[发明专利]端面圆弧与渐开线组合齿廓的圆弧齿线齿轮机构

说明书

本发明提供一种端面圆弧与渐开线组合齿廓的圆弧齿线齿轮机构，属于齿轮传动领域，包括轴线平行的外啮合小轮和大轮组成，小轮和大轮的齿面均具有圆弧齿线型结构，均由端面组合齿廓曲线随接触点运动而成，接触线沿圆柱面展开后均为圆弧，圆弧由啮合线参数方程和重合度、齿数、传动比等基本设计参数共同确定；正确安装时小轮和大轮至少一对轮齿在节点实现纯滚动啮合接触，在驱动器带动下小轮和大轮旋转，实现两轴间的传动。本发明公开的端面圆弧与渐开线组合齿廓的圆弧齿线齿轮机构，具有摩擦磨损低、传动效率高、单级传动比大、承载能力强等优点，可广泛应用于机械装备的传动系统设计。

技术领域

本发明涉及传动齿轮技术领域，尤其涉及一种端面圆弧与渐开线组合齿廓的圆弧齿线齿轮机构。

背景技术

齿轮广泛应用于机器人关节减速机、汽车变速箱、风电齿轮箱、机床床头箱等工业装备，传递运动和动力，被视为机器中的“心脏”。目前常规的渐开线直齿轮、斜齿轮以及圆弧齿轮等平行轴圆柱齿轮传动，均难以克服齿面相对滑动引发的摩擦磨损、胶合、塑性变形等传动失效以及热变形、振动、噪声等问题。同时，齿轮润滑系统增加了整机重量和成本，并且在高温、低温、高压、真空、强辐射等极端环境，润滑剂可能失效，其排放也对环境造成不可逆的污染。随着智能制造产业的高速发展，常规的齿轮产品已经不能满足汽车自动变速器、机器人减速器、风电齿轮箱以及高铁轨道交通等高端装备的精密传动需求，高性能齿轮产品大量依赖进口。高性能齿轮设计制造技术已成为制约高端装备制造领域发展的关键因素，而如何避免齿面相对滑动提升齿轮传动性能是本领域亟需解决的关键问题之一。

为了解决上述平行轴齿轮传动存在的种种问题，国内外研究人员相继发明了单圆弧齿轮和双圆弧齿轮和圆弧齿线圆柱齿轮，如申请号为202110318591.7的中国专利文献公开了“一种双圆弧少齿差减速传动装置及双圆弧齿形成方法”，申请号为202123012746.9的中国专利文献公开了“一种变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副结构”等。但是上述双圆弧齿轮的小轮和大轮的齿廓是基于同一把滚刀由范成法切制而成，而且为了保证大小齿轮正确啮合，滚刀齿廓两个啮合点的压力角被设置为相等的值。因此，现有双圆弧齿轮机构的局限性在于，由于限定了齿廓两个啮合点的压力角相等，使得其结构并非最佳承载设计结构，在所装备的机械装备承担重载传动时，可能会导致轮齿折断从而引发生成事故；上述双曲圆弧齿线圆柱齿轮副齿面设计受到加工刀盘参数的限制，两端齿顶会变尖，齿面有效接触区域只集中在齿宽中心的有限区域，因此在应用于大载荷传动时，存在轮齿折断的风险，同时齿面相对滑动较大导致摩擦磨损严重。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中齿轮机构中齿面有效接触区域只集中在齿宽中心的有限区域，存在轮齿折断的风险，齿面相对滑动较大，摩擦磨损严重的问题，本发明的实施例提供了一种端面圆弧与渐开线组合齿廓的圆弧齿线齿轮机构。

本发明的实施例提供了一种面圆弧与渐开线组合齿廓的圆弧齿线齿轮机构，包括轴线平行的小轮和大轮组成的一对齿轮副，所述小轮和所述大轮之间纯滚动啮合传动，所述小轮和所述大轮的端面齿廓曲线由端面工作齿廓曲线和齿根过渡曲线组成，且所述小轮和所述大轮的端面齿廓曲线均左右两侧对称；所述小轮和所述大轮的端面工作齿廓为端面圆弧与渐开线的组合齿廓；所述小轮和所述大轮的齿面具有圆弧齿线结构；所述小轮和所述大轮至少一对轮齿啮合点位于节点以实现纯滚动啮合接触，所述小轮和所述大轮相对转动啮合点形成啮合线分别在所述小轮和所述大轮的齿面形成两条接触线。

进一步地，所述小轮和所述大轮的齿面结构分别由小轮和大轮端面齿廓曲线随接触点沿齿面接触线运动形成，且接触线沿所述小轮和所述大轮的节圆柱面展开后均为轴对称的圆弧。