一种球面渐开线弧齿锥齿轮的修形方法.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CN107917176A(43)申请公布日2018.04.17(21)申请号201710981351.9(22)申请日2017.10.20(71)申请人淮阴工学院地址223003江苏省淮安市经济开发区枚乘东路1号(72)发明人吴海兵陈小岗许兆美(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224代理人董建林韩赛(51)Int.Cl.F16H55/08(2006.01)F16H55/17(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书4页说明书14页附图7页(54)发明名称一种球面渐开线弧齿锥齿轮的修形方法(57)摘要本发明公开了一种球面渐开线弧齿锥齿轮的修形方法，其特征在于：S1、建立球面渐开线弧齿螺旋锥齿轮副的数学模型；S2、推导得出一对啮合齿轮的凹面、凸面的齿面方程；S3、建立齿面在中心点处的切平面，并在该切平面上建立平面坐标系；S4、将齿面上的点投影到切平面上，获得投影点在切平面坐标系中的坐标；S5、将S4中的投影点坐标代入修形量方程，获得齿面上每个点的修形量；S6、将S2中齿面上的点沿着该点处齿面法向量向轮齿内部偏移；S7、将S6中偏移后的点云高次拟合成光顺面；S8、基于修形齿面建立弧齿锥齿轮的修形三维模型。本发明的有益效果是：可以获得非常光顺的修形齿面，并且实现了完全可控修形，有效保证了齿轮副的传动质量。CN107917176ACN107917176A权利要求书1/4页1.一种球面渐开线弧齿锥齿轮的修形方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、建立球面渐开线弧齿螺旋锥齿轮副啮合运动关系的数学模型；S2、根据S1中的数学模型得出一对啮合齿轮的凹面、凸面的齿面方程；S3、根据S2中的齿面方程，获得齿面中心点处的法向量，从而建立齿面在中心点处的切平面，并在该切平面上建立平面坐标系，坐标系原点为齿面中心点；S4、将齿面上的点投影到切平面上，获得投影点在切平面坐标系中的坐标；S5、将S4中的投影点坐标代入修形量方程，设定修形量方程中的参数获得齿面上每个点的修形量；S6、将S2中齿面上的点沿着该点处齿面法向量向轮齿内部偏移，偏移距离为S5中计算出的修形量；S7、将S6中偏移后的点云高次拟合成光顺面，即为修形后的齿面；S8、根据S7中的修形齿面，在三维软件中建立弧齿锥齿轮的三维实体修形模型，对模型进行切割处理，切割处理后的修形模型导入Hypermesh软件中建立TCA与LTCA有限元接触分析模型；S9、将有限元分析模型导入ANSYS软件中进行解算；对解算结果进行后处理后获得齿轮的啮合性能数据；若解算结果符合要求则修形结束，否则重复S5到S9。2.根据权利要求1所述的一种球面渐开线弧齿锥齿轮的修形方法，其特征在于：S2中，根据如下方法得到齿面方程：将圆切面绕着基圆锥做纯滚动的运动，等效转化为圆切面与基圆锥分别绕各自旋转轴旋转的运动，而圆切面与基圆锥之间依然保持纯滚动；圆切面内的圆弧线、圆切面、齿轮分别建立各自的坐标系，圆弧线的方程经过坐标转换后在齿轮坐标系中的方程即为齿面方程。3.根据权利要求2所述的一种球面渐开线弧齿锥齿轮的修形方法，其特征在于：S2中，按照小轮右旋、大轮左旋的情况分别建立齿面方程；右旋小轮的凹面齿面方程如下：式中：M2＝[xao_chan10zao_chan1]，r0为圆弧线半径，ψ为圆弧线上的点在圆弧线坐标系中的角度，φao1为圆弧线坐标系X轴与圆切面X轴的夹角，xao_chan1、0、zao_chan1为圆弧线坐标系原点在圆切面坐标系中的坐标，ζ为圆切面的旋转角，δb1为小轮的基锥角；右旋小轮的凸面齿面方程如下：2CN107917176A权利要求书2/4页式中：M2＝[xtu_chan10ztu_chan1]，r0为圆弧线半径，ψ为圆弧线上的点在圆弧线坐标系中的角度，φtu1为圆弧线坐标系X轴与圆切面X轴的夹角，xtu_chan1、0、ztu_chan1为圆弧线坐标系原点在圆切面坐标系中的坐标，ζ为圆切面的旋转角，δb1为小轮的基锥角；左旋大轮的凹面齿面方程如下：式中：M2＝[0yao_chan2zao_chan2]，r0为圆弧线半径，ψ为圆弧线上的点在圆弧线坐标系中的角度，φao2为圆弧线坐标系Z轴与圆切面Z轴的夹角，0、yao_chan2、zao_chan2为圆弧线坐标系原点在圆切面坐标系中的坐标，ζ为圆切面的旋转角，δb2为大轮的基锥角；左旋大轮的凸面齿面方程如下：式中：M2＝[0ytu_chan2ztu_chan2]，r0为圆弧线半径，ψ为圆弧线上的点在圆弧线坐标系中的角度，φtu2为圆弧线坐标系Z轴与圆切面Z轴的夹角，0、ytu_chan2、zao_chan2为圆弧3CN107917176A权利要求书3/4页