直齿轮的点齿面设计方法.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CN108953550A(43)申请公布日2018.12.07(21)申请号201810866427.8(22)申请日2018.08.01(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)发明人唐进元周元生邬远航(74)专利代理机构长沙永星专利商标事务所(普通合伙)43001代理人柳莺(51)Int.Cl.F16H55/08(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称直齿轮的点齿面设计方法(57)摘要本发明公开了一种直齿轮的点齿面设计方法，包括如下步骤：S1、在原有标准齿面上选取一系列的离散点；S2、将S1中的离散点沿标准齿面的法向量进行偏移得到偏置点；S3、将S2中的偏置点连接成样条曲线；S4、将S3中的样条曲线连接成光滑曲面，即直齿轮的点齿面。本发明只需通过调整齿面上任意点的偏移量即可很容易地就实现的三维模型调整，脱离于传统的齿廓修形及齿向修形的限制，能够快速有效地利用所有的商用建模软件完成三维建模，齿面模型可调整的自由度及参数更大更多,相比于现有直齿轮齿面，具有接触应力低、传动误差曲线幅值小的特征。CN108953550ACN108953550A权利要求书1/2页1.一种直齿轮的点齿面设计方法，其特征在于包括如下步骤：S1、在原有标准齿面上选取一系列的离散点；S2、将S1中的离散点沿标准齿面的法向量进行偏移得到偏置点；S3、将S2中的偏置点连接成样条曲线；S4、将S3中的样条曲线连接成光滑曲面，即直齿轮的点齿面。2.根据权利要求1所述的直齿轮的点齿面设计方法，其特征在于：在所述步骤S1中，离散点的选取过程如下：(1)、以直齿轮的端平面与基准轴线的交点为原点建立三维坐标系Og-xgygzg，以基准轴线为Zg轴，Yg轴和Xg轴在端平面内，Xg轴、Yg轴和Zg轴两两垂直；(2)、在ygOgzg平面或xgOgzg平面上，将由直齿轮的前端面、后端面、齿顶圆与基圆合围的区域设为工作面，在该工作面内生成沿齿向及齿高方向布置的网格线，其中，节线处对应一条沿齿向方向布置的曲线，其它沿齿向方向布置的曲线均匀分布在节线上下两侧；齿宽中心线处对应一条沿齿高方向布置的曲线，其它沿齿高方向布置的曲线均匀分布在齿宽中心线左右两侧，沿齿向及齿高方向布置的曲线数目分别由nf、nh表示，nf、nh的数值均为奇数；(3)、将网格线绕Z轴旋转，投影到标准齿面上，得到齿面网格线，选取齿面网格线的交点为离散点，设为p；(4)、设nf的数值由齿根向齿顶方向依次变大，nh的数值沿zg正方向依次变大，设第i条齿宽方向曲线与第j条齿高方向曲线相交的点为离散点pij，对应地有：ra＝rp+(ha+e)，rc＝rp-(ha-e)，相应地离散点pij到齿轮轴心的距离为：离散点pij对应在zg轴上的坐标值为：式中，ra为齿顶圆半径，rc为基圆半径，rd为齿根圆半径，rp为节圆半径，ha为齿顶高，e为变位量，F为齿宽；(5)、对于一个给定的网格线交点即离散点pij，有：根据标准直齿轮左侧渐开线在平面直角坐标系xbObyb的参数方程：求解公式(3)对应的方程，可以得到离散点pij对应的参数φ，设为φij；(6)、设齿形的工作部分在三维坐标系的坐标为：r(φ)＝[rx(φ)ry(φ)rz(φ)](5)，对应的单位法向量为：2CN108953550A权利要求书2/2页n(φ)＝[nx(φ)ny(φ)nz(φ)](6)，将步骤(5)求得的φij代入到公式(5)与(6)中，即可得到离散点pij在三维坐标系的表达，设为r(φij)，相应地单位法向量设为n(φij)。3.根据权利要求2所述的直齿轮的点齿面设计方法，其特征在于：在所述步骤S2中，设离散点pij沿标准齿面的法方量偏移Δij*n(φij)后得到点为偏置点qij，根据q(φij)＝r(φij)-△ij·n(φij)(7)，式中，Δij为齿面设计的设计变量，将步骤S1中求得的r(φij)和n(φij)代入到公式(7)中，即可得到偏置点qij在三维坐标系的表达。4.根据权利要求3所述的直齿轮的点齿面设计方法，其特征在于：在所述步骤S2中，Δij以往直齿轮内部偏移为正。5.根据权利要求1至3任一所述的直齿轮的点齿面设计方法，其特征在于：在所述步骤S3中，偏置点通过插值法或拟合法构建样条曲线。6.根据权利要求1至3任一所述的直齿轮的点齿面设计方法，其特征在于：在所述步骤S4中，样条曲线通过插值法或拟合法合成光滑曲面，即直齿轮的点齿面。3CN108953550A说明书1/5页直齿轮的点齿面设计方法技术领域[0001]本发明涉及一种齿面设计技术领域，尤其涉及一种直齿轮的点齿面