[發明專利]一種將線接觸齒輪修整為點接觸齒輪的修形方法

在審

• 申請號: 201710107748.5
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106845017A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 王延忠;王段;劉旸;張煒
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,顧煒

1.一種將線接觸齒輪修整為點接觸齒輪的修形方法，其特征在于：該方法步驟如下：

步驟(1)、根據未修形錐齒輪及修形錐齒輪的加工原理，分別建立錐齒輪加工的三維數學模型；

步驟(2)、得到未修形錐齒輪及修形錐齒輪的齒面方程；

步驟(3)、利用MATLAB/maple軟件編寫齒面點計算程序，得到齒面點；

步驟(4)、基于Pro/E建立錐齒輪的三維實體模型，建立錐齒輪LTCA加載接觸有限元分析模型，添加載荷、邊界條件及接觸對，進行有限元分析計算；

步驟(5)、分別建立LTCA有限元加載接觸分析模型，獲取齒面接觸跡。

2.根據權利要求1所述的將線接觸齒輪修整為點接觸齒輪的修形方法，其特征在于：所述步驟(1)中的未修形錐齒輪的加工原理是基于刨齒加工原理的，修形錐齒輪的加工原理采用磨床進行磨削加工的方式進行的。

3.根據權利要求1所述的將線接觸齒輪修整為點接觸齒輪的修形方法，其特征在于：所述步驟(2)未修形錐齒輪的齒面方程中的刀具產形面位失方程r_c＝[0,l,d,1]，法矢方程n_c＝[1,0,0]，式中l,d為刀刃上某點在刀具坐標系的位置參數。

4.根據權利要求1所述的將線接觸齒輪修整為點接觸齒輪的修形方法，其特征在于：依據齒輪嚙合原理可知，齒輪在展成加個過程中是由刀具包絡出的齒面，因此所述步驟(2)中的刀具坐標系到未修形齒輪坐標系的坐標轉換矩陣M_1c＝M_1b·M_bm·M_mg·M_ga·M_ac，式中

其中，α為被加工齒輪的壓力角，為搖臺轉角，δ_f為被加工齒輪的根錐角，φ為齒輪毛坯轉角。

5.根據權利要求4所述的將線接觸齒輪修整為點接觸齒輪的修形方法，其特征在于：所述步驟(2)由刀具坐標系到齒輪坐標系轉換的過程中的齒輪毛坯轉角φ與搖臺轉角滿足關系式式中I_f為機床滾比。

6.根據權利要求4所述的將線接觸齒輪修整為點接觸齒輪的修形方法，其特征在于：所述步驟(2)由刀具坐標系到齒輪坐標系轉換的過程中的未修形錐齒輪的齒面位矢法矢式中為轉動子矩陣，n_c(l,d)為產形面的法矢，為產形面到齒輪的坐標轉換矩陣，為搖臺轉角，l,d為刀刃上某點在刀具坐標系的位置參數。

7.根據權利要求1所述的將線接觸齒輪修整為點接觸齒輪的修形方法，其特征在于：所述步驟(2)中依據齒輪嚙合原理可知齒輪的嚙合方程式中其中V_m為相對速度，為機床坐標系中的位矢，r_c(l,d)為產形面的位矢，為產形面坐標到機床坐標的坐標轉換矩陣，n_c(l,d)為產形面的法矢，為搖臺轉角，l,d為刀刃上某點在刀具坐標系的位置參數。

8.根據權利要求1所述的將線接觸齒輪修整為點接觸齒輪的修形方法，其特征在于：所述步驟(2)中的修形錐齒輪的齒面方程是基于未修形錐齒輪的齒面方程的，但是需要建立拋物線關系式r_c＝[-al²,l,d,1]，式中a為修形參數。

9.根據權利要求1所述的將線接觸齒輪修整為點接觸齒輪的修形方法，其特征在于：所述步驟(3)中的齒面點求解程序采用fsolve算法進行編程迭代求解。

10.根據權利要求1所述的將線接觸齒輪修整為點接觸齒輪的修形方法，其特征在于：所述步驟(4)中的錐齒輪LTCA加載接觸有限元分析模型為五齒對加載接觸分析模型，網格單元為C3D10，載荷邊界條件為2000N·m的扭矩，幅值曲線設置為階段函數曲線，分析步設置為穩態分析步；所述步驟(5)中分析計算得到齒面接觸跡，得到接觸跡圖，得出結論。