[發(fā)明專利]用于齒面扭曲消減的齒向修形曲線設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510296069.8
• 申請(qǐng)日: 2015-06-02
• 公開（公告）號(hào): CN104832623B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國龍;夏冬;何坤;趙君;周泓曲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): F16H55/08
• 分類號(hào): F16H55/08
• 代理公司: 重慶信航知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司50218
• 代理人: 穆祥維

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于齒輪設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其是高精度齒向修形斜齒輪的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種新的齒向修形曲線設(shè)計(jì)方法，解決帶有齒向修形斜齒輪蝸桿砂輪磨削過程中的齒面扭曲問題。

背景技術(shù)

大量理論和實(shí)踐表明，齒向修形能減小齒輪傳動(dòng)中嚙入和嚙出的沖擊，改善載荷沿輪齒接觸線不均勻分布的現(xiàn)象，減小振動(dòng)和動(dòng)載荷，提高齒輪傳動(dòng)精度、承載能力和使用壽命。孫建國等利用ANSYS軟件建立齒輪動(dòng)力接觸有限元模型進(jìn)行分析，得出齒輪修形后嚙入嚙出沖擊得到明顯改善的結(jié)論；魏延剛等通過仿真證實(shí)了齒向修形可有效避免邊緣效應(yīng),大大降低齒輪傳動(dòng)中的最大應(yīng)力。齒輪修形特別是齒向修形技術(shù)已得到越來越多的應(yīng)用。

在齒向修形中，鼓形齒向修形因其實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單、補(bǔ)償受載變形效果好而被廣泛采用。然而，由于滾齒、蝸桿砂輪磨等連續(xù)展成法制齒工藝在加工齒向修形齒輪時(shí)，原理上存在幾何誤差，使齒面產(chǎn)生扭曲現(xiàn)象，并且扭曲會(huì)隨著鼓形量及齒輪螺旋角的加大而越來越嚴(yán)重。當(dāng)前，一般只在某一高度(通常為齒高中間位置)測(cè)量齒向誤差，結(jié)果不能反映齒面扭曲狀況，故實(shí)際生產(chǎn)中齒面扭曲往往被忽略。

齒面扭曲會(huì)引起齒側(cè)間隙變大、振動(dòng)沖擊增大、傳動(dòng)精度減小等問題，導(dǎo)致齒輪嚙合效果變差、嚙合噪聲增加。隨著汽車、風(fēng)電等行業(yè)對(duì)齒輪精度要求的進(jìn)一步提高，一些精密傳動(dòng)系統(tǒng)明確提出了齒面扭曲的控制要求。郭二廓等建立了成形磨齒齒向修形誤差的數(shù)學(xué)模型，提出調(diào)整砂輪安裝角以優(yōu)化接觸線的方法來改善齒面扭曲，但這種方法并不適用于蝸桿砂輪磨削；Tran?VT.等提出磨削鼓形齒時(shí)增加一個(gè)齒輪的附加轉(zhuǎn)角來減小齒向扭曲的方法，雖然效果較好，但是對(duì)機(jī)床的要求極高。目前國外的研究集中于幾大主要磨齒機(jī)生產(chǎn)廠商，通過修整出特定形狀的蝸桿或增大磨削時(shí)的對(duì)角比來實(shí)現(xiàn)扭曲控制，但該方法需要在蝸桿砂輪全長上進(jìn)行修整，且磨齒時(shí)也需要蝸桿砂輪全長參與磨削，導(dǎo)致加工成本高、加工效率低等問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的蝸桿砂輪磨削帶有齒向修形斜齒輪時(shí)出現(xiàn)的齒面扭曲問題，本發(fā)明提供了一種用于齒面扭曲消減的齒向修形曲線設(shè)計(jì)方法，該方法將普通的鼓形曲線兩端鼓度減緩，設(shè)定兩端長度比例和減緩鼓度比例，實(shí)現(xiàn)定量減小齒面扭曲量大小的目的。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

用于齒面扭曲消減的齒向修形曲線設(shè)計(jì)方法，將齒向修形曲線分成三段，并將兩端的鼓形量減小，計(jì)算兩端處的扭曲量，設(shè)定比例因子，定量減小扭曲量大小，

其中：T表示齒向方向離齒輪端面的扭曲量大小，x表示齒向方向離齒輪端面的距離，cp表示修形曲線中心鼓形量；λ表示長度比例因子，λ＝l_p/l，l_p表示兩端修形曲線長度，l表示1/2齒寬；t為減緩比例因子，t＝l_c/l_a，l_c為端面處修形量，l_a為修形起始位置鼓形量；l₁為齒面上接觸跡從齒頂?shù)椒侄葓A沿軸向的長度，l₂為齒面上接觸跡從齒根到分度圓沿軸向的長度。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，實(shí)際扭曲量小于所要求控制的扭曲量大小。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，沿齒向方向同一高度齒頂與齒根的磨削量之差為扭曲量的大小。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下技術(shù)效果：

從設(shè)計(jì)的角度減小的齒輪加工時(shí)產(chǎn)生的齒面扭曲大小，用普通蝸桿砂輪磨削即可實(shí)現(xiàn)，與現(xiàn)有的蝸桿砂輪磨中的齒面扭曲消減方法相比，具有成本低、效率高、工藝更加簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，加工出的齒輪能有效減小嚙入嚙出沖擊，減小振動(dòng)和動(dòng)載荷，提高齒輪傳動(dòng)精度、承載能力和使用壽命。

附圖說明

圖1為蝸桿砂輪磨削斜齒輪時(shí)，齒輪與砂輪的嚙合關(guān)系；

圖2為斜齒輪齒面沿齒向方向展開后，修形曲線在齒向方向的位置關(guān)系；

圖3為優(yōu)化后的修形曲線與原修形曲線的關(guān)系。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。

根據(jù)扭曲產(chǎn)生的機(jī)理，蝸桿砂輪磨削斜齒輪時(shí)，計(jì)算出同一高度上齒頂與齒根的磨削量之差就可以算出該高度上任意一點(diǎn)的扭曲量。

如圖1，取蝸桿砂輪與齒輪的一條嚙合線用做計(jì)算，其嚙合線的長度為B₁B₂。

B₁B₂＝PB₁+PB₂???(1)

其中：