[發明專利]一種線接觸漸縮齒弧齒錐齒輪副成形方法

有效

• 申請號: 202010621359.6
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111715947B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 孫月海;閆德爽
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B23F9/00
• 分類號: B23F9/00;B23F23/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種線接觸漸縮齒弧齒錐齒輪副成形方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、根據弧齒錐齒輪的齒坯參數求解產形輪參數，所述弧齒錐齒輪的齒坯參數包括小輪齒數z₁、大輪齒數 z₂、大端模數m、中點螺旋角β、齒面寬b、外錐距R_e、齒寬中點錐距R_m、內錐距R_i、小輪節錐角δ₁、大輪節錐角δ₂和小輪齒根角θ_f1，所述產形輪參數為產形輪中心到齒線中心的距離e；

步驟二、確立切削小輪齒面的刀盤幾何參數、刀盤的運動參數，所述刀盤幾何參數包括刀盤名義半徑r₀、刀頂距w、內刃齒形角α_i和外刃齒形角α_e，所述刀盤的運動參數為螺旋參數p；

步驟三、確立產形面：首先，建立刀具固定坐標系，由刀盤幾何參數及刀盤的運動參數確定基于刀具固定坐標系的刀盤切削面，所述刀盤切削面為小輪展成加工時的產形輪齒面即產形面；

步驟四、建立小輪切齒模型與小輪切齒計算：所述小輪齒面是產形輪依據齒輪嚙合原理進行展成運動包絡形成的，按照小輪展成加工時的相對位置關系建立展成切齒坐標系，包括：機床固定坐標系、產形輪坐標系、與小輪齒坯軸線固聯的動坐標系，并得到所述機床固定坐標系、產形輪坐標系、與小輪齒坯軸線固聯的動坐標系之間的變換關系；由展成運動時小輪齒坯、產形輪和刀具的相對位置關系得到小輪切齒模型；由小輪的齒坯參數、所述產形輪參數、刀盤幾何參數及刀盤的運動參數和小輪切齒模型計算出機床調整參數，基于齒輪嚙合原理，實施小輪切齒計算，得到小輪齒面方程；

步驟五、建立大輪切齒模型與大輪切齒計算：首先，建立與大輪齒坯軸線固聯的動坐標系，同時得到大輪、小輪、產形輪在嚙合狀態下三者所在的坐標系的位置關系，并確定這三個坐標系之間的變換關系；根據大輪、小輪、產形輪在嚙合狀態下三者所在的坐標系的位置關系確定大輪與產形輪的位置關系，以及大輪坐標系、產形輪坐標系、刀具固定坐標系之間的坐標變換關系，結合步驟三確立的產形面的數學模型，建立大輪切齒模型，實施大輪切齒計算，得到大輪齒面方程。

2.根據權利要求1所述的線接觸漸縮齒弧齒錐齒輪副成形方法，其特征在于，所述產形輪中心到齒線中心的距離e的計算公式如下：

式(1)中，R_m是齒寬中點錐距，r₀是刀盤名義半徑、β是中點螺旋角。

3.根據權利要求1所述的線接觸漸縮齒弧齒錐齒輪副成形方法，其特征在于，所述螺旋參數p的計算公式如下：

式(2)中，b是齒面寬，θ_f1是小輪齒根角，e是產形輪中心到齒線中心的距離，r₀是刀盤名義半徑，R_i是內錐距，R_e是外錐距。

4.根據權利要求1所述的線接觸漸縮齒弧齒錐齒輪副成形方法，其特征在于，所述產形面的數學模型如下：

式(3)中，r_t是產形面上一點在刀具固定坐標系中的徑矢；是r_t在刀具固定坐標系中x_t軸上的分量，是r_t在刀具固定坐標系中y_t軸上的分量，是r_t在刀具固定坐標系中z_t軸上的分量；r₀是刀盤名義半徑；w是刀頂距；u是產形面長度參數，刀尖頂點處u值為零，沿刀刃離開刀尖頂點方向為正；θ是產形面的相位參數，在刀具固定坐標系中，由x_t軸繞原點逆著z_t軸看、所述x_t軸逆時針轉過的θ值為正；p是螺旋參數；

對于α：在加工小輪凹面時為外刃齒形角α_e，在加工小輪凸面時為內刃齒形角α_i；

對于±：在加工小輪凹面時取“-”，在加工小輪凸面時，取“+”。

5.根據權利要求1所述的線接觸漸縮齒弧齒錐齒輪副成形方法，其特征在于，

所述小輪齒面方程為：

式(4)中，r₁為小輪加工齒面位置矢量，M_gt為從刀具固定坐標系到產形輪坐標系的變換關系、為從產形輪坐標系到與小輪齒坯軸線固聯的動坐標系的變換關系，r_t是產形面上一點在刀具固定坐標系中的徑矢；f₁為小輪與產形面之間的嚙合方程、u是產形面長度參數、θ是產形面的相位參數、是產形輪轉角參數；

所述大輪齒面方程為：

式(5)中，r₂為大輪齒面位置矢量，M_gt從刀具固定坐標系到產形輪坐標系的變換關系，為產形輪坐標系到大輪坐標系的變換關系，r_t是產形面上一點在刀具固定坐標系中的徑矢。