CN100414464C - 渐开线直齿圆锥齿轮修形方法 - Google Patents

渐开线直齿圆锥齿轮修形方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100414464C
CN100414464C CNB2006101246428A CN200610124642A CN100414464C CN 100414464 C CN100414464 C CN 100414464C CN B2006101246428 A CNB2006101246428 A CN B2006101246428A CN 200610124642 A CN200610124642 A CN 200610124642A CN 100414464 C CN100414464 C CN 100414464C
Authority
CN
China
Prior art keywords
gear
theoretical
teeth
involute
flank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2006101246428A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1932707A (zh
Inventor
夏巨谌
陈霞
胡国安
金俊松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongfeng Motor Fine Gear Factory
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
DONGFENG MOTOR FINE GEAR FACTORY
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DONGFENG MOTOR FINE GEAR FACTORY, Huazhong University of Science and Technology filed Critical DONGFENG MOTOR FINE GEAR FACTORY
Priority to CNB2006101246428A priority Critical patent/CN100414464C/zh
Publication of CN1932707A publication Critical patent/CN1932707A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100414464C publication Critical patent/CN100414464C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

渐开线直齿圆锥齿轮修形方法，属于齿轮的制造方法，克服现有技术的不足，直接通过数控机床加工出修形后的齿轮，不需要再对齿轮进行后续加工。其步骤是：采用三维造型CAD软件建立齿轮理论渐开线；确定齿向鼓形量和齿廓最大修形量；对共轭齿轮中的任意一个齿轮进行齿向修形，共轭齿轮中另一个齿轮齿向不修形；对上述共轭齿轮三维模型都进行齿廓修形；将修形三维齿轮模型转化为数控代码输入数控机床，由数控机床将毛坯直接加工。本发明可简化传统的圆锥齿轮加工成形方法，降低圆锥齿轮副啮合过程中的振动和噪声，同时减少载荷集中或者消除由于一对啮合的齿轮齿宽不等而造成的棱边效应。

Description

渐开线直齿圆锥齿轮修形方法
技术领域
本发明属于齿轮的制造方法，特别涉及渐开线直齿圆锥齿轮修形方法。
背景技术
常用标准齿轮的齿面为理论渐开线，在啮合时由于弹性变形或者局部弹性变形使得实际啮合齿面偏离了理论渐开线，由此导致产生振动和噪声；另外，由于齿轮副在加工和安装时无法避免产生误差，难以保证尺寸精度和安装精度，会导致齿轮副的啮合区域不处于齿面的中部，还有一对啮合的齿轮齿宽不等，产生棱边效应，也直接影响齿轮承载能力的提高和使用寿命。通过齿轮修形，将齿面的中部修成凸起形状，啮合区域就可以处于齿面的中部。
传统的直齿圆锥齿轮的加工方法主要是采用刨齿机通过机加工的方法得到的，或者是通过刨齿机加工出齿轮电极然后用电极来制造齿轮模具，最后将坯料在齿轮模具中采用锻造的方法来生产齿轮。刨齿机难以进行加工修形圆锥齿轮。上述方法都需要对加工完毕的齿轮再进行后续加工，才能实现修形。公开号CN1480291A的齿轮修形方法应用在直齿圆柱齿轮上，该方法是先加工出理论齿轮零件，然后采用滚、剃或者磨的方法在已加工出的零件的基础上进行修鼓。而公开号CN85102760B则是对已加工出的谐波齿轮零件进行电化学腐蚀修形。
公开号CN1614526的齿轮修形方法则是直接对通过数控机床加工出来修鼓后的齿轮，而不需要再对齿轮进行后续加工。这种方法在齿向方面是对2个齿轮都修鼓，这会给修鼓齿轮的加工带来极大的难度。齿廓修形是圆锥齿轮的背锥平面上用样条拟合的手段来修改理论渐开线，而没有采用理论渐开线，这对于模数小，外廓尺寸小的轿车直齿圆锥齿轮来说，不精确，并且修形方法复杂，也没有参数化。
发明内容
本发明提供一种渐开线直齿圆锥齿轮修形方法，克服现有技术的不足，直接通过数控机床加工出修形后的齿轮，而不需要再对齿轮进行后续加工。本发明齿向为等半径圆弧修形、齿廓为齿顶修形，即一个齿轮齿向修成等半径圆弧形状、齿廓为齿顶修形，相啮合的另一个齿轮齿向不修行、仅齿廓进行齿顶修形。
本发明的一种渐开线直齿圆锥齿轮修形方法，包括下述步骤：
(1)先采用三维造型软件建立两条球面半径不同的直齿圆锥齿轮的理论渐开线，作为大端理论渐开线和小端理论渐开线；
(2)确定齿向鼓形量和齿廓最大修形量：齿向鼓形量按ISO标准为10≤Cc≤40um，制造公差5um；按AGMA标准为5≤Cc≤25um，制造公差5um；
齿廓最大修形量为20～40um；
(3)共轭齿轮中的任意一个齿轮的理论轨迹线进行齿向修形，共轭齿轮中另一个齿轮齿向不修形；齿向修形齿轮的两条理论渐开线分别绕齿轮中心轴旋转，旋转方向是偏向轮齿实体，旋转角度根据齿向鼓形量来确定，然后将两条理论渐开线旋转后的曲线的起始端点连成等半径圆弧，作为扫描轨迹线，齿向鼓形量10～40um；
(4)修形齿轮的理论渐开线沿着扫描轨迹线进行可变截面扫描得到齿面，从而得到齿向修形齿轮三维模型；齿向未修形齿轮两条理论渐开线两个起始点连成直线为理论轨迹线，沿着理论轨迹线扫描得到直齿圆锥齿轮理论齿面，通过该理论齿面得到未修形齿轮的理论直齿圆锥齿轮三维模型；
(5)上述共轭齿轮三维模型都进行齿廓修形：即对共轭齿轮理论渐开线靠近齿顶进行修形，用分割点将每个齿轮的两条理论渐开线都分成两部份，分割点为双齿对啮合到单齿对啮合的转换点，靠近齿顶的曲线部分围绕分割点进行旋转，旋转方向偏向轮体，根据齿廓最大修形量确定旋转角度；用大端理论渐开线和小端理论渐开线靠近齿顶的曲线部分旋转后的曲线组成的面将齿轮实体向外面部分去掉，得到直齿圆锥齿轮的齿向修形和齿廓修形实体三维模型；
(6)修形三维齿轮模型转化为数控代码输入数控机床，由数控机床将毛坯直接加工成为修形后的齿轮、齿轮电极或者用于锻造成形的齿轮模具。
所述的渐开线直齿圆锥齿轮修形方法，其特征在于：所述理论渐开线是球面渐开线，其方程为：
Figure C20061012464200061
式中：l-齿轮起始半径；θ-基锥角；-啮合面上起始线段与瞬时回转轴之间的夹角，对于基圆锥上渐开线的始点
Figure C20061012464200063
为零；
用ISO标准时，对齿轮传动所述齿向鼓形量为10≤Cc≤25um，制造公差5um。
所述的渐开线直齿圆锥齿轮修形方法，其特征在于：所述三维造型软件为Pro/Engineer、UG或者CATIA。
本发明直接在三维造型软件中得到参数化修形的齿轮模型，只需要修改参数：鼓形量、齿廓最大修形量、分割点位置、球面半径、齿数等等，就可以生成修形的一对齿轮模型。在CAD造型软件中正确装配后，一对齿轮的齿面是相切的，说明模型是正确的，因为是直齿圆锥齿轮，一对啮合的齿轮的齿面是相切的。生成数控代码后通过数控机床加工出来的齿轮就已经是修形后的齿轮，而不需要再对齿轮进行后续加工，用于修形的渐开线直齿圆锥齿轮、齿轮电极和齿轮模具的加工成形，可以解决圆锥齿轮的啮合接触、噪声和震动降低等问题。
附图说明
图1为理论的渐开线和理论的扫描轨迹线。
图2表示用可变截面方法得到的理论齿面。
图3表示一对啮合齿轮齿向修形示意图。
图4表示理论渐开线上的点将其分成两部分。
图5为齿顶理论渐开线旋转示意图。
图6为齿轮齿顶修形放大示意图。
具体实施方式
如图1-图2所示，大端理论渐开线1，大端理论渐开线起始点2，小端理论渐开线4，小端理论渐开线起始点5，大端和小端理论渐开线同一方向起始点2、5连成的直线为理论轨迹线3，任意一条理论渐开线作为初始轨迹(Origin Trajectory)，另外一条理论渐开线作为控制轨迹(X-Trajectory)，用可变截面扫描方法得到理论齿面6。
如图3所示，对共轭齿轮中的任意一个齿轮的理论轨迹线进行齿向修形，共轭齿轮中另一个齿轮齿向不修形；齿向修形齿轮的两条理论渐开线分别绕齿轮中心轴11旋转，旋转方向是偏向轮齿实体，旋转角度根据齿向鼓形量来确定，然后将两条理论渐开线旋转后的曲线的起始端点连成等半径圆弧，作为扫描轨迹线，齿向鼓形量30～40um；该等半径圆弧曲线是扫描轨迹线8；鼓形量7；大端理论渐开线旋转的后的曲线9；小端理论渐开线旋转的后的曲线10；齿轮中心轴11；轮齿端面12；齿向切去的实体13。
如图4所示，以齿轮大端的理论渐开线1为例，用分割点14将每个齿轮的两条理论渐开线都分成两部份，分割点为双齿对啮合到单齿对啮合的转换点，如图5所示，理论渐开线分割点上面的部分15，理论渐开线分割点下面的部分16；靠近齿顶的曲线部分进行旋转，旋转方向偏向轮体，理论渐开线分割点上面的部分旋转后的曲线17，理论渐开线分割点上面的部分绕分割点旋转的角度18。如图6所示，用大端理论渐开线和小端理论渐开线靠近齿顶的曲线部分旋转后的曲线组成的面将齿轮实体向外面部分去掉，齿廓最大修形量19，修形法向长度20，得到直齿圆锥齿轮的齿向修形和齿廓修形实体三维模型。
以轿车差速器上所用的直齿圆锥齿轮为例，大齿轮齿数为14，小齿轮齿数为10；压力角为22.5°；起始半径为34mm；θ-基锥角：小齿轮为35.5377°，大齿轮为54.4623°；在三维造型CAD软件Pro/E中参数化建模。先进行齿向修形，齿向修鼓；然后进行齿廓修形，齿顶修廓。
以小齿轮齿向修鼓为齿廓修顶而大齿轮齿向不修形齿廓修顶，小齿轮大端球面渐开线方程为：
Figure C20061012464200081
小齿轮小端球面渐开线方程为：
Figure C20061012464200082
齿向修鼓：通过可变截面扫描方法得出齿面，扫描路径是等半径圆弧，齿向修形小齿轮的两条理论渐开线分别绕齿轮中心轴旋转，旋转方向是偏向轮齿实体，旋转角度根据齿向鼓形量来确定，齿向鼓形量取为20um。然后将两条理论渐开线旋转后的曲线的起始端点连成等半径圆弧，作为扫描轨迹线；该等半径圆弧曲线是扫描轨迹线。齿向不修形的大齿轮的扫描路径是一条直线。鼓形中心的确定，小齿轮修鼓的鼓形中心是选择在齿宽的中间；齿向修鼓的确定原则：最主要的目的是保证齿轮在最大啮合歪斜度的条件下互相啮合的轮齿不发生端点接触——相切而不相割，减少棱边效应；同时还应保证在不倾斜或少量倾斜的情况下，最大限度地减少单位齿长上的载荷。
齿廓修形：为便于齿廓修形，只需对一对共轭齿轮的齿顶修形。分割点为双齿对啮合到单齿对啮合的转换点，用大端理论渐开线上的分割点将其分成2段，靠近齿顶曲线绕着分割点旋转，旋转方向朝向轮齿，齿廓最大的修形量为30um；用小端理论渐开线上的分割点将其分成2段，靠近齿顶曲线绕着点旋转，旋转方向朝向轮齿，齿廓最大的修形量为30um；将靠近齿顶的旋转的两条曲线组成面将齿轮齿廓修形量切掉，从而得到齿向修形和齿廓修形的齿轮。
最后，将在三维造型软件中构造出完整的直齿圆锥齿轮修形图形，转化为数控代码输入到数控机床内，由数控机床将坯料直接加工成为修鼓后的齿轮、齿轮电极或者用于锻造成形的齿轮模具。

Claims (3)

1. 一种渐开线直齿圆锥齿轮修形方法，包括下述步骤：
(1)首先采用三维造型软件建立两条球面半径不同的直齿圆锥齿轮的理论渐开线，作为大端理论渐开线和小端理论渐开线；
(2)确定齿向鼓形量和齿廓最大修形量：齿向鼓形量按ISO标准为10≤Cc≤40um，制造公差5um；按AGMA标准为5≤Cc≤25um，制造公差5um；齿廓最大修形量为20～40um；
(3)对共轭齿轮中的任意一个齿轮的理论轨迹线进行齿向修形，共轭齿轮中另一个齿轮齿向不修形；齿向修形齿轮的两条理论渐开线分别绕齿轮中心轴旋转，旋转方向是偏向轮齿实体，旋转角度根据齿向鼓形量来确定，然后将两条理论渐开线旋转后的曲线的起始端点连成等半径圆弧，作为扫描轨迹线，齿向鼓形量30～40um；
(4)将修形齿轮的理论渐开线沿着扫描轨迹线进行可变截面扫描得到齿面，从而得到齿向修形齿轮三维模型；齿向未修形齿轮两条理论渐开线两个起始点连成直线为理论轨迹线，沿着理论轨迹线扫描得到直齿圆锥齿轮理论齿面，通过该理论齿面得到未修形齿轮的理论直齿圆锥齿轮三维模型；
(5)对上述共轭齿轮三维模型都进行齿廓修形：即对共轭齿轮理论渐开线靠近齿顶进行修形，用分割点将每个齿轮的两条理论渐开线都分成两部份，分割点为双齿对啮合到单齿对啮合的转换点，靠近齿顶的曲线部分围绕分割点进行旋转，旋转方向偏向轮体，根据齿廓最大修形量确定旋转角度；用大端理论渐开线和小端理论渐开线靠近齿顶的曲线部分旋转后的曲线组成的面将齿轮实体向外面部分去掉，得到直齿圆锥齿轮的齿向修形和齿廓修形实体三维模型；
(6)将修形三维齿轮模型转化为数控代码输入数控机床，由数控机床将毛坯直接加工成为修形后的齿轮、齿轮电极或者用于锻造成形的齿轮模具。
2. 如权利要求1所述的渐开线直齿圆锥齿轮修形方法，其特征在于：所述理论渐开线是球面渐开线，其方程为：
Figure C2006101246420003C1
式中：l-齿轮起始半径；θ-基锥角；
Figure C2006101246420003C2
-啮合面上起始线段与瞬时回转轴之间的夹角，对于基圆锥上渐开线的始点
Figure C2006101246420003C3
为零；
用ISO标准时，对齿轮传动所述齿向鼓形量为10≤Cc≤25um，制造公差5um。
3. 如权利要求1或2所述的渐开线直齿圆锥齿轮修形方法，其特征在于：所述三维造型软件为Pro/Engineer、UG或者CATIA。
CNB2006101246428A 2006-09-27 2006-09-27 渐开线直齿圆锥齿轮修形方法 Expired - Fee Related CN100414464C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006101246428A CN100414464C (zh) 2006-09-27 2006-09-27 渐开线直齿圆锥齿轮修形方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006101246428A CN100414464C (zh) 2006-09-27 2006-09-27 渐开线直齿圆锥齿轮修形方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1932707A CN1932707A (zh) 2007-03-21
CN100414464C true CN100414464C (zh) 2008-08-27

Family

ID=37878569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006101246428A Expired - Fee Related CN100414464C (zh) 2006-09-27 2006-09-27 渐开线直齿圆锥齿轮修形方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100414464C (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100462190C (zh) * 2007-04-06 2009-02-18 中国计量学院 钻夹头夹爪外螺纹的修形方法
CN101937211B (zh) * 2010-07-08 2012-06-27 济南大学 渐开线直齿圆锥齿轮修形方法
CN103034751B (zh) * 2012-11-09 2015-09-16 济南大学 一种便于实现参数化的渐开线直齿锥齿轮变曲率精确修鼓方法
CN103440371B (zh) * 2013-08-22 2016-02-24 江苏森威精锻有限公司 一种锻造齿廓修形方法
CN106704543B (zh) * 2016-12-05 2019-04-02 贵州群建精密机械有限公司 一种通过对发动机正时齿轮修形来降低发动机噪音的方法
CN108679196B (zh) * 2018-07-23 2020-10-16 江苏太平洋齿轮传动有限公司 一种球面渐开线直齿锥齿轮副及其齿廓修形方法
CN108775376A (zh) * 2018-07-23 2018-11-09 江苏太平洋齿轮传动有限公司 一种直齿锥齿轮副及其齿向修形方法
CN108953549B (zh) * 2018-08-01 2019-12-31 中南大学 直齿轮齿面的修形设计方法
CN109238200B (zh) * 2018-09-12 2021-04-27 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 一种检测锥齿轮根锥参数的方法
CN113798602B (zh) * 2021-09-26 2023-10-13 大连理工大学 一种基于大平面砂轮磨齿机齿廓鼓形修形齿的加工方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0953702A (ja) * 1995-06-05 1997-02-25 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 歯車設計方法，歯車および歯車測定方法
US20030207650A1 (en) * 2001-01-03 2003-11-06 Jie Tan Method for forming a grinding worm for forming a conical face gear that meshes with a conical involute pinion
CN1480291A (zh) * 2003-06-28 2004-03-10 贵州群建齿轮有限公司 渐开线齿轮的修形方法
CN1614526A (zh) * 2004-11-18 2005-05-11 华中科技大学 渐开线直齿圆锥齿轮的修形方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0953702A (ja) * 1995-06-05 1997-02-25 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 歯車設計方法，歯車および歯車測定方法
US20030207650A1 (en) * 2001-01-03 2003-11-06 Jie Tan Method for forming a grinding worm for forming a conical face gear that meshes with a conical involute pinion
CN1480291A (zh) * 2003-06-28 2004-03-10 贵州群建齿轮有限公司 渐开线齿轮的修形方法
CN1614526A (zh) * 2004-11-18 2005-05-11 华中科技大学 渐开线直齿圆锥齿轮的修形方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
利用Pro/E软件实现直齿圆柱齿轮的三维建模. 仇明侠，张治民，张宝红，冯再新.机械工程与自动化，第6期. 2004
利用Pro/E软件实现直齿圆柱齿轮的三维建模. 仇明侠，张治民，张宝红，冯再新.机械工程与自动化，第6期. 2004 *
直齿圆锥齿轮啮合过程数值模拟. 陈霞，夏巨谌，胡国安，程俊伟.机械设计，第23卷第4期. 2006
直齿圆锥齿轮啮合过程数值模拟. 陈霞，夏巨谌，胡国安，程俊伟.机械设计，第23卷第4期. 2006 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1932707A (zh) 2007-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100414464C (zh) 渐开线直齿圆锥齿轮修形方法
CN100468253C (zh) 渐开线直齿圆锥齿轮直接修形方法
JP4376938B2 (ja) コルヌ螺旋歯形歯車
CN103038548B (zh) 自由曲面齿轮
CN101937211B (zh) 渐开线直齿圆锥齿轮修形方法
CN1614526A (zh) 渐开线直齿圆锥齿轮的修形方法
CN105156637B (zh) 一种斜线齿面齿轮传动副及齿宽几何设计方法
JPH10507810A (ja) フェースギアを備えた円筒ピニオンのギアトランスミッション、該ギアトランスミッションに使用されるフェースギア、並びにフェースギアを製作するための方法及びツール
CN109482983A (zh) 一种展成法摆线齿锥齿轮的磨齿方法
CN112643143B (zh) 一种磨削面齿轮的鼓形蜗杆砂轮廓形设计方法
WO2010068412A1 (en) Hypoid gears with low shaft angles
CN109773279B (zh) 一种圆弧齿线齿轮加工方法
CN104816047A (zh) 一种面齿轮磨削刀具设计方法
CN106735612B (zh) 一种改善珩齿加工的方法
CN202239975U (zh) 磨前齿轮滚刀
CN113102842B (zh) 一种强力珩齿用珩磨轮的设计方法
US20040154423A1 (en) Advanced geometry of skew and straight bevel gears produced by forging
CN112123038B (zh) 一种插齿刀后刀面双参数单面成形磨削方法
CN109014440B (zh) 一种渐开线变厚齿轮插齿刀的成型方法
CN115270324A (zh) 冷挤压齿轮齿根建模方法
CN113486476B (zh) 一种磨削双圆弧谐波减速器刚轮插刀的砂轮齿廓设计方法
CN114769737A (zh) 一种少齿数齿轮成型磨削加工方法
CN114559112A (zh) 一种全工序法弧齿锥齿轮的设计方法
US20010055992A1 (en) Toothcoupling with face gear toothing
CN103394768B (zh) 倒锥花键直齿轮插齿刀及其设计方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: HUAZHONG SCIENCE & TECH. UNIV.; APPLICANT

Free format text: FORMER OWNER: HUAZHONG SCIENCE + TECH. UNIV.

Effective date: 20080104

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20080104

Address after: Hubei province Wuhan city Hongshan District Luoyu Road No. 1037 post encoding: 430074

Applicant after: Huazhong University of Science and Technology

Co-applicant after: Dongfeng Motor Fine Gear Factory

Address before: Hubei province Wuhan city Hongshan District Luoyu Road No. 1037 post encoding: 430074

Applicant before: Huazhong University of Science and Technology

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080827

Termination date: 20120927