[发明专利]一种三段圆弧齿轮及其设计方法

说明书

本发明公开的是一种三段圆弧齿轮，包括左右对称设置的两个齿面，齿面由三段圆弧组成，分别为中段圆弧、左侧段圆弧以及右侧段圆弧，左侧段圆弧与右侧段圆弧分别对称设于中段圆弧的左右两侧，中段圆弧分别与左侧段圆弧及右侧段圆弧相切连接设置，并形成椭圆形的弧形曲线齿面接触区。同时本发明还披露了一种三段圆弧齿轮的设计方法。本发明利用三个相切的圆弧构成齿面曲线，并在中段齿面上通过齿轮修形，得以了一个平滑的齿轮齿面曲线结构，可以很好地减少啮合出现的误差，使啮合更加稳定顺畅，提高齿轮的啮合运行稳定性。

技术领域

本发明涉及的是齿轮的设计与生产领域，更具体地说是一种三段圆弧齿轮及其设计方法。

背景技术

齿轮在啮合运行中，经常因为啮合平面之间的间隙不能完全贴合，使之出现啮合误差，并产生噪音和运行的不稳定。现有技术中，技术人员通过齿轮修形尽可能地减小这种误差的出现，齿轮修形是现代齿轮制造技术的特点之一，是弥补齿轮由于加工误差及工作变形而引起的冲击、偏载等不利因素的重要手段。

但是，如果单纯地只进行齿轮的齿廓修形和齿向修形，并不能很好地解决啮合误差的问题。本申请人通过对齿面结构的改变，利用三个相切的圆弧构成齿面曲线，并在中段齿面上通过齿轮修形，得以了一个平滑的齿轮齿面曲线结构，可以很好地减少啮合出现的误差，使啮合更加稳定顺畅，提高齿轮的啮合运行稳定性。

发明内容

本发明公开的是一种三段圆弧齿轮及其设计方法，其主要目的在于克服现有技术存在的上述不足和缺点。

本发明采用的技术方案如下：

一种三段圆弧齿轮，包括左右对称设置的两个齿面，该齿面由三段圆弧组成，分别为中段圆弧、左侧段圆弧以及右侧段圆弧，该左侧段圆弧与右侧段圆弧分别对称设于中段圆弧的左右两侧，所述中段圆弧分别与所述左侧段圆弧及右侧段圆弧相切连接设置，并形成椭圆形的弧形曲线齿面接触区。

更进一步，所述中段圆弧的长度为齿宽长度的50％至60％。

更进一步，所述中段圆弧的长度为齿宽长度的55％。

更进一步，所述中段圆弧的齿轮修形量为

其中，e_ri为齿轮在啮合线上度量的齿形误差幅值，Z_w为机床分度蜗轮齿数，Z_i为齿轮的齿数，为齿轮误差的相位角，ω_z为啮合频率。

更进一步，所述所述左侧段圆弧与右侧段圆弧的长度相同，为齿宽长度的20％至25％。

更进一步，所述左侧段圆弧与右侧段圆弧的长度分别为齿宽长度的 22.5％。

一种三段圆弧齿轮的设计方法：所述设计方法包括以下具体步骤：

步骤一：将齿轮的齿向齿面分成三段，分别为中段圆弧、左侧段圆弧以及右侧段圆弧，该左侧段圆弧与右侧段圆弧分别对称设于中段圆弧的左右两侧；

步骤二：将中段圆弧分别与所述左侧段圆弧及右侧段圆弧相切连接设置，并形成椭圆形的弧形曲线齿面接触区。

更进一步，所述中段圆弧的长度为齿宽长度的50％至60％。

通过上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明通过设置由中段圆弧、左侧段圆弧以及右侧段圆弧组成的齿面，且其中，左侧段圆弧以及右侧段圆弧分别与中段圆弧相切，形成椭圆形的弧形曲线齿面接触区，从而使两齿面在啮合的过程中可以更加平衡、顺畅，啮合平面更加平滑，从而更进一步地减小啮合误差和啮合噪音的产生，提高了齿轮的啮合性能。

2、本发明通过对中段圆弧的齿面进行齿轮修形，更进一步地提高和优化齿轮的结构，使其进一步地降低齿轮啮合误差。