[發明專利]斜齒輪齒向中鼓修形加工的齒面扭曲近似模型方法

在審

• 申請號: 202110092911.1
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112966341A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 于渤;寇寒林;石照耀
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;F16H55/08;G06F119/18
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了斜齒輪齒向中鼓修形加工的齒面扭曲近似模型方法，屬于齒輪機械制造領域。本方法提出了一種新的齒面扭曲近似模型，利用簡單的數學形式，直觀的表達了齒面扭曲誤差與齒輪參數以及齒輪修形參數之間的關系。首先，分析產生齒面扭曲的原因；其次，建立齒輪嚙合面坐標系；最后，在齒輪嚙合面坐標系的基礎上，建立斜齒輪齒向鼓修形加工的齒面扭矩近似模型。這種方法建立齒輪參數與齒面修形之間的具體關系，簡化齒面扭曲的建模過程，為齒輪設計過程中減小齒面扭曲誤差提供支撐。

技術領域

本發明涉及一種斜齒輪齒向中鼓修形加工的齒面扭曲近似模型，屬于齒輪機械制造領域。

背景技術

齒面修形分為齒形修形和齒向修形，齒形修形是通過對砂輪的橫截面積進行休整，實現 設計齒形的加工。齒向修形是通過砂輪軸向給進時，改變砂輪和齒輪的中心距，從而實現設 計齒面的加工。因為這種齒向修形技術本身存在的原理誤差，導致齒輪齒面會產生扭曲，影 響齒輪的使用性能性能。

對于齒輪扭曲的評價，在ISO21771：2007中給予了明確的規定，分別通過螺旋線的旋轉 和截面齒廓的旋轉定義了齒面的扭曲。這兩種方式都是根據齒面誤差的實測數據，通過計算 獲得齒面扭曲，并沒有利用齒面扭曲的產生原因，進一步關聯齒面扭曲和齒輪設計參數的關 系。在齒輪設計過程中，如果想要獲得齒面扭曲信息，需要采用嚙合原理計算齒向修行方法 加工出的理論齒面，但是這種方法計算過程復雜，并且不能直觀的展示出影響齒面扭曲的關 鍵參數。

目前，對于齒面扭曲的數學模型的研究仍有不足，基于嚙合原理建模的方法使設計人員 無法快速的了解設計參數與齒面扭曲的關系。為了直觀的表現出齒輪設計參數與齒面扭曲誤 差的關系，這就需要建立簡潔準確的齒面扭曲模型。

發明內容

為了直觀的表現出齒輪設計參數與齒面扭曲誤差的關系，有必要建立齒面扭曲模型。

本發明采用的技術方案為斜齒輪齒向鼓修形加工的齒面扭矩近似模型方法，首先，建立 齒向中鼓修形模型；其次，在嚙合面坐標系上表示齒輪修形產生的法向誤差；最后，建立齒 面扭曲近似模型。

具體步驟如下：

S1.齒向中鼓修形模型中：

齒輪齒向中鼓修形是通過在砂輪軸向進給的過程中變化中心距來實現的，如圖1所示。 砂輪沿著齒輪軸向Z軸進給，在進給的過程中，中心距a不在是恒定值，新的中心距a_mod定 義如下：

a_mod＝a+Δa

Δa＝F(z)表示中心距變化量，根據中鼓修形的要求不同，定義為不同的函數。例如中心 距變換軌跡為拋物線，設為F(z)＝kz²。

產生如圖2所示的扭曲齒面，當砂輪移動至修形軌跡頂點時，會產生接觸點軌跡線A_aA_f， A是齒寬中部分度圓上的點，接觸點A_a和A_f分別向齒輪的兩個端面偏移。修形的拋物線整體 發生偏移，A_a所在拋物線向齒輪上端面偏移，A_f所在拋物線向齒輪下斷面偏移。在齒頂螺旋 線上，上端面終點B點修形量小于下端面終點E點修形量，在齒根螺旋線上，上端面終點C 點修形量大于下端面終點D點修形量。

S2.建立嚙合面坐標系中：

在嚙合面坐標系下表達齒輪扭曲的誤差分布情況。如圖3所示，嚙合面是與基元相切的 平面，嚙合面與齒面交線為漸開螺旋面的發生線。端面漸開線展開長度方向為X_n，在嚙合面 內與之垂直的方向為Z_n。根據齒面坐標系和嚙合面坐標系的幾何關系可以得到