[發明專利]一種包絡插削的高階多段變形橢圓齒輪副參數化設計方法

在審

• 申請號: 201911047901.5
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110968917A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 王茂兵;李軍;劉有余;王冬艷;徐玲燦;胡曉海
• 申請（專利權）人: 安徽合力股份有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F119/18;G06F119/14
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 金凱

本發明公開了一種包絡插削的高階多段變形橢圓齒輪副參數化設計方法，包括以下步驟：步驟1、對所述高階多段變形橢圓齒輪副進行參數解耦；步驟2、利用離散數值點擬合插齒刀輪廓數學模型；步驟3、確定插齒刀的插削弧度步長g；步驟4、對高階多段變形齒輪進行插削加工；步驟5、繼續對待加工高階多段變形齒輪節曲線的弧長進行累加，當S_i≥ig，對插齒刀進行第i次插削。本申請虛擬插削設計并生產的高階多段變形橢圓齒輪副實體模型，在插削的過程中將設計出來的齒輪副傳動比與目標函數傳動比函數進行比對，反饋給插削聯動模型，進行優化，使得齒輪齒面上存在真實插削齒痕，更接近于真實制造的齒輪齒貌，為仿真提供了模型依據，有利于減小分析誤差。

技術領域

本發明涉及高階多段變形橢圓齒輪虛擬加工技術領域，具體是一種包絡插削的高階多段變形橢圓齒輪副參數化設計方法。

背景技術

高階多段變形橢圓齒輪是一種新型非圓齒輪，統一了橢圓族齒輪的表達式，齒輪副嚙合一周，傳動比曲線變化了多個周期，且每個周期內傳動比曲線都不對稱，很大程度增加了傳動比的調節柔度，可更好滿足實際傳動要求，具有很大潛力應用前景。

非圓齒輪自從被提出之后，迅速發展，眾多學者對其制造和應用方面做出了深入研究，現有的對非圓齒輪加工主要有包絡插削、滾齒、數銑等方法，而對于非圓軸齒輪的設計研究尚不成熟，目前比較常見的非圓軸齒輪的設計方法有基于矢量坐標轉換的方法的非圓正齒錐齒輪設計、基于曲線修正方法對高階錐齒輪設計、基于微分幾何測地曲率原理對非圓錐齒輪設計、基于變分計算對N型非圓齒輪設計與修正、基于平面曲線偏移理論利用算法和數值求解的方法對非圓齒輪設計等。

但是上述設計方法得到非圓齒輪都是理論模型，齒輪齒面與真實加工齒面相差很大，應用于動力學和運動學分析會導致分析誤差。在對非圓齒輪副傳動過程中齒面受力進行動力學分析，由于齒輪副模型是理論模型，與實際加工的齒輪表面存在差異，因而導致在對齒輪進行分析的過程中，齒輪的每個齒的接觸應力存在誤差，進而導致對非圓軸齒輪的分析結果存在誤差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種包絡插削的高階多段變形橢圓齒輪副參數化設計方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種包絡插削的高階多段變形橢圓齒輪副參數化設計方法，包括以下步驟：

步驟1、對所述高階多段變形橢圓齒輪副進行參數解耦；

步驟2、利用離散數值點擬合插齒刀輪廓數學模型，所述離散數值點包括至少一個插齒刀齒廓特征點和至少一個插齒刀齒廓隨機數值點；

步驟3、高階多段變形橢圓齒輪副插削聯動數學模型

步驟4、確定插齒刀的插削弧度步長g；

步驟5、通過虛擬插削對待加工高階多段變形齒輪進行插削加工，從待加工的高階多段變形齒輪上的初始插削點沿加工方向通過弧長累加的方式開始計算待加工的高階多段變形齒輪節曲線弧長S_i，當S₁≥g時插刀進行第一次插削；

步驟6、當第一次插削完成后,繼續對待加工高階多段變形齒輪節曲線的弧長進行累加，當S_i≥ig，對插齒刀進行第i次插削；

步驟7、重復步驟5直至整個高階多段變形齒輪插削完成。

作為本發明的進一步方案，所述待加工的高階多段變形橢圓齒輪節曲線坐標方程為：

所述高階多段橢圓齒輪節曲線的弧長為：