[發明專利]一種剖分式直齒錐齒輪的切齒加工輪坯參數確定方法

在審

• 申請號: 202011002766.5
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112131683A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 王斌;王帥普;陳碩;馮佩瑤;閆晨宵;徐愛軍;李聚波
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 逯雪峰

一種剖分式直齒錐齒輪的切齒加工輪坯參數確定方法，根據加工完成每個齒槽時的等效輪坯參數，分別計算加工完成每個齒槽時剖分輪坯的等效剛度，利用力矩面積法計算加工每個齒槽的過程中的變形量；將變形量疊加，求得整個加工過程中的總變形量；如求得的總變形量超過允許的總變形量，調整剖分輪坯設計參數，縮短剖分輪坯設計長度，使得每個剖分輪坯包含的齒槽數減少，或者減小齒輪模數，或增加剖分輪坯設計厚度，重復操作直到滿足要求后，將對應的設計參數作為制造剖分輪坯的設計參數。能夠快速、準確的預測切齒加工后輪坯的彎曲變形量，并確定能滿足彎曲變形量加工要求的輪坯設計參數，解決剖分式直齒錐齒輪加工變形大、剖分輪坯設計不合理的問題。

技術領域

本發明涉及一種直齒錐齒輪輪坯的合理設計方法，具體地說是一種剖分式直齒錐齒輪的切齒加工輪坯參數確定方法。

背景技術

特大型直齒錐齒輪是大型重工業裝備中是最重要的零部件之一，在礦山、發電等多個重要的領域應用廣泛，在工業和經濟發展中占據了重要的地位。特大型錐齒輪(直徑3000mm以上)在加工時對成形方法和加工設備的要求較高，加工后的檢測手段也較為復雜，因此其制造成本較高、制造花費時間較長且加工的難度很大。

目前，大型工業裝備中的特大型錐齒輪的齒形大多為直齒。整體式特大型直齒錐齒輪的結構剛度較小，在加工和裝配時容易產生變形，且加工整體式特大型齒輪時往往因設備的規格而受到很大限制，加工好的齒輪在交通運輸過程中也極其困難，因此現有特大型直齒錐齒輪在加工和運輸時多選用剖分式結構。

現有研究表明，剖分輪坯的結構變形主要為彎曲變形，變形取決于兩方面，一是由于材料去除所導致的剛度、內應力變化引起的變形，這部分變形占總變形的92.2％，另外是加工應力所導致的結構變形，占比為7.8％。針對特大型輪坯先剖分、再切齒、變形大的工藝特點，工程師們如何進行合理的輪坯設計、如何合理的剖分輪坯，缺乏有效的理論支撐，現有的工程實際中，存在很大的盲目性和隨意性。解決輪坯變形問題大多依靠施加外力限制輪坯變形或者預留加工余量再進行精加工等方法。這導致現有的剖分式直齒錐齒輪制造精度低、周期長、裝配難度大、制造成本高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服上述缺陷，提供一種剖分式直齒錐齒輪切齒加工輪坯參數確定方法，能夠準確的確定滿足加工后彎曲變形量要求的輪坯設計參數，從根本上解決輪坯加工變形量大的問題。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種剖分式直齒錐齒輪的切齒加工輪坯參數確定方法，包括如下步驟：

(1)、設定剖分輪坯的初始設計參數，定義與剖分輪坯具有等效等截面的矩形輪坯為等效輪坯，等效輪坯的剛度為剖分輪坯的等效剛度；

(2)、根據剖分輪坯加工完成每個齒槽時其等效輪坯的參數，分別計算依次加工完成每個齒槽時剖分輪坯的等效剛度，使用等效剛度并利用力矩面積法分別計算加工每個齒槽的過程中輪坯產生的變形量；

(3)、將加工每個齒槽過程中產生的變形量疊加，求得整個加工過程中剖分輪坯產生的總變形量；

(4)、將求得的總變形量與允許的總變形量對比，如果求得的總變形量超過允許的總變形量，進行步驟(5)，否則進行步驟(7)；

(5)、對剖分輪坯的設計參數進行調整，縮短剖分輪坯的設計長度，使得每個剖分輪坯所包含的齒槽數減少，或者減小齒輪的模數，或者增加剖分輪坯的設計厚度；

(6)、利用調整后的剖分輪坯設計參數，重復進行步驟(2)至步驟(5)；

(7)、將本次求得剖分輪坯總變形量時所對應的剖分輪坯設計參數作為制造剖分輪坯的設計參數。

所述步驟(2)中，齒槽的加工順序為，先加工剖分輪坯中間位置的齒槽，然后依次加工中間位置齒槽一側的齒槽，最后依次加工另一側的齒槽。