一种螺旋锥齿轮副动态侧隙的计算方法.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CN109446667A(43)申请公布日2019.03.08(21)申请号201811291170.4(22)申请日2018.10.31(71)申请人长安大学地址710064陕西省西安市碑林区南二环路中段(72)发明人苏进展阎志强常乐浩贺朝霞(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图5页(54)发明名称一种螺旋锥齿轮副动态侧隙的计算方法(57)摘要本发明公开了一种螺旋锥齿轮动态侧隙计算方法，包括：根据大、小轮的刀具参数和加工参数推导齿面方程，由大轮的齿距角和小轮的外端弧齿厚分别建立大、小轮的轮齿模型。根据齿轮副工作面的轮齿接触分析模型和非工作面的齿侧最小侧隙计算模型，计算非工作面的最小侧隙和法矢。在小轮凸面(非工作面)上划分网格，过网格点作与直线，且与最小侧隙点的法矢平行，求得该直线与大轮凹面(非工作面)的交点，交点与网格点的距离作为侧隙，从而获得非工作面的侧隙分布，对工作面上的每一啮合位置求出非工作面的最小侧隙及侧隙分布，最终获得螺旋锥齿轮副的动态侧隙。CN109446667ACN109446667A权利要求书1/3页1.一种螺旋锥齿轮动态侧隙计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据大轮加工参数，分别建立大轮凸、凹面的工作齿面模型；将大轮凸面固定，凹面绕回转轴线旋转一个大轮齿距角θg＝2π/z2，z2为大轮齿数，获得完整的大轮轮齿模型；(2)根据小轮凹、凸面的加工参数，分别建立小轮凹、凸面的工作齿面模型；将小轮凹面固定，根据小轮外端分度圆弧齿厚sa1求出小轮凸面的旋转角θp，将小轮凸面绕回转轴线转动θp，获得完整的小轮轮齿模型；(3)根据两啮合齿面在接触点处连续相切条件，建立齿轮副工作面的轮齿接触分析模型，获得接触点处的小轮转角和大轮转角(4)将小轮凸面和大轮凹面分别绕各自回转轴线旋转和后，建立齿轮副非工作面侧隙的计算模型，求解最小侧隙；(5)在小轮凸面上划分网格，沿节锥方向划分MW-1等份，在小轮顶锥线和实际分界线之间划分MI-1等份，过齿面网格点作平行于最小侧隙点法矢的空间直线，分别与大、小轮齿面相交于两点，将两点距离作为该网格点的侧隙；(6)从进入啮合到退出啮合的整个过程中，小轮啮合转角重复(3)-(5)求出当前接触位置下齿轮副非工作面的最小侧隙及分布，获得齿轮副非工作面的侧隙动态分布图；同时求出前一对接触对和后一对接触对的最小侧隙及侧隙分布图。2.根据权利要求1所述的一种螺旋锥齿轮动态侧隙计算方法，其特征在于，步骤(1)具体步骤如下：首先，大轮采用双面法加工，即大轮的凹、凸面是由同一把铣刀或砂轮的外刀和内刀分别切出；实际加工时，一次分度加工出一个齿槽，齿槽宽是由刀具的刀顶距和机床调整参数确定；大轮凸面的位置矢量和法向矢量分别为r2x(θ2x,φ2x)和n2x(θ2x,φ2x)，θ2x,φ2x为大轮凸面的齿面参数；大轮凹面的位置矢量和法向分别为r2v(θ2v,φ2v)和n2v(θ2v,φ2v)，θ2v,φ2v为大轮凹面的齿面参数；然后，大轮凸面固定，将大轮凹面绕回转轴线X2旋转θg＝2π/z2，z2为大轮齿数，获得大轮凹面的位置矢量和法向矢量r2v(θ2v,φ2v；θg)和n2v(θ2v,φ2v；θg)，从而获得大轮轮齿的完整模型；最后，计算螺旋锥齿轮副侧隙时，仅考虑工作齿面部分，大轮工作齿面与过渡曲面的分界线由下式得到：式中，i＝v,x分别表示大轮凹面和凸面，sg表示大轮刀具直线刀刃的位置参数，sg0＝r20(1-sinα2)/cosα2是大轮刀具刀尖点到直线刃与过渡圆弧交点之间的距离，r20为大轮铣刀的刀顶圆角半径，α2为大轮刀具齿形角。3.根据权利要求2所述的一种螺旋锥齿轮动态侧隙计算方法，其特征在于，步骤(2)具体步骤如下：首先，小轮采用单面法加工，即小轮凹面和凸面分别加工，小轮凹面的位置矢量和法向矢量分别为r1v(θ1v,φ1v)和n1v(θ1v,φ1v)，θ1v,φ1v分别为小轮凹面的齿面参数；小轮凸面的位置矢量和法向矢量分别为r1x(θ1x,φ1x)和n1x(θ1x,φ1x)，θ1x,φ1x分别为小轮凸面的齿面2CN109446667A权利要求书2/3页参数；其次，在旋转投影面上，小轮大端分度圆的位置参数为(Re1cosΓ1,Re1sinΓ1)，Re1为小轮外锥距，Γ1为小轮节锥角；通过求解以下非线性方程组，获得小轮凹面和凸面的外端分度圆的齿面坐标，其中，i＝v,x分别表示小轮凹面和凸面，x1i，y1i，z1i为小轮位置矢量的三个坐标分量；然后，从格里森尺寸卡中获得小轮的大端分度圆弧齿厚sa1，转换为弦齿厚先固定