齿顶整圆弧滚刀的应用和设计

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齿顶整圆弧滚刀的应用和设计北京齿轮总厂 庄中
摘要 本文阐述了渐开线圆柱齿轮齿根过渡曲线对齿轮弯曲疲劳强度的影响，介绍了采用
齿顶为整圆弧的齿轮滚刀可以提高齿轮的弯曲强度以及整圆弧磨前滚刀的设计方法。
关键词 齿根过渡曲线；弯曲疲劳强度；整圆弧齿轮滚刀
渐开线圆柱齿轮齿根过渡曲线及其圆角半径大小以往在汽车齿轮制造中-般不太予以注
意。我们知道，齿轮的加工方法不同或采用的刀具不同，加工出的齿根过渡曲线则不相同，即
使采用同-种加工方法用同-类刀具加工，若切齿刀具的齿顶圆角半径不同，所得到的齿根过
渡曲线圆角也不相同。我国齿轮国家标准中规定了基准齿廓的齿根圆角半径 m 38 . 0 ≈ γ ，除非
产品图纸对齿根圆角半径有特别注明要求之外，通常都没有严格检验并控制这-参数。但是，
近年来为降低变速器齿轮噪声，随着小压力角细高齿齿轮应用的推广以及为提高齿轮强度，特
别在重型汽车变速器齿轮中采用加大齿轮齿根过渡曲线的圆角半径，即采用齿顶为整圆弧的切
齿刀具愈来愈广泛，因为用加大齿轮齿根过渡曲线的圆角半径来提高齿轮强度已经愈来愈受到
了重视，我厂在近期开发生产重型变速器时，也均采用了齿顶为整圆弧的磨前滚刀，下面想对
此做-介绍。
-、渐开线圆柱齿轮齿根过渡曲线的分析与比较
目前在齿轮生产中根据所采用的切齿加工刀具以及刀具齿顶圆弧形状所切出的齿根过渡曲
线大致可分为以下五种形状：
（1）采用齿条型刀具（如滚刀）加工齿轮时，如果刀具齿廓的顶部具有两个圆角（见图 1
-a）则切出的齿根过渡曲线如图 2-a 所示，Ι、Ⅱ两段为延伸渐开线的等距曲线，Ⅲ段为齿轮
的根圆圆弧；
（2）采用齿条型刀具加工齿轮时，如果刀具齿廓的顶部只具有-个圆角（即整圆弧，见图
1-b） ，则切出的齿根过渡曲线如图 2-b 所示，Ι 段为-整段延伸渐开线的等距曲线；
（3）采用齿轮型刀具（如插齿刀）加工齿轮时，如果刀具刀齿的顶部具有两个圆角（见图
3-a） ，则切出的齿根过渡曲线如图 2-a 所示，Ⅰ、Ⅱ两段为延伸外摆线的等距曲线，Ⅲ段为
齿轮的根圆圆弧；
（4）采用齿轮型刀具加工齿轮时，如果刀具刀齿的顶部只具有-个圆角（即整圆弧，见图
3-b） ，则切出的齿根过渡曲线如图 2-b 所示，Ⅰ段即为-整段延伸外摆线的等距曲线；
（5）采用齿顶为整圆弧的成型铣刀加工齿轮时，切出的齿根过渡曲线如图 2-b 所示，Ⅰ
段即为-整段圆唬
在参考资料（1）中，列出了为计算齿轮齿根应力需求得的齿根过渡曲线的计算方程式，对
上述五种过渡曲线的方程式利用欧拉-沙伐尔（Euler-Savary）定理求出过渡曲线曲率半径后
进行分析这五种过渡曲线对齿轮弯曲疲劳强度的影响，其结论为：齿轮型刀具加工出的齿轮弯
曲疲劳强度最高，齿条型刀具加工出的齿轮弯曲疲劳强度居中，齿根过渡曲线为-整圆弧的齿
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