[發明專利]一種齒輪的修形設計方法及用該方法制造的齒輪

有效

• 申請號: 201310269712.9
• 申請日: 2013-06-30
• 公開（公告）號: CN103440356B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 雷保珍;楊繼平;王訓偉;楊志勤
• 申請（專利權）人: 北京聯合大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;F16H55/17
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種齒輪的修形設計方法，其特征在于包括：

1)獲取第一齒輪的齒面離散數據,包括位置矢量和法向矢量；該齒面離散數據點不包括齒根圓角；

2)根據嚙合原理，直接由第一齒輪齒面的離散數據點的位置矢量和法向矢量反求與其配對的第二齒輪的齒面離散數據點的位置矢量和法向矢量；

3）第一齒輪不修形，根據反求第二齒輪的齒面離散數據，進行修形設計；修形設計具體為先得到瞬時接觸線，原則為為把嚙合轉角相同的點作為一條瞬時接觸線的點，具體實施根據測量精度把嚙合轉角相差不超過1mm的點作為同一條瞬時接觸線的點；然后選擇瞬時接觸線中的一條l_c，作為確定初始接觸軌跡線平面的定位瞬時接觸線，由該瞬時接觸線上三個點p_mid-1、p_mid和p_mid+1確定三點所在平面的法矢V_f，以及由點p_mid-1、p_mid+1所在直線的方向矢量V_t，由V_f和V_t的叉積得到中間矢量矢量V_R，V_R=V_f×V_t：

進而得到接觸軌跡線平面法向矢量V_N，V_N=V_f×V_R；從而確定了接觸軌跡線初始平面；

通過選擇瞬時接觸線上不同于上述確定初始平面的三個點，按照上述確定接觸軌跡線初始平面的方法確定了接觸軌跡線平面；

或者通過選擇瞬時接觸線上的一個點，將接觸軌跡線初始平面繞方向為V_R且過該點的軸旋轉；確定了接觸軌跡線平面；

或者通過選擇瞬時接觸線上不同于上述確定接觸軌跡線初始平面的三個點確定了第一接觸軌跡線平面，然后再通過選擇瞬時接觸線上的一個點，將第一接觸軌跡線平面繞方向為V_R且過該點的軸旋轉，確定了接觸軌跡線平面；

從瞬時接觸線的各點中選擇到接觸軌跡線平面距離最小的點作為該瞬時接觸線的接觸中心點；連接各瞬時接觸線上的接觸中心點連接形成齒面接觸軌跡線；

沿接觸軌跡線或瞬時接觸線之一或者兩者同時修形；

根據第二齒輪的齒面修形離散數據點，對齒面離散數據進行擬合，并建立第二齒輪的實體模型；

4）使用通用數控機床加工修形第二齒輪。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：根據齒面方程求解得到第一齒輪的齒面離散數據或者對第一齒輪的實物進行測量，獲得已有第一齒輪齒面的離散數據。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：接觸軌跡線所在平面由瞬時接觸線上的相鄰三點確定。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：選擇一條瞬時接觸線l_c作為接觸軌跡線平面的定位瞬時接觸線；由定位瞬時接觸線l_c和接觸軌跡線確定的點PC稱為齒面修形中心點，該點不修形，接觸軌跡線與其它瞬時接觸線l_k，k≠C的交點Pk稱為瞬時接觸線l_k的修形中心點，其修形量為hk，點Pk離PC越遠，修形量hk越大。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：在對瞬時接觸線l_k進行修形計算時，先假定接觸線修形中心點P_k的修形量為零，按法則確定好瞬時接觸線l_k上所有的點P_k，j的修形量h_k，j后，再把該瞬時接觸線的基準修形量h_k加到每點的修形量上，即P_k，j的實際修形量為h_k，j+h_k；

上述法則為沿接觸軌跡線或瞬時接觸線的修形量的大小采用函數：h=axⁿ，即線上任一點P_i，其修形量為其中x_i為點P_i到修形中心點P₀的弧長，其中，x_s為設定的接觸區域的半軸，h_s為接觸區域半軸處的修形量；n=2,3,4...。