面齿轮插齿刀齿形设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101937482A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101937482A(43)申请公布日2011.01.05(21)申请号201010276947.7(22)申请日2010.09.08(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人王延忠吴灿辉龚康(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人成金玉(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图4页(54)发明名称面齿轮插齿刀齿形设计方法(57)摘要面齿轮插齿刀齿形结构确定方法，基于面齿轮插齿加工基本原理和面齿轮啮合传动基本原理，综合考虑不同插齿刀齿数对面齿轮加工尺寸的影响和对加工出的面齿轮传动啮合性能的影响，确定出合理的面齿轮插齿加工刀具齿数，根据与面齿轮啮合的小齿轮齿数确定出加工的面齿轮插齿刀结构。采用本发明确定的面齿轮插齿刀齿形结构加工的出的面齿轮有很好的传动性能，节约了后续为改进面齿轮啮合性能而修形面齿轮带来的费用，同时也提高了面齿轮加工效率。CN10937482ACCNN110193748201937483A权利要求书1/2页1.面齿轮插齿刀齿形结构确定方法，其特征在于实现步骤如下：(1)已知面齿轮齿数N2、面齿轮结构尺寸(即内外直径D1和D2)、小齿轮齿数N1、小齿轮模数m′、小齿轮压力角α′、小齿轮分度圆弧齿厚s′、小齿轮精度等级，根据点接触面齿轮传动原理和面齿轮与小齿轮为同一把刀具加工出来，确定出面齿轮插齿刀的齿数Ns范围为比小齿轮齿数N1多1～5个，插齿刀模数m、插齿刀压力角α、插齿刀分度圆弧齿厚s0分别与小齿轮模数m′、小齿轮压力角α′、小齿轮分度圆弧齿厚s′相等；(2)由步骤(1)中得到的插齿刀的齿数Ns、插齿刀模数m、插齿刀压力角α确定出面齿轮加工插齿刀齿面方程：其中，rbs为插齿刀渐开线基圆半径；uS为插齿刀齿面上一点的轴向参数；θos为插齿刀渐开线上一点的角度参数；θks为插齿刀渐开线齿面的参数；(3)由步骤(2)确定的插齿刀齿面方程和面齿轮传动原理以及插齿刀的旋转参数φs，得到面齿轮齿面方程：其中，φks＝φs±(θos+θks)，其中φ2为面齿轮旋转参数，x2，y2，z2分别代表为面齿轮齿面方程矢量的三个坐标值；利用面齿轮不发生齿根根切和齿顶变尖的界限坐标点(x2u，y2u，z2u)，分别确定出面齿轮的内外半径和即为面齿轮结构尺寸，其中，x2u、y2u为面齿轮不发生齿根根切的界限坐标点(x2u，y2u，z2u)中的x2、y2的值；为面齿轮不发生齿顶变尖的界限坐标点(x2u，y2u，z2u)中的x2、y2的值；(4)由步骤(3)所建立的面齿轮内外半径R1和R2计算公式，分别计算不同插齿刀齿数Ns所对应的面齿轮结构尺寸，并与要加工的面齿轮结构尺寸，即内外直径D1和D2比较，若D1≥2R1且D2≤2R2，则Ns满足要求，否则，弃之，从而重新确定插齿刀的齿数范围；(5)由步骤(1)的小齿轮齿数N1、插齿刀模数m、插齿刀压力角α确定出小齿轮齿面方程：其中，rb1为小齿轮渐开线基圆半径；u1为小齿轮齿面上一点的轴向参数；θo1为小齿轮渐开线上一点的角度参数；θk1为小齿轮渐2CCNN110193748201937483A权利要求书2/2页开线齿面的参数；(6)由步骤(5)确定的小齿轮齿面方程和步骤(3)确定的面齿轮齿面方程确定出面齿轮传动接触区的长半轴和短半轴以及长半轴的方向角度其中，和分别为小齿轮和面齿轮的两个主曲率，σ为小齿轮主曲率和面齿轮主曲率所决定的主方向之间夹角，δ为接触分析的弹性压缩变形量；(7)由步骤(6)确定的面齿轮传动接触区长短半轴a、b和方向角度σ1，分别计算不同插齿刀齿数Ns对应的接触区的长短半轴a、b和方向角度σ1，依据面齿轮传动避免发生边缘接触原则，即若接触区域部分超过齿面区域，则Ns不满足要求，弃之；反之，满足要求，从而重新确定出插齿刀齿数Ns范围；(8)将步骤(7)确定的插齿刀齿数范围和步骤(4)确定的齿数范围进行综合考虑，即取两者Ns范围交叉部分且以传动接触区域分布在齿面区域上最大的原则，确定出插齿刀齿数；(9)由步骤(1)确定的插齿刀分度圆弧齿厚s0、插齿刀模数m，插齿刀压力角α和小齿轮精度等级及由步骤(8)确定的插齿刀的齿数，根据国标中插齿刀设计标准确定出面齿轮插齿刀齿形具体结构尺寸，按照得到面齿轮插齿刀齿形具体结构尺寸即可加工出面齿轮插齿刀。2.根据权利要求1所述的面齿轮插齿刀齿形结构确定方法，其特征在于：所述步骤(6)中接触分析的弹性压缩变形量δ取为0.00625mm。3.根据权利要求1所述的面齿轮插齿刀齿形结构确定方法，其特征在于：所述步骤(8)中传动接触区域分布在