[發明專利]一種提高重載尼曼蝸輪副使用壽命的修形方法

在審

• 申請號: 202210684256.3
• 申請日: 2022-06-16
• 公開（公告）號: CN115076331A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 孫全平;馮屹;吳海兵;王昆
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: F16H55/08
• 分類號: F16H55/08;F16H55/22;G06F30/17;G06F111/00
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 鄒文玉

1.一種提高重載尼曼蝸輪副使用壽命的修形方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：利用UG軟件對尼曼蝸輪副進行三維建模；

步驟2：利用ANSYS軟件對建立的尼曼蝸輪副三維模型進行動態接觸分析，得到蝸輪齒面接觸區；

步驟3：根據蝸輪齒面接觸區確定蝸輪齒面修形區域；

對進油口齒廓進行全齒廓修形，進油口齒廓的修形區域為第一段修形區域；對出油口齒頂和齒根進行局部齒廓修形，出油口齒頂的修形區域為第二段修形區域，出油口齒根的修形區域為第三段修形區域；

步驟4：根據齒面接觸區的位置和大小，結合公式推導出相應的修形曲線以及具體修形量；

齒廓修形的三大基本要素分別為：最大修形量Δmax、修形長度L與修形曲線Δ；

步驟5：對第一段修形區域進行全齒廓修形；

步驟6：確定尼曼蝸輪副嚙合線位置，在步驟S5的基礎上，對第二段修形區域進行局部齒廓修形；

步驟7：在步驟S5，S6的基礎上，對第三段修形區域進行局部齒廓修形；

步驟8：將修形后的尼曼蝸輪副跟未修形的輪齒進行數據比較，比較數據包括在傳動時的表面溫度，潤滑狀況和使用壽命。

2.根據權利要求1所述的一種提高重載尼曼蝸輪副使用壽命的修形方法，其特征在于：步驟2所述的得到蝸輪齒面接觸區的具體方式為：將蝸輪、蝸桿的旋轉中心分別采用剛性梁單元與內孔表面節點相連，在蝸桿中心節點施加動態旋轉位移，蝸輪旋轉中心施加阻力矩，利用APDL語言對分析結果進行后處理，可得蝸輪齒面接觸區。

3.根據權利要求1所述的一種提高重載尼曼蝸輪副使用壽命的修形方法，其特征在于：步驟5所述的對第一段修形區域進行全齒廓修形，具體的修形參數為：

第一段修形區域的最大修形量方程為：

其中，m_n為尼曼蝸輪副的法面模數，單位為mm；

第一段修形區域中的齒廓修形長度設定為L₁，根據蝸輪齒面參數決定，取齒頂到齒根的相對距離；第一段修形區域中的齒向修形方向設定為D₁，齒向修形方向D₁是沿著齒頂邊線修形，齒向修形長度為蝸輪齒面長度的

修形曲線Δ₁方程為：

其中，Δ₁為嚙合線上度量相對距離為x₁的點對應的端面齒廓法向修形量，根據修形量定義，x₁的取值范圍為0-L₁，單位為mm；b為指數，若b＝1，則修形曲線為直線修形；若b＝2，則修形曲線為拋物線修形。

4.根據權利要求3所述的一種提高重載尼曼蝸輪副使用壽命的修形方法，其特征在于：步驟6所述的對第二段修形區域進行局部齒廓修形，具體的修形參數為：

嚙合線的位置在蝸輪與蝸桿兩基圓的內公切線上，第二段修形區域的最大修形量方程為：

根據嚙合線在齒面位置和蝸輪齒面接觸區綜合確定第二段修形區域中修形長度L₂的值；

可以根據公式計算得到的L₂的值，或在CAD軟件中測量出嚙合線在齒廓上的點與齒頂的相對距離L₂，通過計算和測量后得到的L₂的值差異不大，或可取兩者的平均值；

修形長度L₂的計算方程為：

修形曲線Δ₂方程為：

其中，Δ₂嚙合線上度量相對距離為x₂的點對應的端面齒廓法向修形量，根據修形量定義，x₂的取值范圍為0-L₂，單位為mm；

第二段修形區域中的齒向修形方向設定為D₂，齒向修形方向D₂是沿著齒頂邊線修形，齒向修形長度為蝸輪齒面長度的

5.根據權利要求4所述的一種提高重載尼曼蝸輪副使用壽命的修形方法，其特征在于：步驟7所述的對第三段修形區域進行局部齒廓修形，具體的修形參數為：

第三段修形區域的最大修形量方程為：

第三段修形區域中的齒廓修形長度設定為L₃，根據修形長度L₃的計算方程得到；修形長度L₃的計算方程為：

第三段修形區域中的齒向修形方向設定為D₃，齒向修形方向D₃是沿著齒底邊線修形，齒向修形長度為蝸輪齒面長度的

修形曲線Δ₃方程為：

其中，Δ₃為嚙合線上度量相對距離為x₃的點對應的端面齒廓法向修形量，根據修形量定義，x₃的取值范圍為0-L₃，單位為mm。