[發(fā)明專利]一種基于羊角螺旋線齒條刀的齒輪副設(shè)計方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010172485.8 | 申請日： | 2020-03-12 |
| 公開（公告）號： | CN111322373B | 公開（公告）日： | 2021-05-11 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 蘇進展;常樂浩;封碩;賀朝霞 | 申請（專利權(quán)）人： | 長安大學 |
| 主分類號： | F16H55/08 | 分類號： | F16H55/08;F16H55/17;G06F30/17 |
| 代理公司： | 西安通大專利代理有限責任公司 61200 | 代理人： | 郭瑤 |
| 地址： | 710064*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 羊角 螺旋線 齒條 齒輪 設(shè)計 方法 | ||
1.一種基于羊角螺旋線齒條刀的齒輪副設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)將齒條刀的法向齒廓設(shè)計為羊角螺旋線，通過幾何約束關(guān)系，確定羊角螺旋線的形狀參數(shù)；建立齒廓坐標系和齒條刀動坐標系，借助坐標變換，獲得齒條刀的位置矢量和法向矢量；
(2)借助標準漸開線圓柱齒輪的展成原理，通過控制齒條刀沿著節(jié)線的移動速度和工件繞著自身軸線的旋轉(zhuǎn)速度的關(guān)系，借助齊次坐標變換和平面嚙合原理，推導(dǎo)出大小輪的齒面方程，建立齒輪副模型；
(3)通過位置系數(shù)調(diào)整羊角螺旋線的凹凸程度，從而控制齒輪副的凹凸接觸程度。
2.如權(quán)利要求1所述的基于羊角螺旋線齒條刀的齒輪副設(shè)計方法，其特征在于，所述法向齒廓是采用羊角螺旋線刃代替齒條刀的直線刃和圓弧刃，借助漸開線齒廓的展成原理，獲得共軛齒輪副的齒廓。
3.如權(quán)利要求1所述的基于羊角螺旋線齒條刀的齒輪副設(shè)計方法，其特征在于，步驟(1)中，所述齒條刀的切削刃分為上下兩部分，分別為加工齒頂?shù)纳喜糠盅蚪锹菪€和加工齒根的下部分羊角螺旋線，上下兩部分羊角螺旋線是關(guān)于節(jié)點對稱的曲線；下部分羊角螺旋線從節(jié)點開始到與根刃相切處終止，而上部分羊角螺旋線則是下部分羊角螺旋線關(guān)于節(jié)點對稱的曲線的一部分。
4.如權(quán)利要求1所述的基于羊角螺旋線齒條刀的齒輪副設(shè)計方法，其特征在于，步驟(1)中，獲得齒條刀的位置矢量和法向矢量具體包括：
在切削刃的節(jié)點Ot建立齒廓參考坐標系，xt方向與xc方向的夾角為齒條刀的壓力角αn，yt垂直xt指向刀具實體，建立坐標系St，在坐標系St中，上下羊角螺旋線表示為：
式中，上下標分別表示齒條刀左側(cè)的上下部分羊角螺旋線，右側(cè)齒條刀通過對稱性獲得，z為積分上限，t為積分變量；參數(shù)kx和ky為羊角螺旋線的形狀參數(shù)，通過齊次坐標變換得到切削刃在齒條坐標系Sc的表示：
rc(z,lc)＝Mct(lc)rt(z)
式中，Mct為從St到Sc的變換矩陣，表示為：
矩陣中，上、下表分別表示左側(cè)和右側(cè)的相應(yīng)變換，lc為以坐標系Sc的原點Oc為起點沿著齒條刀寬度方向的長度，其對應(yīng)的單位法矢表達式為：
通過以下的非線性方程組求得羊角螺旋線的形狀參數(shù)kx和ky，
方程組中的第一和第二個式子用于確定羊角螺旋線終點的位置，xc和yc為齒條刀位置矢量rc的坐標分量，mn為齒輪模數(shù)，位置系數(shù)λ的取值范圍：1.25tgαn≤λ≤π/4，當λ＝1.25tgαn時表示切削刃為直線，λ＝π/4時表示切削刃終點在齒槽中點上；
通過求解上述非線性方程組，得到羊角螺旋線的參數(shù)kx和ky，從而獲得齒條刀具的位置矢量rc和單位法向矢量nc。
5.如權(quán)利要求1所述的基于羊角螺旋線齒條刀的齒輪副設(shè)計方法，其特征在于，步驟(2)具體包括：
小輪動坐標系S1，參考坐標系Sh和齒條刀坐標系Sc；與標準漸開線齒形展成運動類似，小輪動坐標系S1繞z1旋轉(zhuǎn)的同時，齒條刀坐標系Sc移動rp1為小輪的節(jié)圓半徑；由嚙合原理，在齒條刀齒面和被展成小輪齒面的接觸點上，單位法向矢量必須經(jīng)過瞬時回轉(zhuǎn)軸線I-I，得到如下嚙合條件：
式中Xc、Yc、Zc為瞬時回轉(zhuǎn)軸線I-I在齒條刀坐標系Sc中的坐標，xc、yc、zc為兩齒面瞬時接觸點在Sc的坐標，ncx，ncy，ncz為瞬時接觸點單位法向矢量的分量，由上式得到小輪加工轉(zhuǎn)角的表達式為
式中，Xc＝0，rp1＝mnN1/2為節(jié)圓半徑，N1小輪齒數(shù)；
小輪的齒面位置矢量和法向矢量表示為，
式中，M1c為Sc到S1的變換矩陣；
采用同樣的方程得到與其相配對的大輪齒面方程。
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