一种螺旋锥齿轮齿面接触分析方法.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CN107992698A(43)申请公布日2018.05.04(21)申请号201711329709.6(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.G06F17/50(2006.01)权利要求书3页说明书5页附图4页(54)发明名称一种螺旋锥齿轮齿面接触分析方法(57)摘要本发明公开一种螺旋锥齿轮齿面接触分析方法，以大轮为假想产形齿轮刀具，展成小轮基准齿面，根据小轮加工参数和直线刀刃的起始位置，确定工作齿面和过渡曲面的分界线，求出工作齿面范围内大轮的最小、最大的加工转角，进一步计算出瞬时接触线上所对应的小轮基准齿面和小轮齿面的坐标，获得两齿面间的间隙，以瞬时接触线上间隙最小点为接触点，当间隙小于0.00635mm时为有效接触点，获得近似的接触迹线，将所有的接触点最小间隙转换为角度单位，获得近似的传动误差。根据不同的几何条件，分为边缘接触和正常接触两种情况。该近似方法和传统的理论方法的结果非常接近，能够满足工程要求。CN107992698ACN107992698A权利要求书1/3页1.一种螺旋锥齿轮齿面接触分析方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据大轮加工参数，建立大轮齿面模型，以大轮为假想产形齿轮刀具，按照大、小轮的传动比关系，展成小轮基准齿面；(2)根据小轮加工参数，建立小轮齿面模型，根据直线刀刃的起始位置确定，工作齿面和过渡曲面的分界线，分别确定齿顶线、分界线和外锥线、内锥线的四个交点位置，结合步骤(1)的小轮基准齿面方程，求出小轮基准齿面的最小、最大加工转角；(3)在小轮基准齿面的旋转投影面上，对某大轮加工转角下的瞬时接触线进行离散化，得到离散点的位置参数，联立小轮基准齿面方程，获得离散点的齿面坐标；(4)根据步骤(3)得到离散点的位置参数，联立小轮齿面方程，获得对应离散点上小轮的齿面坐标；以小轮基准齿面上对应的离散点坐标为起点，以小轮齿面上对应的离散点坐标为终点，作这两个空间点的矢量，并沿着小轮基准齿面的法向方向投影，获得齿面相对修形量；(5)计算瞬时接触线上所有离散点的相对修形量，并求出最小值，则该点为近似的啮合接触点；将所有离散点的相对修形量减去最小值，得到在最小值点啮合时，其余离散点的间隙，当间隙小于变形量阈值时，则该离散点为有效接触点，有效接触点的连线为接触线；将所有啮合接触点的相对修形量转换为角度单位，得到齿轮副的传动误差；(6)步骤(5)得到边缘接触分析，根据具有最小修形量的离散点在旋转投影面的几何关系，判断该离散点是否在小轮齿顶或者大轮齿顶，若在大轮或者小轮的齿顶，则不进行接触线和传动误差的处理，最后得到接触分析的齿面印痕和传动误差。2.根据权利要求1所述的一种螺旋锥齿轮齿面接触分析方法，其特征在于，步骤(1)具体步骤如下：给定大轮加工参数，根据坐标变换和啮合原理，推导出大轮齿面Σ2的位置矢量r2＝r2(θ2,φ2)和法向矢量n2＝n2(θ2,φ2)，θ2，φ2为大轮的曲面坐标参数；根据插齿原理，以大轮齿面Σ2为假想齿轮刀具，按照滚比m12＝z1/z2加工出小轮基准齿面Σ10，z1、z2分别为小轮和大轮的齿数，其位置矢量和法向矢量为大轮刀具面Σ2的加工转角，小轮基准齿面Σ10的加工转角分别为小轮和大轮的初始加工转角。3.根据权利要求2所述的一种螺旋锥齿轮齿面接触分析方法，其特征在于，步骤(2)具体步骤如下：给定小轮加工参数，根据坐标变换和啮合原理，建立小轮齿面Σ1的位置矢量r1＝r1(θ1,φ1)和法向矢量n1＝n1(θ1,φ1)，θ1，φ1为小轮的曲面坐标参数；取小轮刀具直线刃的起始位置sp＝rf×(1-sinα1)/cosα1代入到小轮齿面Σ1的位置矢量中，求出小轮工作齿面和过渡曲面的分界线Lc，α1为刀具齿形角，rf为刀顶圆角半径；在小轮齿面的旋转投影面上，齿顶线La与内锥线Li、外锥线Lo的交点分别为J1(hj1,vj1)和J2(hj2,vj2)；分界线Lc与内锥线Li、外锥线Lo的交点分别为J3(hj3,vj3)和J4(hj4,vj4)；将这四个点与步骤(1)中小轮基准齿面Σ10的矢量方程r10联立求解非线性方程组，得到大轮刀具面Σ2的加工转角和取4.根据权利要求3所述的一种螺旋锥齿轮齿面接触分析方法，其特征在于，步骤(3)具2CN107992698A权利要求书2/3页体步骤如下：将大轮刀具面Σ2的加工转角分成n1等份，某一加工转角所对应的瞬时接触线为Lj，与四条直线Li、Lo、La和Lc及其延长线的交点依次为C1、C2、C3和C4，对其