弧齿锥齿轮含安装误差的齿面载荷传动误差数值计算方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109446711A(43)申请公布日2019.03.08(21)申请号201811341441.2(22)申请日2018.11.12(71)申请人中南大学地址湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号中南大学新校区机电工程学院(72)发明人唐进元丁撼(74)专利代理机构长沙永星专利商标事务所(普通合伙)43001代理人邓淑红(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书6页说明书15页附图5页(54)发明名称弧齿锥齿轮含安装误差的齿面载荷传动误差数值计算方法(57)摘要本发明公开了一种弧齿锥齿轮含安装误差的齿面载荷传动误差数值计算方法，在齿面接触分析的基础上求解弧齿锥齿轮在加载和不加载条件下的齿面传动误差，且在求解过程中考虑了安装误差对传动误差的影响，能保证两齿面之间真正发生点接触。为弧齿锥齿轮的设计与分析提供有意义的思路。整个求解过程均可利用数值计算辅助软件予以实现，不存在人为因素导致的偶然性和不确定性，计算过程可通过软件实现。CN109446711ACN109446711A权利要求书1/6页1.一种弧齿锥齿轮含安装误差的齿面载荷传动误差数值计算方法，分别计算单齿啮合不加载、加载和双齿啮合不加载、加载状态下考虑安装误差的弧齿锥齿轮传动误差，从而分别得出单齿啮合载荷传动误差和双齿啮合载荷转动误差，包括以下步骤：1、传动误差定义传动误差表示的是在啮合转动过程中，从动轮的实际转角相对于理论转角的差值，即传动误差为：其中，φ1为小轮的转角；φ2为大轮的转角；N1和N2分别为小轮和大轮的齿数；2、单齿啮合不加载状态下的传动误差Δφ1计算2.1)输入机床调整卡参数、基本齿坯设计参数和刀具参数，通过齿面参数化建模，确定大、小齿轮的啮合接触状态以及坐标转换矩阵，大轮考虑安装误差的坐标转换矩阵，求解大、小齿轮精确的齿面初始点；2.2)根据点矢重合、法矢重合以及啮合条件建立啮合接触非线性方程组(TCA方程组)；2.3)计算大轮理论转角，求解大轮理论转角，计算传动误差，求得未知参数；2.4)改变小轮转角，重复步骤2.2)和2.3)，如此循环迭代，直至求出在所需转角支架的大轮实际转角，即可计算出Δφ1；*3、单齿啮合加载状态下，由于受载变形引起的传动误差Δ1计算3.1)求解齿面上接触点K到旋转轴线的距离rk、齿面主曲率δk和接触点K的螺旋角βk和齿面接触力F；3.2)根据主曲率δk和齿面接触力F计算齿面接触椭圆的长半轴a、短半轴b及以及齿面变形量w；*3.3)根据上述求解得出的参数，求解在载荷作用下引起的传动误差△1；4、单齿啮合载荷状态下的传动误差5、双齿啮合不加载状态下的传动误差计算过程和原理与单齿啮合下不加载状态下的计算一样；6、双齿啮合加载状态下的传动误差计算6.1)先根据输入参数确定其中一个齿对0的啮合接触状态和坐标转换矩阵，求解初始点，并建立TCA方程组；6.2)再将齿对0通过坐标变换绕自身轴线旋转一个齿的角度得到齿对1，重新根据输入参数确定其啮合接触状态和坐标变换矩阵，建立TCA方程组；6.3)根据建立的方程组求解方程中所涉及的未知参数变量，包括大轮实际转角和小轮实际转角；6.4)基于求得的大轮实际转角和小轮实际转角，利用单齿啮合不加载计算时的公式计算得出双齿啮合传动的不加载传动误差；6.5)根据齿对0的TCA方程组，求解齿面主曲率δk0、接触点螺旋角βk0、接触点到轴线距离rk0和由于受载变形引起的传动误差STE0；根据齿对1的TCA方程组，求解齿面主曲率δk1、接触点螺旋角βk1、接触点到轴线距离rk1和由于受载变形引起的传动误差STE1；2CN109446711A权利要求书2/6页6.5)利用步骤(i)计算出的参数，建立传动误差相等和载荷平衡方程，分别计算出两个啮合齿对上的齿面接触力F0和F1，回代求解可得双齿啮合加载状态下两啮合齿对引起的传动误差。2.如权利要求1所述的弧齿锥齿轮含安装误差的齿面载荷传动误差数值计算方法，其特征在于，单齿啮合不加载传动误差Δφ1的具体计算如下：设定与切齿机床刚性固接的机床坐标系Sg，与轮坯刚性固接的轮坏坐标系S1，与摇台刚性固接的坐标系St；在机床固定坐标系下加工弧齿锥齿轮的刀盘齿面是一个圆锥面，其方程可表示为：对应的刀盘单位法矢为：其中，(up，θp)是曲面坐标，α是刀具的齿形角，rc是刀盘半径，具有正α和负α的矢量函数分别表示用于加工小轮凹面和凸面的两个刀盘的齿面；首先，大、小轮在各自的坐标系下建立齿面模型，从刀盘到轮坯的转换矩阵：其中，φ1＝mcφc1，mc为切削滚比；γm1，ΔEm1，ΔXB1，ΔXD2，Sr1，q1均为机床调整参数，均可通过机床调整卡得到；φc1是摇台的转角；为了后续的法线矢量