[發明專利]一種考慮微觀修形和實際加工誤差的齒輪精確建模方法

有效

• 申請號: 201810856724.4
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN109063326B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 孫友情;李松松;陳德鑫;魏寒;張嘉策
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 北京青松知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11384
• 代理人: 鄭青松

本發明提供了一種考慮微觀修形和實際加工誤差的齒輪精確建模方法，該方法首先推導出建模過程中所需的齒輪和刀具的必要參數；根據齒輪的實際檢測齒廓和實際檢測螺旋線，得到齒輪的平均齒廓跡線和平均螺旋線跡線；根據實際檢測齒廓和實際檢測螺旋線的波度，得到齒廓形狀偏差和螺旋線形狀偏差；根據齒輪的徑向跳動和齒距偏差檢測結果，得到齒輪的偏心量和實際齒廓的偏移量。在三維軟件中，繪制實際漸開線、實際基圓螺旋線和齒根過渡曲線，并進行齒廓偏移陣列；最后在軟件中進行曲面掃描、修剪與合并，進行實體化切除齒槽，偏移陣列后得到精確三維模型。利用該方法建立的齒輪模型，可模擬實際加工齒輪的嚙合狀態，預測齒輪的失效形式和使用壽命。

技術領域

本發明涉及一種齒輪精確建模方法，具體涉及一種考慮微觀修形和實際加工誤差的齒輪精確建模方法，屬于齒輪建模和加工領域。

背景技術

目前，齒輪的強度校核計算方法一般按照ISO6336標準進行，在考慮齒輪微觀修形以及加工誤差等因素對齒輪強度的影響時，均是通過各項系數對計算結果進行修正。齒輪微觀修形的目的是為了能夠有效改善齒輪的嚙合狀態，齒輪的加工誤差則會引起齒輪齒向、齒間載荷分布不均，齒根、齒頂干涉以及齒輪傳遞誤差增大等問題，而在標準中對各項系數的選取，一般是按照經驗圖表或經驗公式進行。

由于齒輪加工誤差的多樣性和隨機性，在工程實踐中，往往出現齒輪的實際失效模式和失效時間與計算校核不一致的現象。為了研究齒輪失效問題產生的根本原因，預測和評價齒輪各項加工誤差對齒輪嚙合產生的影響，有效規避齒輪的各種失效風險等，需要建立包含微觀修形和實際加工誤差的齒輪模型，利用有限元仿真技術進行精確地分析計算。

然而，現有的齒輪建模方法中，均僅考慮了微觀修形或者加工誤差的一個方面，并沒有綜合考慮微觀修形和實際加工誤差。

因此，亟待需要提供一種綜合考慮微觀修形和實際加工誤差的齒輪精確建模方法。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種考慮微觀修形和實際加工誤差的齒輪精確建模方法，該方法不僅考慮了齒輪的實際微觀修形參數，還綜合考慮了齒輪的齒廓偏差、螺旋線偏差、徑向跳動和齒距偏差等實際加工誤差。利用該方法建立的齒輪三維模型，可用于有限元等仿真計算，模擬實際加工齒輪的嚙合狀態，更準確地預測齒輪的失效形式和失效時間，從而有針對性的對齒輪的加工精度加以控制。

本發明采用的技術方案為：

本發明實施例提供一種考慮微觀修形和實際加工誤差的齒輪精確建模方法，包括：

步驟一：根據齒輪的設計參數和刀具參數，確定建模過程中所需的相關參數關系式，所述設計參數包括齒數、模數、壓力角、螺旋角、變位系數，齒頂圓直徑、齒根圓直徑和齒寬，所述刀具參數包括齒頂高、齒厚、圓角半徑和凸頭量，所述相關參數關系式包括齒輪端面參數計算公式和刀具輔助參數計算公式；

步驟二：根據齒輪的實際檢測齒廓和實際檢測螺旋線確定平均齒廓跡線和平均螺旋線跡線，所述平均齒廓跡線包括齒廓修形及齒廓傾斜偏差，所述平均螺旋線跡線包括螺旋線修形及螺旋線傾斜偏差；

步驟三：根據齒輪的實際檢測齒廓和實際檢測螺旋線的波度確定齒廓形狀偏差和螺旋線形狀偏差；

步驟四：繪制實際漸開線、實際螺旋線和齒根過渡曲線，所述實際漸開線包括齒廓修形、齒廓傾斜偏差和齒廓形狀偏差，所述實際螺旋線包括螺旋線修形、螺旋線傾斜偏差和螺旋線形狀偏差；

步驟五：根據徑向跳動檢測結果和齒距偏差檢測結果，確定齒輪偏心量和確定齒廓偏移量；

步驟六：將步驟四中繪制的實際漸開線和齒根過渡曲線分別延實際螺旋線和理論螺旋線進行掃描，將掃描得到的齒廓曲面和齒根曲面進行合成，將合成的曲面進行實體化切除齒槽；以及根據步驟五中得到的齒輪偏心量和齒距偏差，將齒槽進行偏移陣列，得到考慮微觀修形和實際加工誤差的齒輪精確模型。