一种弧齿锥齿轮设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101865272A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101865272A(43)申请公布日2010.10.20(21)申请号201010216987.2(22)申请日2010.07.01(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人葛文杰王丽平杨开平马晓雪程静(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人王鲜凯(51)Int.Cl.F16H55/17(2006.01)F16H55/08(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图1页(54)发明名称一种弧齿锥齿轮设计方法(57)摘要本发明涉及一种弧齿锥齿轮设计方法，技术特征在于：以小弧齿锥齿轮齿数z为横坐标，大端端面模数mi为纵坐标建立坐标系，根据接触强度约束条件和弯曲强度约束条件，各绘制出一条满足其临界条件的齿数-模数曲线，这两条曲线上方的公共区域就是满足强度可靠性要求的可行域。在此基础上，标出特定齿数下齿轮的纵向重合度，那么在同时满足纵向重合度约束条件的可行域内，就有齿轮传动的最优解。接着绘出一条预设体积所对应的齿数-模数曲线，通过不断改变预设体积值，找到体积最小的离散最优解。本方法提出的齿轮可靠性优化方法突破了传统的可靠性优化方法，克服了现存优化方法的缺陷，是一种可应用于所有齿轮可靠性优化设计方法。CN1086527ACN101865272A权利要求书1/2页1.一种弧齿锥齿轮设计方法，其特征在于步骤如下：步骤1建立坐标系：以小弧齿锥齿轮齿数z为横坐标，横坐标零点z＝zmin，步距zstep＝1，终点z＝zmax；以大端端面模数mt为纵坐标，纵坐标零点mt＝1.5，步距小于等于0.25，但不为零，终点mt＝mtmax；所述zmin在12～20之间取值，zmax在30～50之间取值，mtmax大于mtmin；步骤2绘制曲线：绘制满足接触强度约束的齿数-模数曲线：步骤a1.根据齿轮传动的接触强度许用可靠度[RH]，查标准正态分布表获得对应的接触强度许用可靠度指标[βH]；所述的[RH]≤1；步骤b1.在横坐标零点z＝zmin坐标点，逐点计算mt＝i时的可靠度指标i为纵坐标上按照步距增加的模数坐标值；其中：根据齿轮设计手册得到该组参数下齿轮传动许用接触应力σHP和计算接触应力σH，并根据可靠性设计理论中的变异系数法确定σHP的均值和均方差以及σH的均值和均方差步骤c1.当βH＞[βH]时，得到坐标系中齿数和模数的交点；步骤d1.按照横坐标步距改变z值，重复步骤b1～步骤d1，直到z＝zmax终止；步骤e1.将步骤b～d得到的所有齿数和模数的交点连接得到满足接触强度约束的齿数-模数曲线；绘制满足弯曲强度约束的齿数-模数曲线：步骤a2.根据齿轮传动的弯曲强度许用可靠度[RFj]，查标准正态分布表获得对应的弯曲强度许用可靠度指标[βFj]；所述的[RFj]≤1；j＝1表示小弧齿锥齿轮，j＝2表示大弧齿锥齿轮；步骤b2.在横坐标零点z＝zmin坐标点，逐点计算mt＝i时的可靠度指标i为纵坐标上按照步距增加的模数坐标值；其中：根据齿轮设计手册得到该组参数下齿轮传动许用弯曲应力σFPj和计算弯曲应力σFj，并根据可靠性设计理论中的变异系数法确定σFPj的均值和均方差以及σFj的均值和均方差步骤c2.当βFj＞[βFj]时，得到坐标系中齿数和模数的交点；步骤d2.按照横坐标步距改变z值，重复步骤b2～步骤d2，直到z＝zmax终止；步骤e2.将步骤b～d得到的所有齿数和模数的交点连接得到满足弯曲强度约束的齿数-模数曲线；2CN101865272A权利要求书2/2页绘制纵向重合度曲线：步骤a3.从横坐标零点z＝zmin开始，按照步距增加齿数坐标值，计算坐标点的弧齿锥齿轮的纵向重合度其中：φR齿宽系数，βm为齿宽中点螺旋角，δ1为小弧齿锥齿轮的分锥角；步骤b3.当某点的纵向重合度εb＞1.3时，做一条经过该齿数横坐标点且与横坐标垂直的直线，得到纵向重合度曲线；当z＝zmax仍未得到纵向重合度εb＞1.3时终止计算；绘制齿轮传动体积曲线：步骤a3.在横坐标零点z＝zmin坐标点，逐点计算mt＝i时的弧齿锥齿轮传动的体积i为纵坐标上按照步距增加的模数坐标值；其中：da1为小锥齿轮大端齿顶圆直径，da2为大锥齿轮大端齿顶圆直径，Re为弧齿锥齿轮的外锥距，Rm为弧齿锥齿轮的中锥距；步骤b3.当|[T]-T|＜α时，得到坐标系中齿数和模数的交点；所述[T]为许用体积；α为允许误差，α＜0.05×[T]；步骤c3.按照横坐标步距改变z值，重复步骤a3～步骤c3，直到z＝zmax终止；步骤d3.将步骤3a～步骤3c得到的所有齿数和模数的交点连接得到齿轮体积[T]的齿数-模数曲线；步骤3确定弧齿锥齿的设计参