[發(fā)明專利]一種非線性接觸弧形齒面的建模方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811495879.6
• 申請(qǐng)日: 2018-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN109543340A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉衛(wèi)喜;何鑫;蘇璇;范小斌;李申
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海安縣申菱電器制造有限公司;江南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;B23F13/06;B23F11/00
• 代理公司: 南京禹為知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王曉東

本發(fā)明公開了一種非線性接觸弧形齒面的建模方法，包括，建立凸圓弧車刀和蝸桿坐標(biāo)系；建立蝸桿齒面方程，并獲得蝸桿的軸向齒形方程以及蝸桿的法向齒形方程；建立蝸輪蝸桿嚙合坐標(biāo)系，并確立各個(gè)坐標(biāo)系的變換關(guān)系；建立蝸輪齒面方程；根據(jù)已建立的蝸輪、蝸桿弧形齒面方程，模擬仿真出蝸輪弧形齒面、蝸桿弧形齒面及蝸輪蝸桿傳動(dòng)副弧形齒面的三維實(shí)體。本發(fā)明根據(jù)已建立的蝸輪、蝸桿弧形齒面方程，采用MATLAB軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和模擬仿真，構(gòu)建誘導(dǎo)曲率低、潤滑角更接近于90°、更易于形成油膜的弧形齒面，為弧形齒蝸桿齒面的制造和修形技術(shù)建立良好的基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及蝸輪蝸桿加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種非線性接觸弧形齒面的建模方法。

背景技術(shù)

蝸輪蝸桿傳動(dòng)是一種以緊湊型、大速比為主要特點(diǎn)的傳動(dòng)類型，常用來傳遞兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，在現(xiàn)代工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。由于蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)是滑動(dòng)摩擦傳動(dòng)，運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中各零件之間熱膨脹產(chǎn)生差異，易造成潤滑油泄漏，使得齒輪得不到應(yīng)有的潤滑保護(hù)，造成機(jī)械磨損甚至損壞，影響了蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)際應(yīng)用的性能，使其不能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作或在傳動(dòng)過程中頻繁發(fā)生故障。

蝸輪蝸桿傳動(dòng)包括圓柱蝸桿傳動(dòng)、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)及刀蝸桿傳動(dòng)三大類，前者又包括阿基米德圓柱蝸桿傳動(dòng)(ZA)、法向直廓圓柱蝸桿傳動(dòng)(ZN)、漸開線圓柱蝸桿傳動(dòng)(ZI)、刀面包絡(luò)圓柱蝸桿傳動(dòng)(ZK)與圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)(ZC)。

圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)和普通圓柱蝸桿傳動(dòng)相似，只是齒廓形狀有所區(qū)別。這種蝸桿的螺旋面是用刃邊為凸圓弧形的刀具切制的，而蝸輪是用范成法制造的。在中間平面(即蝸桿軸線和蝸桿副連心線所在的平面)上，蝸桿的齒廓為凹弧，而與之相配的蝸輪的齒廓?jiǎng)t為凸弧形。所以，弧形面蝸桿傳動(dòng)是一種凹凸弧齒廓相嚙合的傳動(dòng)，也是一種線接觸的嚙合傳動(dòng)。其主要特點(diǎn)為:效率高，一般可達(dá)90％以上；承載能力高，一般可較普通圓柱蝸桿傳動(dòng)高出50％～150％；體積小；質(zhì)量小；結(jié)構(gòu)緊湊。這種傳動(dòng)已廣泛應(yīng)用到冶金、礦山、化工、建筑、起重等機(jī)械設(shè)備的減速機(jī)構(gòu)中。

長(zhǎng)期以來，弧形齒面蝸輪的加工方式以滾切為主，這種方式主要有以下缺點(diǎn)：首先，凸圓弧車刀的設(shè)計(jì)加工周期長(zhǎng)，成本高，在產(chǎn)品試制、多品種小批量制造中該問題尤其突出；其次，滾切加工屬于范成法加工，齒面在滾切后具有范成加工工藝特有的切削痕跡，表面加工質(zhì)量不佳；最后，滾切加工方式下，受制于蝸輪凸圓弧車刀的設(shè)計(jì)制造，直接對(duì)弧形齒面修形比較困難。

發(fā)明內(nèi)容

本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡(jiǎn)要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本申請(qǐng)的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡(jiǎn)化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡(jiǎn)化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

鑒于上述和/或現(xiàn)有的弧形齒面蝸輪蝸桿的加工方式中存在的問題，提出了本發(fā)明。

因此，本發(fā)明其中的一個(gè)目的是提供一種非線性接觸弧形齒面的建模方法，其使用MATLAB軟件仿真出蝸輪蝸桿弧形齒面?zhèn)鲃?dòng)副的齒面形狀。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種非線性接觸弧形齒面的建模方法，其包括，建立凸圓弧車刀和蝸桿坐標(biāo)系，并確立該兩個(gè)坐標(biāo)系的變換關(guān)系，以獲得凸圓弧車刀回轉(zhuǎn)面在該坐標(biāo)系中的方程式，以及獲得凸圓弧車刀加工蝸桿時(shí)的接觸線條件；建立蝸桿齒面方程，并獲得蝸桿的軸向齒形方程以及蝸桿的法向齒形方程；建立蝸輪蝸桿嚙合坐標(biāo)系，并確立各個(gè)坐標(biāo)系的變換關(guān)系；建立蝸輪齒面方程；根據(jù)已建立的蝸輪、蝸桿弧形齒面方程，模擬仿真出蝸輪弧形齒面、蝸桿弧形齒面及蝸輪蝸桿傳動(dòng)副弧形齒面的三維實(shí)體。