雙圓弧齒輪

在現(xiàn)代齒輪減速馬達(dá)研究中，圓弧齒輪將代替圓柱齒輪成為開發(fā)的重點(diǎn)，無論在平穩(wěn)性、力矩還是使用壽命方面，圓弧齒輪都比圓柱型齒輪有很大優(yōu)勢，其發(fā)展趨勢也很好，圓弧齒輪的斷面齒形為非共軛齒形，為了能達(dá)到連續(xù)而平穩(wěn)的傳動(dòng)，就必須具備下列的運(yùn)動(dòng)特性:

1.兩齒輪的工作面(在理論上的接觸線或?qū)嶋H運(yùn)轉(zhuǎn)中的接觸帶)，必須是螺旋線或螺旋面。

2.一對相嚙合的齒輪，在兩個(gè)節(jié)圓柱上的螺旋角必須大小相等，方向相反。也就是兩個(gè)齒輪的軸向節(jié)距(齒距)必須相等。這一點(diǎn)和漸開線斜齒輪是一致的。

3.一對相嚙合的齒輪，其軸向重合度必須大于1。

4.一對相嚙合的齒輪其模數(shù)必須相等。

5.一對相嚙合的齒輪，其嚙合點(diǎn)(區(qū)域面)移動(dòng)的方向是與兩齒輪的軸線方向平行的。

6.一對相嚙合的齒輪，其齒面之間不得產(chǎn)生齒形干涉。

1.兩嚙合齒輪的工作齒面是凸齒齒廓與凹齒齒廊，即嚙合時(shí)凹齒包住凸齒，以提高其接觸強(qiáng)度。

2.在理論上，最好使凸凹齒廓的圓弧半徑相的等，這樣才能得到沿整個(gè)齒高的瞬時(shí)線接觸。但是由于制造和安裝時(shí)將產(chǎn)生各種誤差，如果凸、凹齒的齒廓圓弧半徑相等，則由于誤差的影響，將會(huì)引起齒頂棱邊接觸。因此在設(shè)計(jì)齒形時(shí)，凸、凹兩工作齒廓的圓弧半徑需要有一個(gè)很小的差值(凹齒齒廓的圓弧半徑稍大于凸齒齒廓的圓弧半徑)。這樣，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，開始只有一個(gè)點(diǎn)接觸(避免了齒頂棱邊接觸)，運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，齒面逐漸跑合，凸齒面和凹齒面接觸弧的曲率半徑趨于相等，達(dá)到了沿齒高瞬時(shí)線接觸的理想情況。

3.在兩齒面的正確嚙合情況下，由于兩齒面存在齒廓圓弧半徑差，如果輪齒絕對剛性，齒面沒有磨損，而且具有絕對光潔度，此時(shí)，齒面才發(fā)生點(diǎn)接觸。實(shí)際上，在負(fù)荷作用下，齒輪材料發(fā)生彈性交形，加工后的齒面并非絕對光潔，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)后，齒面逐漸磨損而跑合。所以在負(fù)荷作用下，兩嚙合齒面的實(shí)際接觸部分，首先出現(xiàn)近似橢圓形狀的接觸區(qū)(見圖1-6a、b)。若負(fù)荷再加大，則呈現(xiàn)"校形"接觸區(qū)(見圖1-6C、d)。有的文獻(xiàn)則認(rèn)為:在負(fù)荷作用下，圓弧齒輪同一齒上有兩點(diǎn)接觸時(shí)，由于輪齒縱向變形，及齒面各點(diǎn)曲率半徑的不同，齒面接觸區(qū)呈近似梯形。

總之，圓弧齒輪的嚙合齒面在良好的跑合之后，接觸面積的增加很多。如果圓弧齒輪和漸開線齒輪的幾何尺寸相同，由于圓弧齒輪的當(dāng)量曲率半徑比漸開線齒輪的當(dāng)量曲率半徑大數(shù)十倍，因此其接觸應(yīng)力將大幅度下降，接觸強(qiáng)度將大大提高。

工作時(shí)，從一個(gè)端面看，先是主動(dòng)輪齒的凹部推動(dòng)從動(dòng)輪齒的凸部，離開后，再以它的凸部推動(dòng)對方的凹部，故雙圓弧齒輪傳動(dòng)在理論上同時(shí)有兩個(gè)接觸點(diǎn)，經(jīng)跑合后，這種傳動(dòng)實(shí)際上有兩條接觸線，因此可以實(shí)現(xiàn)多對齒和多點(diǎn)嚙合。此外，由於其齒根厚度較大，雙圓弧齒輪傳動(dòng)不僅承載能力比單圓弧齒輪傳動(dòng)約高30%以上，而且傳動(dòng)較平穩(wěn)，振動(dòng)和噪聲較小，并且可用同一把滾刀加工相配對的兩個(gè)齒輪。因此。高速重載時(shí)，雙圓弧齒輪傳動(dòng)有取代單圓弧齒輪傳動(dòng)的趨向。