齒輪以及形成該齒輪的齒廓的方法
2023-06-27 11:16:26
專利名稱：齒輪以及形成該齒輪的齒廓的方法
技術領域：
本發明涉及一種齒輪，尤其涉及齒輪接觸線為一平滑連續曲線的齒輪；本發明另 外涉及一種形成該齒輪的齒廓的方法，尤其涉及一種利用三次曲線修正基準齒條的齒形， 並利用修正齒條展成(generate，創生)齒輪的齒廓的方法。
背景技術：
如圖1所示，已知的旋轉式齒輪泵1包含一泵體2及位於泵體2內部的主動齒輪 3和從動齒輪4。若主動齒輪3朝某一方向旋轉，驅動與主動齒輪3相嚙合的從動齒輪4朝 反方向旋轉，如此可將欲輸送的流體沿著齒輪齒部之間的空間傳送，並自輸出端5排出。齒輪中，齒部的齒廓可利用齒條來展成。圖2顯示旋轉式齒輪泵1中，兩相互嚙合 的漸開線齒輪6。漸開線齒輪6的齒廓包含一漸開線8、一根部圓內角9和一冠部圓外角 10。當兩漸開線齒輪6相互嚙合連動時，兩齒輪間的接觸點7可連接成一接觸線11。 如圖2所示，漸開線齒輪6所產生的接觸線11為一不平滑的連續曲線，其包括兩直線部分 以及兩弧線部分。該直線部分是由兩漸開線齒輪6中，齒部漸開線8部分互相接觸所產生， 而該弧線部分則由兩漸開線齒輪6的冠部圓外角10和根部圓內角9相互嚙合時所產生，該 接觸線11直線部分與弧線部分相連處的切線不連續，因此無法形成平滑的連續曲線。上述 接觸線的「不平滑」是指接觸曲線的一次微分，也就是接觸曲線的切線為不連續。對一輸送流體的旋轉式齒輪泵1，切線不連續的接觸線11會造成泵送時，輸出端5 輸出具波動的不穩定的壓力，並增加兩漸開線齒輪6運轉時的噪音。此外，也無法提供一精 確、穩定且定量的輸出，因此對於需要高精密、高品質、高穩定度輸出的產業，例如醫療用途 泵，影響尤甚。另一方面，多數的旋轉式齒輪泵用於輸送流體，尤其是幾乎無壓縮性的液體。圖3 顯示圖2兩齒輪嚙合旋轉時的嚙合狀態圖。若兩齒輪即將嚙合時，分別位於兩齒輪的齒冠 12和齒根13間若形成密封14，即兩漸開線齒輪6嚙合時在某些瞬間產生兩單點接觸，兩點 接觸之間存在容置空間，導緻密封14內的液體無法排除，則兩齒輪咬合的下一瞬間，位於 密封14內的液體會因其不具壓縮性，而擠壓原本該完全密合的齒輪而損害機械結構，此外 也會造成相當程度的噪音。
發明內容
本發明的目的在於提供一種形成齒輪的齒廓的方法；通過上述方法形成齒廓的齒 輪，其相互嚙合時的接觸線為一平滑連續曲線，因此可提供穩定的流體供給並減少運作時 的噪音。本發明的另一目的在於提供一種形成齒輪的齒廓的方法；通過上述方法形成齒廓 的齒輪，其相互嚙合時不會產生密封，因此不會造成流體擠壓齒輪結構而損害機械組織。為達上述目的，本發明提供的形成齒輪的齒廓的方法，其步驟包括根據欲展成齒輪的一齒輪模數，取得一基準齒條，該基準齒條的一基本齒形包括一側邊、一冠部以及一根 部；利用一三次曲線修正該基準齒條的基本齒形，而得到一修正基本齒形，其中該三次曲線 與該基本齒形相切於該根部中點、該側邊中點以及該冠部中點的三個切點；該三次曲線的 係數可通過這些切點求出，並可以一壓力角、一全齒深以及一齒寬為參數表示；複製上述的 修正基本齒形而得一修正齒條，利用該修正齒條展成一齒輪的齒廓。本發明另提供一種齒輪，該齒輪的齒廓是由上述修正齒條所展成。本發明所產生 的齒輪組的接觸線為一平滑連續曲線，因此可大幅降低齒輪運作時的噪音並獲得一穩定且 幾無波動的輸出。
本發明的實施方式是結合圖式予以描述圖1為已知旋轉式齒輪泵的示意圖；圖2為已知旋轉式齒輪泵中，兩漸開線齒輪組嚙合示意圖；圖3為已知齒輪組嚙合時的嚙合狀態圖；圖4為本發明形成齒輪的方法流程圖；圖5本發明步驟a所使用的基準齒條；圖6為利用一三次曲線，修正圖5的基本齒形而產生一修正基本齒形；圖7顯示本發明的齒輪齒廓，並顯示該齒廓的公差示意圖；圖8為本發明的齒輪組相互嚙合時，具平滑連續接觸線的示意圖；以及圖9-1至圖9-4為本發明一齒輪組運轉時無密封的示意圖。
具體實施例方式以下的範例或說明僅用於描述、解釋本發明的精髓，而非欲限制本發明。有關本發 明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下請參閱圖4的流程圖所示，本發明提供一種形成齒輪的齒廓的方法，其步驟包含a.根據欲展成齒輪的齒輪模數，取得一基準齒條；b.利用一三次曲線修正步驟a中基準齒條的基本齒形，而得到一修正基本齒形；c.複製上述步驟b的修正基本齒形而得一修正齒條，利用該修正齒條展成一齒輪 的齒廓。以下就各步驟作詳細地解說圖4中，步驟a根據欲展成的齒輪模數m，取得一基準齒條。齒輪模數m由齒數η、 節圓直徑Pd及螺旋角β 5所定義，如下式(1)^COSygpm =--η ( 1 )根據齒輪模數，可取得一用來展成齒輪齒廓的基準齒條，如圖5所示，其顯示一基 準齒條15具有多個基本齒形16，這些基本齒形16包括一側邊17、一冠部18以及一根部 19。圖6為上述步驟b中，利用三次曲線修正基準齒條的示意圖。圖6所顯示的虛線 為步驟a中，基準齒條15的基本齒形16。步驟b利用一三次曲線21修正該基本齒形16而獲得一修正基本齒形22。首先建立一直角坐標(I，乙)以描繪該三次曲線21，直角坐標的 坐標原點0,，位於節線20上齒寬Sw的中心，並使節線20恰與坐標\軸共線。該基準齒條 15的齒高為h (等於欲展成齒輪的全齒深h)，壓力角則為α。修正基本齒形22可利用三次曲線21來描述，為方便顯示，將三次曲線21區分為 &軸上曲線區段21a以及&軸下曲線區段21b，分別定義如(2)和(3)式所示
權利要求
1.一種形成齒輪的齒廓的方法，其特徵在於，包括步驟A.根據欲展成齒輪的一齒輪模數，取得一基準齒條(1 ；所述基準齒條(1 的一基本 齒形(16)包括一側邊(17)、一冠部(18)以及一根部(19)；B.利用一三次曲線修正步驟A中基準齒條(15)的基本齒形(16)，而得到一修正 基本齒形02)；其中所述三次曲線與所述基本齒形(16)相切於所述根部(19)中點、 所述側邊(17)中點以及所述冠部(18)中點的三個切點；所述三次曲線的係數可通過 上述這些切點求出，並能夠以一壓力角、一全齒深以及一齒寬為參數表示；C.複製上述步驟B的修正基本齒形0 而得一修正齒條，利用所述修正齒條展成一齒 輪的齒廓(40)。
2.根據權利要求1所述的形成齒輪的齒廓的方法，其特徵在於，所述壓力角介於22 28度之間，且所述全齒深小於或等於所述齒輪模數的1. 5倍。
3.一種齒輪，包含至少一個齒部(31)，其特徵在於，所述齒部(31)的齒廓00)是由權 利要求1或2所形成。
全文摘要
本發明提供一齒輪(30)以及一形成該齒輪(30)的齒廓(40)的方法。本發明利用一個三次曲線(21)修正一基準齒條(15)，該三次曲線(21)與該基準齒條(15)的一基本齒形(16)相切於基本齒形(16)的根部(19)中點、側邊(17)中點以及冠部(18)中點，而該三次曲線(21)可形成一修正基本齒形(22)。經複製該修正基本齒形(22)可得一修正齒條，利用該修正齒條可進而展成一齒輪(30)的齒廓(40)。
文檔編號F16H55/08GK102042382SQ20091020663
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月23日 優先權日2009年10月23日
發明者張洸溶, 陳士端, 黃金龍 申請人:陸聯精密股份有限公司