[發明專利]基于輪齒熱彈性變形和齒輪歪斜變形的圓柱直齒輪齒廓修形方法

有效

• 申請號: 201710412749.0
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107025367B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 張瑞亮;王道勇;王鐵;武志斐
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;F16H55/08
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;武建云

本發明公開了一種基于輪齒熱彈性變形和齒輪歪斜變形的圓柱直齒輪齒廓修形方法，步驟為：1基于UG建立齒輪三維模型；2將齒輪三維模型導入有限元軟件分析在某工況下齒輪的熱彈性耦合變形；3基于UG建立齒輪箱整體三維模型；4將齒輪箱三維模型導入有限元軟件分析在某工況下的齒輪箱受力變形；5分析齒輪箱綜合變形導致齒面在不同方向的變形量，以及變形特點；6針對熱彈性變形以及齒輪不同平面內的歪斜變形對齒面應力的影響特點，考慮到齒廓修形中；7將熱彈性變形和齒面在切平面內的歪斜變形考慮在內，得出齒廓修形曲面公式，并進行齒廓修形。本發明提高了高速重載工況下工作的圓柱直齒輪的修形精度，有效改善齒面載荷均布情況，提高齒輪的服役壽命。

技術領域

本發明涉及齒輪修形方法，具體為一種基于輪齒熱彈性變形和齒輪歪斜變形的圓柱直齒輪齒廓修形方法。

背景技術

高速重載工況下的齒輪，齒輪箱各組件會發生受力變形、齒輪熱彈性變形明顯，這些變形因素對齒輪嚙合影響亦較大，如果變形量過大，就不能夠保證齒輪的傳動質量。但是這些不利因素都是在齒輪箱運轉過程中產生的，所以并不容易控制。為了能夠把這些變形因素在一定程度上消除或者減小，從而保證齒輪傳動精度和延長齒輪的壽命，有必要對齒輪針對熱彈性變形和齒輪箱變形對齒輪進行修形。

齒輪箱中不同組件的變形對齒輪嚙合的影響有的是相互疊加的，有的是相互抵消的，而且綜合變形在齒面不同方向的分變形對齒輪影響也不同，不過，不同變形對齒輪傳動的影響最終是體現在嚙合面位置的變化上，所以分析這些變形因素對齒輪嚙合位置的影響，將其所導致的齒面歪斜度考慮到修形中，能取得更好的修形效果。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于輪齒熱彈性變形和齒輪歪斜變形的圓柱直齒輪修形方法，以解決上述背景技術中的不足之處。

為了介紹本發明的內容，對一些概念進行闡述：

一、輪齒熱彈性變形：輪齒受施加載荷的影響，會使發生一定的彈性變形，同時，齒面間摩擦生熱導致的輪齒溫度升高亦會導致輪齒變形，兩種變形耦合到一起，稱之為輪齒熱彈性變形。

二、齒面不同向的平面，分為切平面和法平面，具體如圖1所示；

1)、切平面就是過齒面嚙合線與嚙合齒面相切的平面；

2)、法平面就是齒面嚙合線與嚙合齒面垂直的平面。

三、不同平面內的齒面歪斜度變形，分為切平面內的歪斜變形和法平面內的歪斜變形；

1)、切平面內的歪斜變形是指兩嚙合面的實際嚙合線與理論嚙合線在切平面內發生了一定角度的偏斜，如圖2所示；

2)、法平面內的歪斜變形是指兩嚙合面的實際嚙合線與理論嚙合線在法平面內發生了一定角度的偏斜，如圖3所示。

四、齒廓修形方法：將嚙合齒輪副產生干涉的部分恰當去除的方法。齒廓修形主要有齒頂修形和齒根修形兩種方式。將齒頂產生干涉的部分適當削去的修形方法稱為齒頂修形；將齒根產生干涉的部分適當削去的修形方法稱為齒根修形，如圖4所示。

齒廓修形主要是恰當削去相嚙合齒輪副產生干涉的部分，其三要素為：最大修形量△max、修形曲線及修形長度h_max，如圖5所示，另外還需考慮主、從動輪間修形量的分配。

1)、最大修形量

齒廓修形的關鍵內容是修形量的確定，如果修形量值太小，則不能起到提高齒輪嚙合性能的效果；相反地，如果修形量值太大，致使嚙和齒輪副重合度降低，也不能起到降低嚙合沖擊的作用。

2)、修形長度

選取修形曲線起始點后即能確定齒廓修形長度，修形長度的大小對齒輪修形效果也有一定的影響。

3)、修形曲線