一种螺旋锥齿轮齿根干涉检验方法.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CN108120596A(43)申请公布日2018.06.05(21)申请号201711332595.0(22)申请日2017.12.13(71)申请人长安大学地址710064陕西省西安市南二环中段33号(72)发明人苏进展陈广艳常乐浩刘永生贺朝霞(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人张弘(51)Int.Cl.G01M13/02(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图3页(54)发明名称一种螺旋锥齿轮齿根干涉检验方法(57)摘要本发明公开一种螺旋锥齿轮齿根干涉的检验方法，由几何参数计算出轮齿的内锥齿顶高、内锥齿根高、设计齿根线和设计分界线，确定各几何要素的位置关系；给定齿轮副的机床调整参数和刀具参数，确定实际齿根线和实际分界线。根据齿轮副在大轮、小轮齿顶啮合的几何条件，求得啮入点和啮出点的小轮转角，将整个啮合过程离散化，对所有小轮转角进行齿面接触分析，将当前轮齿的齿顶线变换到配对齿轮上，得到齿顶投影线，对齿顶投影线进行离散化，得到齿根干涉的潜在点，进一步建立齿根干涉模型，由法向距离判断是否发生干涉，重复上述过程得到齿根干涉区。该方法能够检验出因刀具圆角过大或者机床参数设置不合理而产生的齿根干涉，确定实际的过渡曲面和工作齿面的分界线以及齿根干涉区域。CN108120596ACN108120596A权利要求书1/3页1.一种螺旋锥齿轮齿根干涉的检验方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)由螺旋锥齿轮副的基本参数，计算出齿轮副的内锥齿顶高、内锥齿根高、设计齿根线Γf和设计分界线Γc；并将这些轮廓要素表示在轮齿的旋转投影面上，确定各几何要素的相对位置关系；(2)根据锥齿轮副的机床调整参数和刀具参数，借助齿轮空间啮合原理和坐标变换，推导出齿根过渡曲面方程，确定实际齿根线Lf和实际分界线Lc，并表示在轮齿的旋转投影面上；(3)根据在大轮齿顶上接触的几何条件，借助轮齿接触分析模型，求得啮入点的小轮转角同样，由在小轮齿顶上接触的几何条件和轮齿接触分析模型，求得啮出点的小轮转角(4)将齿轮副的整个啮合过程离散为对某一瞬时的小轮转角进行齿面接触分析，将当前轮齿的齿顶线变换La到配对齿轮上，并表示在旋转投影面上，得到齿顶投影线La′；(5)对齿顶投影线La′进行离散化，若离散点在实际分界线之下，则该点为齿根干涉的潜在点，需要进一步判断；若在实际分界线之上，则该点不会发生齿根干涉；(6)建立齿根干涉模型，若潜在点到齿根的法向距离大于零，则不会发生齿根干涉；若法向距离小于零，则为齿根干涉点；在固定坐标系中，齿顶线的位置矢量表示为rha，齿根过渡曲面的位置矢量和法向矢量分别为rhf和nhf，求解非线性方程rha-rhf-λnhf＝0中λ的值；若λ<0，说明发生干涉，若λ>0说明不发生干涉；(7)对每个小轮的离散转角进行齿面接触分析，根据步骤(4)-(6)求出所有的干涉点，则一系列的干涉点就形成齿根干涉区，进一步可根据λ的大小判断干涉程度。2.根据权利要求1所述的一种螺旋锥齿轮齿根干涉的检验方法，其特征在于，步骤(2)中，确定大、小轮实际分界线具体步骤如下：借助齿轮啮合原理和齐次坐标变换，推导出小轮工作齿面的位置矢量和法向矢量以及小轮齿根过渡曲面的位置矢量和法向矢量当小轮刀盘位置参数λ1＝0表示刀顶圆角最低点，切削出小轮的实际齿根线，将其投影到小轮旋转投影面上，得到小轮实际齿根线Lf1；当λ1＝0.5π-α1表示刀顶圆角最高点，切削出工作齿面和过渡曲面的分界线，将其投影到旋转小轮旋转投影面上，得到小轮实际分界线Lc1；同理，借助齿轮啮合原理和齐次坐标变换，推导出大轮工作齿面的位置矢量和法向矢量以及大轮齿根过渡曲面的位置矢量和法向矢量当大轮刀盘参数λ2＝0表示刀顶圆角最低点，切削出大轮的实际齿根线Lf2；当λ2＝π-α2表示刀顶圆角最高点，就得到大轮工作齿面和过渡曲面的分界线Lc2。3.根据权利要求1所述的一种螺旋锥齿轮齿根干涉的检验方法，其特征在于，步骤(3)中，确定小轮啮入、啮出转角具体步骤如下：大轮齿顶进入啮合的几何条件为接触点在大轮齿顶线上，需满足：2CN108120596A权利要求书2/3页v2-ha2-tgθa2(h2-Re2)＝0(1)式中，经过坐标变换后，将小轮的位置矢量和法向矢量表示在啮合坐标系Sh中，分别为同理，在啮合坐标系Sh中，大轮的位置矢量和法向矢量分别为根据两齿面连续接触相切的条件：求解由式(1)和(2)组成的方程组，获得小轮的啮入转角同样，小轮齿顶退出啮合的几何条件为接触点在小轮齿顶上，需满足：v1-ha1-tgθa1(h1-Re1)＝0(3)式中，求解由(2)和(3)组成的方程组，获得小轮的啮出转角4.根据权利要求3所述的一