CN103331494A - 一种相交轴变齿厚齿轮齿形误差分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相交轴变齿厚齿轮齿形误差分析方法，包括以下步骤：1）输入被制造的变齿厚齿轮原始参数，2）设定用于加工相交轴变齿厚齿轮的齿轮滚刀的初始压力角，3）计算变齿厚齿轮的啮合角及几何尺寸，4）再然后依次确定相交轴变齿厚齿轮是否发生根切，是否重合度小于1，是否齿顶变尖，以及是否发生渐开线干涉，5）计算变齿厚齿轮的齿形误差和变齿厚齿轮左右侧压力角，6）根据步骤5)计算出的数据，修改参数，直至变齿厚齿轮左右两侧压力角相等。本发明测量出变齿厚齿轮的原始参数，并给出修正后的滚刀压力角，使被加工齿轮的左右侧端面压力角相等。方便使用者定制齿轮滚刀来加工齿轮。

Description

一种相交轴变齿厚齿轮齿形误差分析方法

技术领域

本发明涉及机械加工制造领域，具体涉及一种相交轴变齿厚齿轮齿形误差分析方法，尤其是针对轴交角仅为2.18度的相交轴变齿厚齿轮齿形误差分析。

背景技术

根据国家标准，标准齿轮滚刀左右侧的法向压力角相等，均为20度，过去一直沿用此刀具加工相交轴变齿厚齿轮，则造成变齿厚齿轮左右侧端面压力角不相等、左右侧螺旋角度不相等的情况。如果将其实施相交轴啮合，存在着固有的啮合原理性误差。使用传统齿条形刀具无法消除此类误差。

随着工业技术的快速发展，在机械传动中出现了两轴貌似平行，实际轴交角极小，甚至只有几度的变齿厚齿轮传动。因此帮助企业确定变齿厚齿轮齿形误差，从而制订出齿形修正方法成了当务之急。

在企业中由于以前一直延用传统的齿条形刀具加工相交轴变齿厚齿轮，造成变齿厚齿轮左右侧端面压力角变化和不相等、左右侧螺旋角度不相等的情况，加之两个相交轴变齿厚齿轮不在同一平面内啮合，根据齿轮啮合原理，存在着固有齿形误差，此类传统加工方法无法修正齿形误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种相交轴变齿厚齿轮齿形误差分析方法，测量出变齿厚齿轮的原始参数，并给出修正后的滚刀压力角，使被加工齿轮的左右侧端面压力角相等。方便使用者定制齿轮滚刀来加工齿轮。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种相交轴变齿厚齿轮齿形误差分析方法，包括以下步骤：

1）向变齿厚齿轮参数输入单元输入被制造的变齿厚齿轮原始参数，

2）设定用于加工相交轴变齿厚齿轮的齿轮滚刀的初始压力角，

3）然后通过变齿厚齿轮参数计算单元计算变齿厚齿轮的啮合角及几何尺寸，

4）再然后通过啮合特性分析单元，依次确定相交轴变齿厚齿轮是否发生根切，是否重合度小于1，是否齿顶变尖，以及是否发生渐开线干涉，

5）步骤4）中确定的变齿厚齿轮同时满足以下条件，即变齿厚齿轮不发生根切，重合度不小于1，齿顶没有变尖，以及是没有发生渐开线干涉，

则利用齿形误差计算单元计算变齿厚齿轮的齿形误差和变齿厚齿轮左右侧压力角，

6）根据步骤5)计算出的变齿厚齿轮左右两侧压力角数据，判断相交轴变齿厚齿轮左右两侧压力角是否相等，如果不相等则返回步骤2）修改齿轮滚刀的压力角重新计算，直至变齿厚齿轮左右两侧压力角相等。

在本发明的一个优选实施例中，所述原始参数包括变齿厚齿轮的齿数、模数、螺旋角、轴交角以及变位系数。

在本发明的一个优选实施例中，所述几何尺寸包括左右侧压力角、分度圆直径、节圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径以及基圆直径。

在本发明的一个优选实施例中，步骤4）中，若发生根切，则返回变齿厚齿轮参数输入单元，修改变齿厚齿轮原始参数；

如若不发生根切，则确定是否重合度小于1，若重合度小于1则返回变齿厚齿轮参数输入单元，修改变齿厚齿轮原始参数；

如若重合度不小于1，则确定是否齿顶变尖，若齿顶变尖则返回变齿厚齿轮参数输入单元，修改变齿厚齿轮原始参数；

如若齿顶没有变尖，则确定是否发生渐开线干涉，若发生渐开线干涉则返回变齿厚齿轮参数输入单元，修改变齿厚齿轮原始参数；

如若没有发生渐开线干涉，则进入齿形误差计算单元。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明可根据变齿厚齿轮的原始参数（例如齿数、模数、变位系数、螺旋角度等）计算出齿形误差，并及时修正齿轮刀具参数，辅助企业根据变齿厚齿轮的齿形误差调整加工方案，具有一定实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一对互相啮合的相交轴变齿厚齿轮示意图；

图2是本发明变齿厚齿轮的端面非对称齿形示意图；

图3是本发明的流程图；

图4是本发明滚刀的法向齿形图；

图5是现有技术滚刀的法向齿形图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

一种相交轴变齿厚齿轮齿形误差分析系统，包括：

一变齿厚齿轮参数输入单元，用于输入变齿厚齿轮原始参数，

一变齿厚齿轮参数计算单元，计算前将变齿厚齿轮的滚刀的压力角度初定为一定角度，然后用于计算变齿厚齿轮的啮合角及几何尺寸，

一啮合特性分析单元，用于依次确定相交轴变齿厚齿轮是否发生根切，是否重合度小于1，是否齿顶变尖，以及是否发生渐开线干涉，

一齿形误差计算单元，用于计算相交轴变齿厚齿轮的齿形误差；

一变齿厚齿轮左右侧压力角计算单元，判断左右两侧压力角是否相等，如果不相等，则返回变齿厚齿轮参数计算单元，修改滚刀的压力角后重新计算，直至左右两侧压力角相等。

参照图1-图5，首先，本具体实施方式提供了一种相交轴变齿厚齿轮齿形误差分析方法，其包括以下步骤：

1）将被制造的所述相交轴变齿厚齿轮的参数（齿数、模数、螺旋角、轴交角、变位系数等）输入系统中；

2）设定用于加工相交轴变齿厚齿轮的齿轮滚刀的压力角为20度；

3）根据齿轮啮合理论，计算制造所述相交轴变齿厚齿轮的啮合角及几何尺寸等相关参数；

4）根据所述相交轴变齿厚齿轮的相关参数经计算后确定变齿厚齿轮无根切、重合度不小于1、无齿顶变尖、无渐开线干涉等现象；

5）在所述步骤（4）满足要求的前提下，计算相交轴变齿厚齿轮的齿形误差及左右两侧压力角；

6）根据所述步骤（5），判断相交轴变齿厚齿轮左右两侧压力角是否相等，如果不相等则返回步骤（2）修改齿轮滚刀的压力角重新计算，直至变齿厚齿轮左右两侧压力角相等。

其中，所述步骤3）中所述相交轴变齿厚齿轮的滚刀的相关参数包括左右侧压力角、左右侧齿顶圆弧半径和容屑槽深度。

所述相交轴变齿厚齿轮的模数等于6mm，齿数等于21，螺旋角等于11度，轴交角等于2.18度。

所述步骤3）设计得到的相交轴变齿厚齿轮为两个，这两个相交轴变齿厚齿轮大小相等，螺旋方向相反。

其次，如图1-图5所示，与现有技术中的滚刀不同的是，本具体实施方式提供了一种相交轴变齿厚齿轮齿形误差分析方法，经计算确定所述滚刀的切削刃由第一直线、第一圆弧、第二直线、第二圆弧、第三直线分别相切组成，所述第一直线与所述第二直线之间的夹角为110.1624度，所述第二直线与所述第三直线之间的夹角为109.8427度，所述第一圆弧的半径为2.28mm，所述第二圆弧的半径为2.28mm。

用于计算本发明所述齿形误差及刀具尺寸；这是一个技术难点，因为需要在保证变齿厚齿轮不发生根切、无齿顶变尖、无渐开线干涉、重合度不小于1等现象的前提下计算出齿形误差及修正齿形误差时所需要刀具的角度尺寸。我们的解决方法是：

首先计算出使用已有技术刀具所加工的变齿厚齿轮的左右侧齿形角度，如果左侧角度大于右侧角度，则我们设计使用左侧角度小于右侧角度的刀具。

其次将一对相交轴变齿厚齿轮的原始数据（齿数为21，模数为6mm，螺旋角为11度，两齿轮大小相等，但螺旋方向相反，轴交角为2.18度）输入系统，计算出本发明所述齿形误差及刀具的角度尺寸；

最后修改该刀具角度参数输入本发明，经计算变齿厚齿轮的齿形误差数据发现：

使用本发明的非对称刀具的压力角，最大齿形误差为20μ；而使用已有技术对称刀具的压力角，最大齿形误差为35μ。说明本发明的齿形误差分析软件对改善变齿厚齿轮的齿形不对称性是有效的。

以上内容显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种相交轴变齿厚齿轮齿形误差分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）向变齿厚齿轮参数输入单元输入被制造的变齿厚齿轮原始参数，

2）设定用于加工相交轴变齿厚齿轮的齿轮滚刀的初始压力角，

3）然后通过变齿厚齿轮参数计算单元计算变齿厚齿轮的啮合角及几何尺寸，

4）再然后通过啮合特性分析单元，依次确定相交轴变齿厚齿轮是否发生根切，是否重合度小于1，是否齿顶变尖，以及是否发生渐开线干涉，

5）步骤4）中确定的变齿厚齿轮同时满足以下条件，即变齿厚齿轮不发生根切，重合度不小于1，齿顶没有变尖，以及是没有发生渐开线干涉，

则利用齿形误差计算单元计算变齿厚齿轮的齿形误差和变齿厚齿轮左右侧压力角，

6）根据步骤5)计算出的变齿厚齿轮左右两侧压力角数据，判断相交轴变齿厚齿轮左右两侧压力角是否相等，如果不相等则返回步骤2）修改齿轮滚刀的压力角重新计算，直至变齿厚齿轮左右两侧压力角相等。

2.根据权利要求1所述的一种相交轴变齿厚齿轮齿形误差分析方法，其特征在于：所述原始参数包括变齿厚齿轮的齿数、模数、螺旋角、轴交角以及变位系数。

3.根据权利要求1所述的一种相交轴变齿厚齿轮齿形误差分析方法，其特征在于：所述几何尺寸包括左右侧压力角、分度圆直径、节圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径以及基圆直径。

4.根据权利要求1所述的一种相交轴变齿厚齿轮齿形误差分析方法，其特征在于：步骤4）中，若发生根切，则返回变齿厚齿轮参数输入单元，修改变齿厚齿轮原始参数；

如若不发生根切，则确定是否重合度小于1，若重合度小于1则返回变齿厚齿轮参数输入单元，修改变齿厚齿轮原始参数；

如若重合度不小于1，则确定是否齿顶变尖，若齿顶变尖则返回变齿厚齿轮参数输入单元，修改变齿厚齿轮原始参数；

如若齿顶没有变尖，则确定是否发生渐开线干涉，若发生渐开线干涉则返回变齿厚齿轮参数输入单元，修改变齿厚齿轮原始参数；

如若没有发生渐开线干涉，则进入齿形误差计算单元。

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