CN113536483A - 一种渐开线齿轮参数的测算方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种渐开线齿轮参数的测算方法及其应用，该方法基于轮廓度检查仪对齿廓的精确测量，结合工程设计软件，直接准确地确定被测齿轮的模数﹑压力角﹑变位系数等基本参数，该方法测量精度高，实现简便，是一种实用的齿轮设计方法，也适用于渐开线花键的逆向设计。

Description

一种渐开线齿轮参数的测算方法及其应用
技术领域
本发明涉及齿轮测定技术领域，特别是一种渐开线齿轮参数的测算方法及其应用。
背景技术
齿轮传动具有精确度高、效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长等优点，因此广泛应用于各种机械结构中，若在使用过程中齿轮发生失效，一般需要更换新的齿轮，而对于一些年代比较久远的设备，当齿轮失效时，由于其技术资料缺失或者原厂家早已停止该种类型设备的生产等原因，往往不能及时的得到可供替换的齿轮工件，这样会导致一些价格昂贵的设备因为某一齿轮的失效而不能继续使用，给使用厂家造成很大的经济损失。如果能得到失效齿轮准确的各项参数，即可通过加工或向其他厂家咨询订购所需齿轮，可极大减小经济损失。
提出一种简捷实用的齿轮参数的测算方法，直接准确地确定被测齿轮的模数﹑压力角﹑变位系数等基本参数，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种简单便捷、实用性强的渐开线齿轮参数的测算方法及其应用。
为解决上述技术问题，本发明提供的渐开线齿轮参数的测算方法，包括如下步骤：
A、确定齿数：通过肉眼观察确定齿轮的齿数。
B、确定模数m和齿根圆直径R：使用轮廓度检查仪测量齿轮齿廓获得齿廓图，至少测量2个完整齿廓，分别为第一齿廓、第二齿廓；在齿廓图上做出与第一齿廓相切的线段AB，在第二齿廓上标出渐开线根部点C，测量渐开线根部点C到线段AB的垂直距离L，则模数m=L/3，获得的m值与齿轮模数标准值对照，取数值接近者，即为所求齿轮的模数m；直接用卡尺或千分尺测量齿根圆的直径R。
C、确定压力角：
（1）测量齿顶圆直径，如果是偶数齿，直接用卡尺或千分尺测量对称设置的齿尖之间的距离获得齿顶圆直径，如果是奇数齿，先测得齿轮中心轴孔的直径r，再将齿尖与齿轮的中心相连获得直线，测得齿尖至轴孔边缘的最短距离d，齿顶圆直径为r+2d；
（2）利用工程设计软件，按齿顶圆直径作圆获得齿顶圆，将轮廓度检查仪测量的数据导入并按齿顶拟和；
（3）计算齿轮分度圆直径Df=m*Z，m为模数，Z为齿数；
（4）过齿顶圆的圆心O按分度圆直径做圆获得分度圆，该分度圆与齿廓相交于E、F点，过E点作齿廓的切线EG，连接OE，量取线段OE与EG的夹角，即为齿轮分度圆上的压力角α。
D、确定齿轮的变位系数：量取分度圆与齿廓的两交点D、E之间的距离，即为分度圆上的齿厚S，按照齿厚计算公式：S=m*Z*sin{（π+4*x*tgα)/2*Z}，式中S为齿厚、m为模数、Z为齿数、x为变位系数，将已知的数值代入，计算出x值即可求出变位系数。
进一步，所述步骤C中，齿顶圆直径的数据至少测量三次，取其平均值作为齿顶圆直径，提高精度。
上述渐开线齿轮参数的测算方法的应用，将测算出的齿数、模数、压力角、变位系数、齿顶圆直径、齿根圆直径代入工程设计软件或测量软件中齿轮模块生成标准齿轮，将轮廓仪测量并按齿顶圆拟和的数据导入比对，修改变位系数，使其达到最佳，并确定齿根的形状，获得逆向研制的齿轮。
发明的技术效果：（1）本发明的渐开线齿轮参数的测算方法，相对于现有技术，提出了一种简捷实用的齿轮逆向设计方法，该方法基于轮廓度检查仪对齿廓的精确测量，结合工程设计软件，直接准确地确定被测齿轮的模数﹑压力角﹑变位系数等基本参数，该方法测量精度高，实现简便，是一种实用的齿轮设计方法，也适用于渐开线花键的逆向设计，特别对于模数小于0.5的齿轮设计优势明显。
附图说明
下面结合说明书附图对本发明作进一步详细说明：
图1是使用轮廓度检查仪测量获得的齿轮齿廓；
图2是图1中齿廓的局部放大图；
图3是奇数齿的齿轮测量齿顶圆直径时的示意图；
图4是利用工程设计软件获得的齿顶圆和齿廓示意图；
图5是压力角α的测量示意图。
图中：第一齿廓11，第二齿廓12，轴孔2，齿尖3，齿顶圆4，分度圆5。
具体实施方式
实施例1
本实施例的渐开线齿轮参数的测算方法包括如下步骤：
A、确定齿数：通过肉眼观察确定齿轮的齿数。
B、确定模数m和齿根圆直径R：使用德国马尔MarSurf LD130型号的轮廓度检查仪测量齿轮齿廓获得齿廓图，如图1所示，测量2个完整齿廓，分别为第一齿廓11、第二齿廓12；如图2所示，在齿廓图上做出与第一齿廓11相切的线段AB，在第二齿廓12上标出渐开线根部点C，测量渐开线根部点C到线段AB的垂直距离L，则模数m=L/3，获得的m值与齿轮模数标准值对照，取数值接近者，即为所求齿轮的模数m；直接用卡尺或千分尺测量齿根圆直径R。
C、确定压力角：
（1）测量齿顶圆直径，如果是偶数齿，直接用卡尺或千分尺测量对称设置的齿尖3之间的距离获得齿顶圆直径，如果是奇数齿，如图3所示，先测得齿轮中心轴孔2的直径r，再将齿尖3与齿轮的中心相连获得直线，测得齿尖3至轴孔2边缘的最短距离d，则齿顶圆直径为r+2d；齿顶圆直径的数据至少测量三次，取其平均值作为齿顶圆直径；
（2）利用工程设计软件，按齿顶圆直径作圆获得齿顶圆4，如图4所示，将轮廓度检查仪测量的数据导入并按齿顶拟和；
（3）计算齿轮分度圆直径Df=m*Z，m为模数，Z为齿数；
（4）过齿顶圆4的圆心O按分度圆直径做圆获得分度圆5，如图5所示，该分度圆5与第一齿廓11（或第二齿廓12）相交于E、F点，过E点作第一齿廓11的切线EG，连接OE，量取线段OE与EG的夹角，即为齿轮分度圆5上的压力角α。
D、确定齿轮的变位系数：量取分度圆5与第一齿廓11的两交点E、F之间的距离，即为分度圆上的齿厚S，按照齿厚计算公式：S=m*Z*sin{（π+4*x*tgα)/2*Z}，式中S为齿厚、m为模数、Z为齿数、x为变位系数，将已知的数值代入，计算出x值即可求出变位系数。
实施例2
如实施例1所述的渐开线齿轮参数的测算方法的应用，将实施例1测算出的齿数、模数、压力角、变位系数、齿顶圆直径、齿根圆直径代入工程设计软件或测量软件中齿轮模块生成标准齿轮，将轮廓仪测量并按齿顶圆拟和的数据导入比对，修改变位系数，使其达到最佳，并确定齿根的形状，可获得逆向研制的齿轮。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种渐开线齿轮参数的测算方法的应用，其特征在于，
该渐开线齿轮参数的测算方法，包括如下步骤：
A、确定齿数：通过肉眼观察确定齿轮的齿数；
B、确定模数m和齿根圆直径R：使用轮廓度检查仪测量齿轮齿廓获得齿廓图，至少测量2个完整齿廓，分别为第一齿廓、第二齿廓；在齿廓图上做出与第一齿廓相切的线段AB，在第二齿廓上标出渐开线根部点C，测量渐开线根部点C到线段AB的垂直距离L，则模数m=L/3，获得的m值与齿轮模数标准值对照，取数值接近者，即为所求齿轮的模数m；直接用卡尺或千分尺测量齿根圆的直径R；
C、确定压力角：
（1）测量齿顶圆直径，如果是偶数齿，直接用卡尺或千分尺测量对称设置的齿尖之间的距离获得齿顶圆直径，如果是奇数齿，先测得齿轮中心轴孔的直径r，再将齿尖与齿轮的中心相连获得直线，测得齿尖至轴孔边缘的最短距离d，齿顶圆直径为r+2d；
（2）利用工程设计软件，按齿顶圆直径作圆获得齿顶圆，将轮廓度检查仪测量的数据导入并按齿顶拟和；
（3）计算齿轮分度圆直径Df=m*Z，m为模数，Z为齿数；
（4）过齿顶圆的圆心O按分度圆直径做圆获得分度圆，该分度圆与齿廓相交于E、F点，过E点作齿廓的切线EG，连接OE，量取线段OE与EG的夹角，即为齿轮分度圆上的压力角α；
D、确定齿轮的变位系数：量取分度圆与齿廓的两交点E、F之间的距离，即为分度圆上的齿厚S，按照齿厚计算公式：S=m*Z*sin{（π+4*x*tgα)/2*Z}，式中S为齿厚、m为模数、Z为齿数、x为变位系数，将已知的数值代入，计算出x值即可求出变位系数；
该测算方法的应用：
将测算出的齿数、模数、压力角、变位系数、齿顶圆直径、齿根圆直径代入工程设计软件或测量软件中齿轮模块生成标准齿轮，将轮廓仪测量并按齿顶圆拟和的数据导入比对，修改变位系数，使其达到最佳，并确定齿根的形状，获得逆向研制的齿轮。
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