利要求3所述的一种用于销齿传动中销齿轮的齿廓，其特征在于所述椭圆曲线在短半轴顶点附近与所述共轭齿廓曲线(1)在其节圆上的起始点(4)处外切，所述椭圆曲线在长半轴顶点附近与所述齿根圆弧Rf(3)和齿根圆弧Rf(3)圆心所在圆的交点(5)处内切，所述销齿轮的齿廓曲线是由该三段曲线连接组成的既光滑又平滑的曲线。
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