专利名称：变位系数沿轴向渐变的渐开线直齿圆柱变位齿轮及加工方法
技术领域：
本发明涉及一种变位齿轮及其加工方法，尤其是一种一种基于渐开线直齿圆柱齿轮的变位系数沿轴向渐变的变位齿轮及加工方法。这种变位齿轮可用于平行轴传动，齿隙调整方便，可以在数控滚齿机上用标准滚刀进行滚齿加工，具体地说是一种变位系数沿轴向渐变的渐开线直齿圆柱变位齿轮及加工方法。
背景技术：
众所周知，渐开线齿轮可以变位。现有的变位齿轮的变位系数沿齿轮轴向是不变的。现有的齿轮箱，要想精确控制齿轮啮合间隙是非常困难的。其误差链非常长，包括轴间距，轴承，轴，齿轮等等所有零件的制造误差。要想制造一个“零”齿隙的精密齿轮箱几乎是不可能的。而对于那些负载变化较大的、高速的、精密的传动，“零”齿隙又是非常必要的。公开号为CN1858466和CN101285520A的中国专利申请书公开的均是沿切向渐变变位的变齿厚齿轮及其使用装置，此类变位齿轮虽然从一定程度上解决了齿轮的啮合间隙问题，但其加工复杂，精度难以保证，制造成本高。
发明内容
本发明的目的是针对现有的渐开线直齿圆柱齿轮啮合时难以精确控制啮合间隙的问题，设计一种啮合间隙调整和控制均十分方便，可实现零间隙传动的变位系数沿轴向渐变的渐开线直齿圆柱变位齿轮，同时提供了这种变位齿轮的加工方法。本发明的技术方案之一是
一种变位系数沿轴向渐变的渐开线直齿圆柱变位齿轮，其特征是该变位齿轮的变位系数沿轴向线性变化，该变位齿轮沿轴向具有一致的基圆、一致的分度圆和线性渐变的变位系数、线性渐变的齿顶高系数、线性渐变的齿根高系数，所述变位系数的变化量乘以该变位齿轮的模数与该变化量所对应的截面离端面的轴向距离之比为一渐变系数，所述齿顶高系数和齿根高系数也沿轴向一致线性渐变，且齿顶高系数或齿根高系数的变化量乘以该变位齿轮模数与该变化量所对应的轴向距离之比也等于所述的渐变系数；渐变系数等于齿顶圆锥半顶角θ的正切值，(KkjS 1 ；位于该变位齿轮齿宽中间垂直于齿轮轴的截面称为基本面；基本面的变位系数等于该变位齿轮的平均变位系数；对于一对啮合的沿轴向渐变的渐开线直齿圆柱变位齿轮，在参与啮合的齿宽范围内，任一垂直于齿轮轴的截面上的两齿轮的变位系数之和相等。所述变位齿轮的平均变位系数为零、为正或为负，相互啮合的两个变位齿轮的平均变位系数之和为零、为正、为负。所述的相互啮合的两个变位齿轮的渐变系数相等，渐变方向相反，在参与啮合的齿宽范围内，任一垂直于齿轮轴的截面上的两齿轮的变位系数之和相等。
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所述的变位齿轮参数有渐变系数、，齿轮基本面的齿顶圆直径~齿轮大端面的齿顶圆直径Dd，齿顶圆锥半顶角Θ，滚刀压力角Cig，法向压力角αη，端面压力角α ρ以及与普通渐开线齿轮相同的其它参数；基本面的端面齿顶高系数
权利要求
1.一种变位系数沿轴向渐变的渐开线直齿圆柱变位齿轮，其特征是该变位齿轮的变位系数沿轴向线性变化，该变位齿轮沿轴向具有一致的基圆、一致的分度圆和线性渐变的变位系数、线性渐变的齿顶高系数、线性渐变的齿根高系数，所述变位系数的变化量乘以该变位齿轮的模数与该变化量所对应的截面离端面的轴向距离之比为一渐变系数，所述齿顶高系数和齿根高系数也沿轴向一致线性渐变，且齿顶高系数或齿根高系数的变化量乘以该变位齿轮模数与该变化量所对应的轴向距离之比也等于所述的渐变系数；渐变系数等于齿顶圆锥半顶角θ的正切值，(KkjS 1 ；位于该变位齿轮齿宽中间垂直于齿轮轴的截面称为基本面；基本面的变位系数等于该变位齿轮的平均变位系数；对于一对啮合的沿轴向渐变的渐开线直齿圆柱变位齿轮，在参与啮合的齿宽范围内，任一垂直于齿轮轴的截面上的两齿轮的变位系数之和相等。
2.根据权利要求1所述的变位系数沿轴向渐变的渐开线直齿圆柱变位齿轮，其特征是相互啮合的两个变位齿轮的渐变系数相等，渐变方向相反，在参与啮合的齿宽范围内，任一垂直于齿轮轴的截面上的两齿轮的变位系数之和相等。
3.根据权利要求1所述的变位系数沿轴向渐变的渐开线直齿圆柱变位齿轮，其特征是所述的变位齿轮基本面的端面齿顶高系数=滚刀齿顶，系数，基本面的端面齿根高系数=滚刀齿根f系数,轮齿的左、右齿面由于渐变变位而产生的螺旋角？f大小相等，方向相反。
4.一种权利要求1所述的变位齿轮的加工方法，其特征是在滚切加工时滚刀沿齿轮轴向与径向的斜向作进给加工运动，该斜向的斜率即齿顶圆锥半顶角θ的正切值，等于该变位齿轮的渐变系数，并使法向压力角斷、基本面上的端面压力角Φ、分度圆上的螺旋角:T 与滚刀的法向压力角Φ渐变系数、满足如下关系
5.一种权利要求1所述的变位齿轮的加工方法，其特征是滚刀沿齿轮轴向作进给运动的导轨可以向齿轮径向旋转并可以固定在斜率等于渐变系数的方向上，滚刀斜向插补运动时应使其轴向分速度、插补关系与滚刀按普通圆柱齿轮滚齿沿齿轮轴向作插补运动时相同并使法向压力角皿基本面上的端面压力角Φ分度圆上的螺旋角？r与滚刀的法向压力角Φ渐变系数kj满足如下关系
6. 一种权利要求1所述的变位齿轮的加工方法，其特征是使用数控滚齿机或用普通滚齿机在轴向进给丝杆与径向进给丝杆之间加装挂轮机构加工该渐变变位齿轮，在滚刀按普通直齿圆柱齿轮滚齿沿齿轮作轴向插补运动且插补关系不变的同时也作径向插补运动， 径向插补运动与沿齿轮轴向插补运动速度之比等于渐变系数，且使法向压力角皿、基本面上的端面压力角Φ、分度圆上的螺旋角:T与滚刀的法向压力角Φ、渐变系数、满足如下关系
全文摘要
一种变位系数沿轴向渐变的渐开线直齿圆柱变位齿轮及加工方法，该变位齿轮的变位系数沿轴向线性变化，该变位齿轮沿轴向具有一致的基圆、一致的分度圆和渐变的变位系数、渐变的齿顶高系数、渐变的齿根高系数，所述变位系数的变化量乘以该变位齿轮的模数与该变化量所对应的截面离端面的轴向距离之比为一渐变系数，所述齿顶高系数和齿根高系数也沿轴向一致渐变，且齿顶高系数或齿根高系数的变化量乘以该变位齿轮模数与该变化量所对应的轴向距离之比也等于所述的渐变系数，它可采用普通滚切加工方法加上径向插补并使径向插补速度与横向插补速度之比等于渐变系数的方法加以实现。本发明解决了渐开线直齿圆柱齿轮副啮合过程中间隙调整的难题。
文档编号B23F5/20GK102207185SQ20111015080
公开日2011年10月5日 申请日期2011年6月7日 优先权日2011年6月7日
发明者刘志东, 刘雷, 汪炜, 沈理达, 田宗军, 高雪松, 黄因慧 申请人:南京航空航天大学