专利名称：阴阳全滚动齿轮的制作方法
技术领域：
阴阳全滚动齿轮属机械传动齿轮。本发明是在以渐开线齿轮的基础上发展的，沿
用其使用名词，术语。
背景技术：
现代采用较普遍的是渐开线齿轮，以渐开线为齿廓曲线，两齿轮齿廓接触传动啮合线是两齿轮基圆的内公切线。两齿轮在传动运转过程中，两齿轮中的每一点都在作圆周运动，传动接触点也不例外，不是两圆的切点，就是两圆的交点，只有在两固定圆的连心线上的啮合点才是两圆的切点。渐开线齿轮传动只有一点通过连心线，该点是渐开线齿轮节圆上的节点，其余的接触都在两齿轮圆的连心线外，都是两圆的交点，必产生滑动摩擦，产生冲击、振动和噪音，升温较高，机械效率较低。 周径齿轮是以周径曲线为齿廓的，但主动轮齿廓与从动轮齿廓和渐开线齿轮一样凸向齿边线外的齿廓设计，虽然机械效率比渐开线齿轮高，解决了滑动摩擦问题，但因没有解决此曲线矢量方向和凸向与凸向接触过盈问题，仍然有冲击、振动和噪音，机械效率不高。 圆弧齿轮，圆弧齿轮从表面看是凹凸相接传动，但圆弧齿轮的齿廓是圆弧，接触啮合线是线段，只有一个点通过连心线，其余的接触啮合点是两圆的交点，必产生滑动摩擦。此外，它的接触啮合是正面接触传动，而不是侧面，若制作精度有点误差就连仅有的一点的滚动点都接触不了 ，即产生滑动摩擦和冲击，振动若接触过盈便产生更大的阻力。
发明内容本实用新型的是克服上述诸齿轮的缺陷，提供一种没有滑动摩擦、无冲击、振动、噪音的，压力角等于零的全滚动阴阳滚动齿轮。 本实用新型全滚动阴阳滚动齿轮的技术方案为两个啮合传动齿轮，一个齿轮齿廓滚动曲线凸向齿边线外，另一个齿轮齿廓滚动曲线呈凹状，啮合传动成凹凸接触传动，接触啮合线是两齿轮圆的相交的连心线上，齿轮的齿廓曲线是圆上一点既作圆周运动又作径向直线运动所合成的轨迹成为滚动曲线，压力角等于零，其齿形角为45° ，齿高h = t/2，齿顶圆为节圆。 在两齿轮啮合传动时，大齿轮的齿顶和小齿轮的齿根相接，小齿轮的齿顶和大齿轮的齿根相接， 一般大齿轮的齿廓为凹曲线，小齿轮的齿廓为凸曲线，这样既符合两圆的两曲线矢量模相等、方向相同的相等要素，在传动过程中实现阴阳相合连续滚动，又解决了两凸曲线相遇时产生的阻力问题。 齿顶圆为节圆是指大小两齿轮的齿顶圆周节相等，当然其1/2周节也相等，当两齿轮传动运转时，大齿轮齿顶与小齿轮齿根接触至下一大齿轮齿顶时的周节与小齿轮齿顶至下一齿顶的周节相等。因为大小齿轮的传动接触点是从齿根至齿顶又从齿顶至齿根。在接触啮合线即两齿轮圆相交的连心线上来回走动。[0009] 本实用新型的齿轮在啮合传动时，大齿轮的齿顶与小齿轮的齿根相接，小齿轮的齿顶与大齿轮的齿根相接，两齿轮的周节t相等，径向直线即齿高h相等，两圆的滚动曲线矢量，根据工程数学分析"两矢量的模和方向相同时，此二矢量是相等的。"且两齿廓曲线凹凸相合，有一一对应关系，且连续传动，即成滚动。在两齿轮快速传动一瞬间，实现面接触传动，试验测试时机械效率达到97 %的高度。
图1为阴阳全滚动齿轮的示意图。 图2为阴阳全滚动齿轮各部位的名称与代号示意图。 图3为阴阳全滚动直齿盘角齿与传动轴传动示意图。 图4为阴阳全滚动带斜齿的传动轴与盘角齿示意图。 图5为阴阳全滚动直齿直伞齿示意图。 图6为阴阳全滚动行星齿轮示意图。 图7为阴阳全滚动齿轮设计用于滚动轴承结构示意图。 图8为阴阳全滚动斜齿轮结构示意图。
具体实施方式如附图1所示，为本实用新型设计原理结构示意图，图中齿轮齿根圆1，凸齿2，
齿轮02齿顶圆3，齿轮齿顶圆4，齿轮02齿根圆5，连心线6，齿轮02凹齿廓7。两个啮合
传动齿轮， 一个齿轮齿廓滚动曲线凸向齿边线外形成凸齿2，另一个齿轮齿廓曲线呈凹状形
成凹齿廓7，啮合传动成凹凸接触传动，接触啮合线是两齿轮圆的相交的连心线6上，齿轮
的齿廓曲线是圆上一点既作圆周运动又作径向直线运动所合成的轨迹成为滚动曲线，压力
角等于零，其齿形角为45° ，齿高h = t/2，齿顶圆3、7为节圆。 如图2所示为本实用新型阴阳滚动齿轮各部的名称与代号 齿顶圆一齿顶所有的圆，直径用de表示(本齿轮定为节圆)。 齿根圆——齿根所有的圆，直径用di表示。 分度圆——在齿顶圆和齿根圆中间的圆，用d表示。 齿厚——轮齿左右两边在分度圆上的弧长用S表示。 齿间——相邻左右两齿廓之间的空间在分度圆上的弧长以W表示。W > S 齿顶高——齿轮分度圆到齿顶圆的径向距离用he表示。 齿根高——齿根圆到分度圆的径向距离用hi表示。 全齿高——齿顶圆到齿根圆的径向距离用h表示h = he+hi。 齿宽——在轴线方向的齿轮宽度用B表示。 本实用新型滚动齿轮的主要参数( — )模数——齿轮的齿顶圆直径d，周节t和齿数z，存在如下关系t二 Jid/z即t/ji 二d/z其中t/jr取为有理数作为齿轮的基本参数，称为模数，以m表示，单位为毫米有
t/jl毫米。 (二)压力角一压力角的原意指用力方向和物体的运动方向所成的夹角。在一
对接触传动的啮合齿轮中，主动轮的用力方向是该接触点的切线方向，而被动轮在该点的运动方向也是切线方向。因为主动轮和被动轮都是圆周运动，所以在接触传动点的用力方 向和被动轮在该接触点的运动方向一致，故压力角等于零。在阴阳滚动齿轮以滚动接触传 递功率的齿轮里其压力角都等于零。但是在其他存在滑动摩擦接触传动的齿轮里就不都等 于零。在渐开线齿轮里，只有节圆上的节点等于零。(三)齿形角——本滚动齿轮齿形角指齿廓曲线上点的切线和该点的径线所成的 夹角是45° 。业务滚动曲线是圆周运动和径向直线运动合成的轨迹，齿角上的点作圆周运 动方向是圆的切线方向与径向线成90。，按二矢量的合成45。的角。(四)齿数——齿数由传动比决定，大齿轮圆的齿数比小轮圆齿数多。设大圆直 径为d"齿数为Zp小轮圆直径为(12，齿数是Z2，有线=ZA = t(传动比)，则VZ丄= 4/Z2(模数)。 阴阳滚动齿轮尺寸计算 由齿轮传动的传动比和大小齿轮的直径，定出大小齿轮的齿数。设主动齿轮(^直 径4，齿数为Z工；被动轮02，直径为d2，齿数为Z2，同一模数为M，同一周节为t，齿高为h，有 如下的关系式；由模数公式M二 t/ji，t = Jim，由滚动曲线性质定出高h = t/2 = Jim/2。 中心距A是一对啮合两齿轮的两轴线的距离，正确安装后，其连心线即为中心距A亦为两分 度圆半径之和，即A = "+(12)/2。 实施例1，为阴阳滚动齿轮的斜齿轮，主动轮齿廓是凸滚动曲线，被动轮齿廓是凹 滚动曲线(请参考图1)。 阴阳滚动直齿轮能实现面接触传动，比较设用于高速度大载荷传动，但在极低速 传动时，因为它是力面和受力面接触，另一面是由惯性力转动，一般是不接触的。这时采用 斜齿轮传动。 实施例2，如附图3所示为阴阳滚动齿轮传动轴直齿轮和盘角齿传动，传动轴直齿 轮l，滚动轴承2，盘角齿外圆3，盘角齿4。传动轴直齿轮1齿廓采用凸滚动曲线，盘角齿4 采用凹滚动曲线。 制成盘角直齿的外圈圆与传动轴直齿大圆相切；传动轴直齿的尾端圆与盘角直齿 的内圈圆相切。传动轴的齿条部分制成圆锥形，为了与盘角齿紧密接触配合，盘角齿的内圆 要增高。这样圆盘的大圆d力与传动轴的大圆d/M相切，根据传动比取得相同的周节和模 数和各自的齿数Z力和Z±2，但是轴上的直齿条齿数，既大端和小端的齿数是一样称为Z丄； 盘角齿大圆和小圆的齿数也是一样的，称为Z2。盘角齿轮大圈圆d大J勺周节t大二 Jid大乂 Z2 ;盘角齿轮小圈圆周节为t2 = Jid大2/Z2。其齿高h大二 1/2 t大，h小二 l/2t2。这样传动轴 齿和盘角齿密切啮合传动。 实施例3，如附图4所示为阴阳滚动斜齿盘角齿传动，其传动轴齿轮和盘角齿是斜 齿形，传动轴1齿廓采用凸滚动曲线，盘角齿2为凹滚动曲线。 为了使传动轴与盘角齿连续传动，传动轴齿为斜齿在传动轴是圆锥体时，其斜线 为螺旋线。 实施例4，如附图5所示为阴阳滚动伞齿轮传动，小伞齿轮2齿廓是凸滚动曲线，大 伞齿轮1齿形为凹滚动曲线。与直盘角齿传动相仿，不同的是伞齿轮传动两个伞齿轮轴线 相交成一定的角度数；直盘角齿传动，盘角齿轴线和传动齿圆周线垂直相交，大伞齿轮1的 大圆与小伞齿轮2大圆相切；大伞齿轮1小圆与小伞齿轮2小圆相切。[0043] 实施例5，如图6所示为阴阳滚动行星齿轮传动，行星齿轮齿廓2为凸滚动曲线，大 圆圈内齿轮1的齿廓为凹滚动曲线。 实施例6，如图7所示为阴阳滚动滚动轴承。滚动体3的外轮廓为凸滚动曲线，相 应的轴承外圈1、轴承内圈2与滚动体3接触部为凹滚动曲线。 本实用新型阴阳滚动齿轮不存在滑动摩擦，无摩擦阻力，适合大功率、高速度机械 传动，实践检测当减速机输入功率7. 5鼎时，机械效率达97%，所以它适用各种机械传动， 不仅适用于减速机，更适用于高速重载汽车、飞机、轮船、大型机床、铲车等等。其具体实施 方式是按原机型齿轮所在位置大小，滚动齿轮。若是减速机可以一机多用5. 5KW减速机，可 用于7. 5KW或功率更高的减速机。高速行驶的飞机、火车、电车，须留速度的增加、惯性力的 增大，设计时须适当降低输入的功率，这就实现了节能，同时以免速度太快，惯性力更大，控 制不住高速行驶，定要限速，即不要超过原机车最高速度。原齿轮的传动比设计大，小齿轮 的齿顶圆直径d，周节t二的Jid/z(周节)t/ji 二d/z(模数)。在此两齿轮的齿形和设计 制成滚齿刀，在原生产渐开线的滚齿机上生产阴阳全滚动齿轮，其它各种齿轮，按其原来的 生产程序结合新齿轮的设计方案，生产阴阳全滚动齿轮。
权利要求阴阳全滚动齿轮，其特征是两个啮合传动齿轮，一个齿轮齿廓滚动曲线凸向齿边线外，另一个齿轮齿廓滚动曲线呈凹状，啮合传动成凹凸接触传动，接触啮合线是两齿轮圆的相交的连心线上，齿轮的齿廓曲线是圆上一点既作圆周运动又作径向直线运动所合成的轨迹成为滚动曲线，压力角等于零，其齿形角为45°，齿高h＝t/2，齿顶圆为节圆。
2. 根据权利要求1所述的阴阳全滚轮齿轮，其特征是所述的齿轮为斜齿轮传动，主动 轮齿廓是凸滚动曲线，被动轮齿廓是凹滚动曲线。
3. 根据权利要求1所述的阴阳全滚轮齿轮，其特征是所述齿轮为传动轴与盘角齿传 动，传动轴齿廓采用凸滚动曲线，盘角齿廓采用凹滚动曲线。
4. 根据权利要求3所述的阴阳全滚轮齿轮，其特征是所述的传动轴和盘角齿是斜齿 形，传动轴齿廓采用凸滚动曲线，盘角齿廓为凹滚动曲线。
5. 根据权利要求1所述的阴阳全滚轮齿轮，其特征是所述的齿轮为伞齿轮传动，小伞 齿廓为凸滚动曲线，大伞齿廓是凹滚动曲线。
6. 根据权利要求1或5所述的阴阳全滚轮齿轮，其特征是所述齿轮为行星齿轮传动，大 圆圈内齿轮齿廓为凹滚动曲线，行星齿轮齿廓是凸滚动曲线。
专利摘要阴阳滚动齿轮属机械传动齿轮，公知的渐开线齿轮等，主动轮与被动轮齿廓都是凸向接触传动。本实用新型是提供一种、主动轮与被动轮的二条齿廓曲线是以凹凸相合的设计型式接触传动，其接触啮合线在两相交的连心线上，其接触传动点的压力角都等于0，齿形角是45°，其齿高(周节)，齿顶圆为节圆。以本齿轮装配的减速机经实践检测当输入功率5.5KW时，机械效率是95.8％；当输入功率增至7.5KW时，机械效率达97％，无滑动摩擦、冲击、振动和噪音，升温14°，由此说明本齿轮不单适用于普通机械齿轮传动更适应大功率、高速度机械齿轮传动。
文档编号F16H55/08GK201496509SQ20082013083
公开日2010年6月2日 申请日期2008年7月16日 优先权日2008年7月16日
发明者赖登桂 申请人:赖登桂;刘林欛