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1、(10)申请公布号 CN 102913608 A (43)申请公布日 2013.02.06 C N 1 0 2 9 1 3 6 0 8 A *CN102913608A* (21)申请号 201210426750.6 (22)申请日 2012.10.31 F16H 55/17(2006.01) (71)申请人浙江大学 地址 310027 浙江省杭州市西湖区浙大路 38号 申请人浙江双环传动机械股份有限公司 (72)发明人金亭亭 冯兰兰 汪久根 吴长鸿 (74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公 司 33200 代理人林怀禹 (54) 发明名称 变螺旋角斜齿轮 (57) 摘要 本发明公开了一种变。
2、螺旋角斜齿轮。斜齿轮 的螺旋角沿齿宽线性或非线性变化。其变化规律 是随齿宽递增或递减，两个相啮合的斜齿轮螺旋 角变化规律一致，但方向相反，保证接触线上各个 接触点两齿轮的螺旋角分别相等。斜齿轮螺旋角 增大过程中，接触面的综合曲率半径及重合度增 大，由此有效降低齿面接触应力，提高齿轮接触疲 劳强度，延长齿轮使用寿命；在合理变化范围内， 随着螺旋角增大，斜齿轮啮合时的接触区及重合 度增大，由此齿轮传动更加平稳，降低噪音，保证 齿轮本身正常工作；所述变螺旋角的设计使得斜 齿轮的轴向力沿名义接触线仅仅是逐渐增大，在 一定程度上减小了轴向力的增加幅度，提高轴承 系统的整体工作性能。 (51)Int.Cl。
3、. 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种变螺旋角斜齿轮，其特征在于：斜齿轮的螺旋角沿齿宽线性或非线性变化。 2.根据权利要求1所述的一种变螺旋角斜齿轮，其特征在于：所述螺旋角其变化规律 是随齿宽递增或递减，两个相啮合的斜齿轮螺旋角变化规律一致，但方向相反，保证接触线 上各个接触点两齿轮的螺旋角分别相等。 3.根据权利要求1所述的一种变螺旋角斜齿轮，其特征在于：所述螺旋角其变化为 线性增大或线性减少。 4.根据权利要求1所述的一种变螺旋角斜齿轮，其特征在于：所述螺。
4、旋角其变化为 非线性增大或非线性减少。 权 利 要 求 书CN 102913608 A 1/3页 3 变螺旋角斜齿轮 技术领域 0001 本发明涉及斜齿轮，尤其是涉及一种变螺旋角斜齿轮。 背景技术 0002 两斜齿轮啮合传动过程中，由于齿面的弹性变形，其接触线变成带状接触区，接触 区的表面承受接触应力。斜齿轮齿面接触应力过大往往会引起齿面接触疲劳破坏，如齿面 点蚀、齿面剥落等。因此如果能有效降低齿面接触应力，将在很大程度上延长齿轮的使用寿 命。为此通常选用螺旋角较大的斜齿轮，但是这种增大其螺旋角的设计也较大幅度地增加 了轴向力，势必会影响轴承部件的工作性能。斜齿轮传动的正确啮合条件为 （1） 。
5、（2） （3） 式（1）中，分别为齿轮1、齿轮2的法向模数。式（2）中分别为齿轮1、齿 轮2的分度圆方向压力角。式（3）中，分别为齿轮1和齿轮2的分度圆螺旋角，-号 用于外啮合齿轮传动，+用于内啮合齿轮传动。 0003 基于上述背景，如何设计斜齿轮，使接触应力减少的同时，尽可能减少轴承上的载 荷是解决问题的关键。由式（13）可知，齿轮传动的正确啮合条件并不要求沿齿宽方向 螺旋角不变，而是可以变化的。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种变螺旋角斜齿轮，其螺旋角随齿宽方向可以发生变 化。所述变化的螺旋角能减少齿面接触应力，有效提高齿轮的接触疲劳强度，减少轴向力的 增加幅度，从而显著延长齿。
6、轮的使用寿命，保证系统良好的工作性能。 0005 本发明采用的技术方案是： 本发明的斜齿轮的螺旋角沿齿宽线性或非线性变化。 0006 所述螺旋角其变化规律是随齿宽递增或递减，两个相啮合的斜齿轮螺旋角变化规 律一致，但方向相反，保证接触线上各个接触点两齿轮的螺旋角分别相等。 所述螺旋角其变化为线性增大或线性减少。 0007 所述螺旋角其变化为非线性增大或非线性减少。 0008 本发明具有的有益效果是： 1、斜齿轮的螺旋角随齿宽逐渐增大过程中，接触面的综合曲率半径及重合度增大，由 此有效降低齿面接触应力，提高齿轮的接触疲劳强度，延长齿轮的使用寿命。 0009 2、在合理的变化范围内，随着螺旋角增大。
7、，斜齿轮啮合时的接触区及重合度增大， 由此齿轮传动更加平稳，降低噪音，保证齿轮本身正常工作。 说 明 书CN 102913608 A 2/3页 4 0010 3、所述变螺旋角的设计使得斜齿轮的轴向力沿名义接触线仅仅是逐渐增大，在一 定程度上减小了轴向力合力的增加幅度，提高齿轮传动系统整体工作性能。 附图说明 0011 图1是螺旋角恒为的斜齿轮啮合时接触区示意图。 0012 图2是螺旋角从到线性增大的斜齿轮啮合时接触区示意图。 0013 图3是螺旋角从到线性减小的斜齿轮啮合时接触区示意图。 具体实施方式 0014 下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。 0015 本发明的斜齿轮的螺旋角沿。
8、齿宽线性或非线性变化。 0016 如图1所示，螺旋角恒为的斜齿轮啮合时，接触区为宽度不变的带状区。 0017 如图2所示，斜齿轮螺旋角随齿宽从线性增大，啮合时其接触区随螺旋角 的增大而逐渐变宽，接触区面积变大： （4） （5） 式（4）中，为接触区某点处齿轮曲率半径， 为斜齿轮分度圆直径，为斜齿轮螺 旋角。式（5）中，L为接触线长度，“+”表示外啮合，“-”表示内啮合，为法向载荷，、 分别为两斜齿轮接触点处的曲率半径，、分别是两轮齿材料的弹性模量，、分别 是两轮齿材料的泊松比，为最大接触应力。 0018 由公式（4）、（5）得，螺旋角的增加增大了接触点曲率半径，从而增大接触区，减小 接触应力。。
9、同时，螺旋角的增大也会提高齿轮的重合度，一对啮合时间的增加等效于接触线 长度的增加，因此会降低接触应力。 0019 另一方面，随着螺旋角增加，轴向力增大： （6） 式（6）中，为轴向力，为法向压力角，为圆周力。由公式（6）得，螺旋角的线性 增大，使得轴向力沿名义接触线仅仅是逐渐增大，从而在一定程度上减小了轴向力合力的 增加幅度，提高齿轮传动系统整体工作性能。 0020 另外，重合度及接触区域的增加，使得齿轮传动更加平稳，降低噪音，保证齿轮本 身正常工作。 说 明 书CN 102913608 A 3/3页 5 0021 如图3所示，斜齿轮螺旋角随齿宽从到线性减小，等同于沿图2中螺旋角增 大的反方。
10、向线性增大，同理推得其也能达图2相同的效果。 0022 最后，需要补充的是一对啮合齿轮的螺旋角变化规律要一致，保证接触线上各接 触点两齿轮的螺旋角分别相等，以满足正确啮合条件，实现正确啮合。 0023 对于螺旋角沿齿宽非线性增大或减小的斜齿轮，同理推得其也能达到与线性变化 相同的效果。 0024 上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的 精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范 围。 说 明 书CN 102913608 A 1/2页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102913608 A 2/2页 7 图3 说 明 书 附 图CN 102913608 A 。