(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211018457.6 (22)申请日 2022.08.24 (71)申请人 太原科技大 学 地址 030024 山西省太原市万柏林区窊流 路66号 (72)发明人 王建梅　管永强　王博　宁可　 (74)专利代理 机构 山西五维专利事务所(有限 公司) 1410 5 专利代理师 雷立康 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种大偏角三段弧鼓形齿及其设计方法 (57)摘要 本发明涉及一种大偏角 三段弧鼓形齿及设 计方法。 主要解决现有单段弧鼓形齿存在的承 载 能力、 偏角等多目标兼顾的设计矛盾大等的技术 问题。 本发明的技术方案是： 一种大偏角三段弧 鼓形齿， 其所述鼓形齿沿齿宽方向轮廓由大圆 弧、 左端小圆弧和右端小圆弧构成， 其中， 左端小 圆弧和右端小圆弧为尺寸形状相一致的小圆弧。 其具体步骤如下： 三段弧鼓形齿与同尺寸单段弧 鼓形齿的齿数z、 模数m、 压力角α、 间隙emin一致， 同时大圆弧的齿廓圆半径与单段弧的法向齿廓 圆半径一致； 计算大圆弧、 左端小圆弧和右端小 圆弧齿长方向的距离、 大圆弧、 左端小圆弧和右 端小圆弧的法向齿廓圆半径及参数， 获得三段弧 鼓形齿的R1、 R2、 R3、 τ、 L1、 L2、 L3和ωmax三段弧设 计参数。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115391946 A 2022.11.25 CN 115391946 A 1.一种大偏角三段弧鼓形齿， 其特征在于： 所述鼓形齿沿齿宽方向轮廓由大圆弧(1)、 左端小圆弧(2)和右端小圆弧(3)构成， 其中， 左端小圆弧(2)和右端小圆弧(3)为尺寸形状 相一致的小圆弧。 2.根据权利要求1所述的一种大偏角三段弧鼓形齿的设计方法， 其特征在于， 具体步骤 如下： 1)三段弧鼓形齿与同尺寸单段弧鼓形齿的齿数z、 模数m、 压力角α、 间隙emin一致， 同时 大圆弧(1)的齿廓圆半径与单 段弧的法向齿廓圆半径一 致； I.计算单 段弧鼓形齿的法向齿廓圆半径R： R＝3.3728mz              (1) II.计算鼓形齿的齿对间隙emin： emin＝2(R‑h/2)(1‑cosω1)         (2) 式中： ω1—单段弧鼓形齿的最大偏角， °， 由使用工况 给出； h—鼓形齿分度圆剖面齿厚， m m； 2)设定大圆弧(1)、 左端 小圆弧(2)和右端 小圆弧(3)的布置形式和尺寸关系： ①无偏置工况下， 大圆弧(1)在分度圆剖面上与左端小圆弧(2)和右端小圆弧(3)的交 点分别为B点和B1点， B点与B1点的距离为L1， 鼓形齿对最大偏角接触点为C点和C1点， C点与B 点和C1点与B1点在齿长方向的距离分别为 L2和L3， 其中τ ＝ L1/L2＝L1/L3； ②大圆弧(1)、 左端小圆弧(2)和右端小圆弧(3)的法向齿廓圆半径分别为R1、 R2、 R3， 令 γ＝R1/R2＝R1/R3， γ＞1； 3)计算中心点O点与C点在x方向的投影距离lC： 式中： a1—中心点O点与大圆弧圆心O1点的距离， m m； 4)首先对系数τ 取值， τ∈(0,3)， 计算 L1、 L2、 L3： 5)计算等轴线偏转至B点承载的偏角ωA和剩余间隙eA： I.计算B点与鼓形齿分度圆剖面中心点O点的距离OB： 式中： lB—OB在x轴方向的投影距离， lB＝L1/2， mm； II.计算无偏置 工况下OB与x轴的夹角 β1： III.计算B点 等轴线旋转ωA至B′点后OB′与x轴的夹角 β2： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115391946 A 2IV.计算偏角ωA： ωA＝β2‑β1       (8) 联立式(5)～(8)求 解得到： V.计算由B点承载等轴线偏转至B ′点所需要的间隙e1： e1＝2OB(si n( β1+ωA)‑sinβ1)           (10) VI.计算旋转ωA后的剩余间隙eA： eA＝emin‑e1               (11) 6)令大圆弧(1)的左端点为A点， A点与B ′点重叠， 左端小圆弧(2)的右端点为A ′点， 计算 鼓形齿对从A点受力位置 旋转至A′点所需的间隙y： y＝2(yA′‑yA)＝2O′A[sin( β2+ ε )‑sinβ2]       (12) 其中： 式中： yA、 yA′—OA、 OA′距离在y轴上的投影距离， m m； β3—OA′与x轴的夹角， °； ε—左端 小圆弧(2)在A点 位置切线与x轴的夹角， °； 7)为保障两端圆弧能够承载， 同时保障三段弧鼓形齿的设计必要性， 需要满足以下条 件： eA＞y； 8)计算三段弧鼓形齿的最大偏角ωmax： i.首先计算A′点处承载的剩余间隙eA′： eA′＝emin‑e1‑y        (13) ii.计算剩余间隙eA′的旋转角度ωA′： iii.计算三段弧鼓形齿的最大偏角： ωmax＝ωA+ ε+ωA′        (15) 9)根据τ得到的最大偏角ωmax， 对系数τ进行不同取值代入计算， 获得不同系数τ与 最大 偏角的函数关系， 以ωmax＞ω1为设计目标， 确定系数τ 的取值范围； 根据实际工况， 获得三 段弧鼓形齿的R1、 R2、 R3、 τ、 L1、 L2、 L3和ωmax三段弧设计参数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115391946 A 3