一种球面渐开线直齿锥齿轮副及其齿廓修形方法.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CN108679196A(43)申请公布日2018.10.19(21)申请号201810814444.7(22)申请日2018.07.23(71)申请人江苏太平洋齿轮传动有限公司地址225500江苏省泰州市姜堰区双登大道198号申请人江苏太平洋精锻科技股份有限公司(72)发明人焦继松王小乾申明许君陈晨张辰瑞王颖(74)专利代理机构北京轻创知识产权代理有限公司11212代理人陈晓华(51)Int.Cl.F16H55/17(2006.01)F16H55/08(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种球面渐开线直齿锥齿轮副及其齿廓修形方法(57)摘要本发明公开了一种球面渐开线直齿锥齿轮副及其齿廓修形方法，球面渐开线直齿锥齿轮副包括相互啮合的主动齿轮和被动齿轮，齿轮的齿廓分为两段，AB段为理论球面渐开线，BD′段为球面修形曲线，B为修形起始点。齿轮副齿廓的修形方法包括以下步骤：软件造型→制造修行模具→批量生产。本发明球面渐开线直齿锥齿轮副，主动齿轮和被动齿轮齿廓修形同时采用齿顶修缘的方式；修形曲线为球面渐开线所在球面上的一段曲线，修形方向为球面渐开法线方向,修形起始点和修形量可以按照有限元算法优化得到，能减少齿轮的啮入、啮出冲击，减小振动和噪声，提高齿轮副的啮合质量和使用寿命。CN108679196ACN108679196A权利要求书1/2页1.一种球面渐开线直齿锥齿轮副，包括主动齿轮和与主动齿轮啮合的被动齿轮，其特征在于：所述齿轮的齿廓分为两段，AB段为理论球面渐开线，BD′段为球面修形曲线，B为修形起始点；平面P为球面渐开线的发生面，圆锥OO1A为球面渐开线基圆锥，O为其顶点，建立全局直角坐标系S，其中坐标原点为基圆锥顶点O，将矢量OO1所在方向定义为z轴，将矢量O1A所在方向定义为x轴，由z轴和x轴方向根据右手定则定义为y轴，所述AB段理论球面渐开线，其方程为：其中，R是啮合球面的球径，θ是基锥角，是啮合面上起始线段与瞬时回转轴之间的夹角；所述BD′段为球面修形曲线，其方程为：其中，R是啮合球面的球径，θ是基锥角，是啮合面上起始线段与瞬时回转轴之间的夹角，Δs为理论球面渐开线各修形点修形量。2.一种如权利要求1所述的球面渐开线直齿锥齿轮副的齿廓修形方法，其特征在于：包括以下步骤：软件造型→制造修形模具→批量生产；在软件造型步骤中，半轴齿轮和行星齿轮齿廓修形同时采用齿顶修缘的方式；修形曲线为球面渐开线所在球面上的一段曲线，修形方向为球面渐开法线方向，修形起始点和修形量可以按照有限元算法优化得到；其中，齿廓修形的球面渐开线直齿锥齿轮造型步骤为：步骤一：求行星齿轮和半轴齿轮的大端和小端的理论球面渐开线；步骤二：建立未修形的行星齿轮和半轴齿轮啮合齿轮副，进行有限元仿真分析；步骤三：以行星齿轮和半轴齿轮大端和小端球面渐开线上自齿顶向齿根方向第一个总位移<0.05的点为修形起始点，记录球面渐开线上各点各自的总位移量，根据齿轮大小选择点的数量；步骤四：计算修形曲线上各点坐标；步骤五：将上述步骤一和步骤四中得到的大端与小端球面渐开线及其修形曲线数据点导入3D造型软件，利用3D造型软件曲面建模模块中“通过曲线组”命令直接生成一侧齿面片体；步骤六：利用3D造型软件实体建模模块中“镜像特征”命令，将步骤五中生成的齿面镜像建立对称齿面；2CN108679196A权利要求书2/2页步骤七：由两侧对称齿面，根据直齿锥齿轮常规建模步骤建立模型；在制造修形模具步骤中，采用数控机床制造修形模具。3.根据权利要求2所述的球面渐开线直齿锥齿轮副的齿廓修形方法，其特征在于：所述数控机床为高速铣机床。4.根据权利要求2所述的球面渐开线直齿锥齿轮副的齿廓修形方法，其特征在于：在批量生产步骤中，采用锻造工艺，实现大规模批量化生产。5.根据权利要求2所述的球面渐开线直齿锥齿轮副的齿廓修形方法，其特征在于：所述3D造型软件为UG。3CN108679196A说明书1/6页一种球面渐开线直齿锥齿轮副及其齿廓修形方法技术领域[0001]本发明涉及齿轮设计和制造技术领域，具体涉及一种球面渐开线直齿锥齿轮副及其齿廓修形方法。背景技术[0002]齿轮啮合时的传动比变化被认为是齿轮振动和噪声的来源之一，为保证恒定的传动比，直齿锥齿轮副齿廓曲线应为球面渐开线；但是由于对球面渐开线传动特性认识不深，直齿锥齿轮一般都是采用背锥渐开线建模，虽然背锥渐开线与球面渐开线非常接近且建模方便，但该建模方法总存在误差，当球面半径与齿轮模数之比越小，其误差就越大；轿车差速器直齿锥齿轮的球面半径与齿轮模数比值较小，其齿廓误差就很大，由此带来的传动比变化造成的振动和噪声就会很明显；当前，虽然差速器球面渐开线直齿锥齿