[發(fā)明專利]一種螺旋錐齒輪副動(dòng)態(tài)側(cè)隙的計(jì)算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811291170.4
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109446667B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇進(jìn)展;閻志強(qiáng);常樂浩;賀朝霞
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學(xué)
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開了一種螺旋錐齒輪動(dòng)態(tài)側(cè)隙計(jì)算方法，包括：根據(jù)大、小輪的刀具參數(shù)和加工參數(shù)推導(dǎo)齒面方程，由大輪的齒距角和小輪的外端弧齒厚分別建立大、小輪的輪齒模型。根據(jù)齒輪副工作面的輪齒接觸分析模型和非工作面的齒側(cè)最小側(cè)隙計(jì)算模型，計(jì)算非工作面的最小側(cè)隙和法矢。在小輪凸面(非工作面)上劃分網(wǎng)格，過網(wǎng)格點(diǎn)作與直線，且與最小側(cè)隙點(diǎn)的法矢平行，求得該直線與大輪凹面(非工作面)的交點(diǎn)，交點(diǎn)與網(wǎng)格點(diǎn)的距離作為側(cè)隙，從而獲得非工作面的側(cè)隙分布，對工作面上的每一嚙合位置求出非工作面的最小側(cè)隙及側(cè)隙分布，最終獲得螺旋錐齒輪副的動(dòng)態(tài)側(cè)隙。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于齒輪傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種螺旋錐齒輪副動(dòng)態(tài)側(cè)隙的計(jì)算方法。

背景技術(shù)

螺旋錐齒輪的嚙合側(cè)隙是齒輪副設(shè)計(jì)、制造和安裝的重要參數(shù)之一。螺旋錐齒輪側(cè)隙包括法向側(cè)隙和圓周側(cè)隙，法向側(cè)隙定義為齒輪副按規(guī)定的位置安裝后，工作齒面接觸時(shí)，非工作齒面間的最小距離，是以齒寬中點(diǎn)處計(jì)算；圓周側(cè)隙定義為齒輪副按規(guī)定的位置安裝后，其中一個(gè)齒輪固定時(shí)，另一齒輪從工作面接觸到非工作面接觸所轉(zhuǎn)過的齒寬中點(diǎn)分度圓弧長，兩者按照一定的幾何關(guān)系可以互相轉(zhuǎn)換。與漸開線圓柱齒輪副一樣，齒輪側(cè)隙的作用是儲(chǔ)存潤滑油，補(bǔ)償熱變形和彈性變形，防止齒輪在工作中發(fā)生齒面燒傷、腐蝕或卡死，保證齒輪副能夠正常工作。在高速傳動(dòng)場合，齒輪側(cè)隙對于的非線性振動(dòng)有重要的影響，在動(dòng)力學(xué)方程中是強(qiáng)非線性項(xiàng)，當(dāng)側(cè)隙變化引起齒輪傳動(dòng)的嚙合狀態(tài)在單面沖擊、無沖擊、雙面沖擊之間轉(zhuǎn)換時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)就發(fā)生分叉或突變。齒側(cè)間隙不斷增大，會(huì)趨向發(fā)生脫嚙的單邊沖擊狀態(tài)，當(dāng)齒側(cè)間隙達(dá)到一定上限值時(shí)，齒輪副的嚙合狀態(tài)將保持單邊沖擊狀態(tài)或無沖擊狀態(tài)。螺旋錐齒輪齒面非常復(fù)雜，其瞬時(shí)嚙合線是變化的，同一嚙合瞬時(shí)不同嚙合點(diǎn)法矢的方向不是平行關(guān)系，故而不能采用類似于漸開線圓柱齒輪的方法來定義和檢測齒輪側(cè)隙。因此，如何從齒面設(shè)計(jì)、加工和安裝精度控制等方面對齒側(cè)進(jìn)行控制，顯得至關(guān)重要。另外，以齒寬中點(diǎn)的側(cè)隙表征齒輪副的側(cè)隙是一種簡單、近似方法，無法反應(yīng)全齒面?zhèn)认斗植记闆r，更不能表達(dá)嚙合過程中側(cè)隙的變化規(guī)律，為此需要更全面、更準(zhǔn)確地動(dòng)態(tài)反應(yīng)齒輪副側(cè)隙的計(jì)算方法。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的本發(fā)明提供了一種螺旋錐齒輪副動(dòng)態(tài)側(cè)隙的計(jì)算方法，該方法在任意嚙合位置上考慮多齒對嚙合情況下，能夠?qū)β菪F齒輪副最小側(cè)隙和側(cè)隙分布規(guī)律進(jìn)行計(jì)算。獲得當(dāng)前嚙合對及相鄰齒對的齒側(cè)分布圖，進(jìn)一步考慮齒輪副從進(jìn)入嚙合到退出嚙合的側(cè)隙分布就實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)側(cè)隙計(jì)算與顯示。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種螺旋錐齒輪動(dòng)態(tài)側(cè)隙計(jì)算方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)大輪加工參數(shù)，分別建立大輪凸、凹面的工作齒面模型；將大輪凸面固定，凹面繞回轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)一個(gè)大輪齒距角θ_g＝2π/z₂，z₂為大輪齒數(shù)，獲得完整的大輪輪齒模型；

(2)根據(jù)小輪凹、凸面的加工參數(shù)，分別建立小輪凹、凸面的工作齒面模型；將小輪凹面固定，根據(jù)小輪外端分度圓弧齒厚s_a1求出小輪凸面的旋轉(zhuǎn)角θ_p，將小輪凸面繞回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)θ_p，獲得完整的小輪輪齒模型；

(3)根據(jù)兩嚙合齒面在接觸點(diǎn)處連續(xù)相切條件，建立齒輪副工作面的輪齒接觸分析模型，獲得接觸點(diǎn)處的小輪轉(zhuǎn)角和大輪轉(zhuǎn)角

(4)將小輪凸面和大輪凹面分別繞各自回轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)和后，建立齒輪副非工作面?zhèn)认兜挠?jì)算模型，求解最小側(cè)隙；

(5)在小輪凸面上劃分網(wǎng)格，沿節(jié)錐方向劃分NW等份，在小輪頂錐線和實(shí)際分界線之間劃分NI等份，過齒面網(wǎng)格點(diǎn)作平行于最小側(cè)隙點(diǎn)法矢的空間直線，分別與大、小輪齒面相交于兩點(diǎn)，將兩點(diǎn)距離作為該網(wǎng)格點(diǎn)的側(cè)隙；

(6)從進(jìn)入嚙合到退出嚙合的整個(gè)過程中，小輪嚙合轉(zhuǎn)角重復(fù)(3)-(5)求出當(dāng)前接觸位置下齒輪副非工作面的最小側(cè)隙及分布，獲得齒輪副非工作面的側(cè)隙動(dòng)態(tài)分布圖；同時(shí)求出前一對接觸對和后一對接觸對的最小側(cè)隙及側(cè)隙分布圖。