漸開線直齒圓錐齒輪修形方法技術

漸開線直齒圓錐齒輪修形方法，屬于齒輪的制造方法，克服現有技術的不足，直接通過數控機床加工出修形后的齒輪，不需要再對齒輪進行后續加工。其步驟是：采用三維造型ＣＡＤ軟件建立齒輪理論漸開線；確定齒向鼓形量和齒廓最大修形量；對共軛齒輪中的任意一個齒輪進行齒向修形，共軛齒輪中另一個齒輪齒向不修形；對上述共軛齒輪三維模型都進行齒廓修形；將修形三維齒輪模型轉化為數控代碼輸入數控機床，由數控機床將毛坯直接加工。本發明專利技術可簡化傳統的圓錐齒輪加工成形方法，降低圓錐齒輪副嚙合過程中的振動和噪聲，同時減少載荷集中或者消除由于一對嚙合的齒輪齒寬不等而造成的棱邊效應。

Modification method of involute straight bevel gear

The utility model relates to an involute straight tooth bevel gear modification method, belonging to the manufacturing method of gear, and overcomes the shortcomings of the prior art, and directly processes the modified gear through the numerical control machine tool, and does not need to further process the gear. The steps are: using 3D modeling software CAD to establish the theory of involute gear; to determine the tooth drum quantity and the tooth profile of the maximum amount of modification; for arbitrary conjugate gear in a gear tooth modification, conjugate gear to another gear to the modification of 3D model; the conjugate gears are the tooth profile modification; the modification of 3D model into NC code input gear CNC machine tools, CNC machine tools can be directly processed by blank. The invention can simplify the traditional forming method of bevel gear processing, reduce vibration and noise in the meshing process of a cone gear pair, and reduce or eliminate the load concentration caused by a pair of meshing gear tooth width ranging from the edge effect.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于齒輪的制造方法，特別涉及。
技術介紹
常用標準齒輪的齒面為理論漸開線，在嚙合時由于彈性變形或者局部彈性變形使得實際嚙合齒面偏離了理論漸開線，由此導致產生振動和噪聲；另外，由于齒輪副在加工和安裝時無法避免產生誤差，難以保證尺寸精度和安裝精度，會導致齒輪副的嚙合區域不處于齒面的中部，還有一對嚙合的齒輪齒寬不等，產生棱邊效應，也直接影響齒輪承載能力的提高和使用壽命。通過齒輪修形，將齒面的中部修成凸起形狀，嚙合區域就可以處于齒面的中部。傳統的直齒圓錐齒輪的加工方法主要是采用刨齒機通過機加工的方法得到的，或者是通過刨齒機加工出齒輪電極然后用電極來制造齒輪模具，最后將坯料在齒輪模具中采用鍛造的方法來生產齒輪。刨齒機難以進行加工修形圓錐齒輪。上述方法都需要對加工完畢的齒輪再進行后續加工，才能實現修形。公開號CN1480291A的齒輪修形方法應用在直齒圓柱齒輪上，該方法是先加工出理論齒輪零件，然后采用滾、剃或者磨的方法在已加工出的零件的基礎上進行修鼓。而公開號CN85102760B則是對已加工出的諧波齒輪零件進行電化學腐蝕修形。公開號CN1614526的齒輪修形方法則是直接對通過數控機床加工出來修鼓后的齒輪，而不需要再對齒輪進行后續加工。這種方法在齒向方面是對2個齒輪都修鼓，這會給修鼓齒輪的加工帶來極大的難度。齒廓修形是圓錐齒輪的背錐平面上用樣條擬合的手段來修改理論漸開線，而沒有采用理論漸開線，這對于模數小，外廓尺寸小的轎車直齒圓錐齒輪來說，不精確，并且修形方法復雜，也沒有參數化。
技術實現思路
本專利技術提供一種，克服現有技術的不足，直接通過數控機床加工出修形后的齒輪，而不需要再對齒輪進行后續加工。本專利技術齒向為等半徑圓弧修形、齒廓為齒頂修形，即一個齒輪齒向修成等半徑圓弧形狀、齒廓為齒頂修形，相嚙合的另一個齒輪齒向不修行、僅齒廓進行齒頂修形。本專利技術的一種，包括下述步驟(1)先采用三維造型軟件建立兩條球面半徑不同的直齒圓錐齒輪的理論漸開線，作為大端理論漸開線和小端理論漸開線；(2)確定齒向鼓形量和齒廓最大修形量齒向鼓形量按ISO標準為10≤Cc≤40um，制造公差5um；按AGMA標準為5≤Cc≤25um，制造公差5um；齒廓最大修形量為20～40um；(3)共軛齒輪中的任意一個齒輪的理論軌跡線進行齒向修形，共軛齒輪中另一個齒輪齒向不修形；齒向修形齒輪的兩條理論漸開線分別繞齒輪中心軸旋轉，旋轉方向是偏向輪齒實體，旋轉角度根據齒向鼓形量來確定，然后將兩條理論漸開線旋轉后的曲線的起始端點連成等半徑圓弧，作為掃描軌跡線，齒向鼓形量10～40um；(4)修形齒輪的理論漸開線沿著掃描軌跡線進行可變截面掃描得到齒面，從而得到齒向修形齒輪三維模型；齒向未修形齒輪兩條理論漸開線兩個起始點連成直線為理論軌跡線，沿著理論軌跡線掃描得到直齒圓錐齒輪理論齒面，通過該理論齒面得到未修形齒輪的理論直齒圓錐齒輪三維模型；(5)上述共軛齒輪三維模型都進行齒廓修形即對共軛齒輪理論漸開線靠近齒頂進行修形，用分割點將每個齒輪的兩條理論漸開線都分成兩部份，分割點為雙齒對嚙合到單齒對嚙合的轉換點，靠近齒頂的曲線部分圍繞分割點進行旋轉，旋轉方向偏向輪體，根據齒廓最大修形量確定旋轉角度；用大端理論漸開線和小端理論漸開線靠近齒頂的曲線部分旋轉后的曲線組成的面將齒輪實體向外面部分去掉，得到直齒圓錐齒輪的齒向修形和齒廓修形實體三維模型；(6)修形三維齒輪模型轉化為數控代碼輸入數控機床，由數控機床將毛坯直接加工成為修形后的齒輪、齒輪電極或者用于鍛造成形的齒輪模具。所述的，其特征在于所述理論漸開線是球面漸開線，其方程為 式中l-齒輪起始半徑；θ-基錐角；-嚙合面上起始線段與瞬時回轉軸之間的夾角，對于基圓錐上漸開線的始點為零；用ISO標準時，對高精度，高可靠性的高速動力齒輪傳動所述齒向鼓形量為10≤Cc≤25um，制造公差5um。所述的，其特征在于所述三維造型CAD軟件為Pro/Engineer、UG或者CATIA。本專利技術直接在三維造型軟件中得到參數化修形的齒輪模型，只需要修改參數鼓形量、齒廓最大修形量、分割點位置、球面半徑、齒數等等，就可以生成修形的一對齒輪模型。在CAD造型軟件中正確裝配后，一對齒輪的齒面是相切的，說明模型是正確的，因為是直齒圓錐齒輪，一對嚙合的齒輪的齒面是相切的。生成數控代碼后通過數控機床加工出來的齒輪就已經是修形后的齒輪，而不需要再對齒輪進行后續加工，用于修形的漸開線直齒圓錐齒輪、齒輪電極和齒輪模具的加工成形，可以解決圓錐齒輪的嚙合接觸、噪聲和震動降低等問題。附圖說明圖1為理論的漸開線和理論的掃描軌跡線。圖2表示用可變截面方法得到的理論齒面。圖3表示一對嚙合齒輪齒向修形示意圖。圖4表示理論漸開線上的點將其分成兩部分。圖5為齒頂理論漸開線旋轉示意圖。圖6為齒輪齒頂修形放大示意圖。具體實施例方式如圖1-圖2所示，大端理論漸開線1，大端理論漸開線起始點2，小端理論漸開線4，小端理論漸開線起始點5，大端和小端理論漸開線同一方向起始點2、5連成的直線為理論軌跡線3，任意一條理論漸開線作為初始軌跡(Origin Trajectory)，另外一條理論漸開線作為控制軌跡(X-Trajectory)，用可變截面掃描方法得到理論齒面6。如圖3所示，對共軛齒輪中的任意一個齒輪的理論軌跡線進行齒向修形，共軛齒輪中另一個齒輪齒向不修形；齒向修形齒輪的兩條理論漸開線分別繞齒輪中心軸11旋轉，旋轉方向是偏向輪齒實體，旋轉角度根據齒向鼓形量來確定，然后將兩條理論漸開線旋轉后的曲線的起始端點連成等半徑圓弧，作為掃描軌跡線，齒向鼓形量30～40um；該等半徑圓弧曲線是掃描軌跡線8；鼓形量7；大端理論漸開線旋轉的后的曲線9；小端理論漸開線旋轉的后的曲線10；齒輪中心軸11；輪齒端面12；齒向切去的實體13。如圖4所示，以齒輪大端的理論漸開線1為例，用分割點14將每個齒輪的兩條理論漸開線都分成兩部份，分割點為雙齒對嚙合到單齒對嚙合的轉換點，如圖5所示，理論漸開線分割點上面的部分15，理論漸開線分割點下面的部分16；靠近齒頂的曲線部分進行旋轉，旋轉方向偏向輪體，理論漸開線分割點上面的部分旋轉后的曲線17，理論漸開線分割點上面的部分繞分割點旋轉的角度18。如圖6所示，用大端理論漸開線和小端理論漸開線靠近齒頂的曲線部分旋轉后的曲線組成的面將齒輪實體向外面部分去掉，齒廓最大修形量19，修形法向長度20，得到直齒圓錐齒輪的齒向修形和齒廓修形實體三維模型。以轎車差速器上所用的直齒圓錐齒輪為例，大齒輪齒數為14，小齒輪齒數為10；壓力角為22.5°；起始半徑為34mm；θ-基錐角小齒輪為35.5377°，大齒輪為54.4623°；在三維造型CAD軟件Pro/E中參數化建模。先進行齒向修形，齒向修鼓；然后進行齒廓修形，齒頂修廓。以小齒輪齒向修鼓為齒廓修頂而大齒輪齒向不修形齒廓修頂，小齒輪大端球面漸開線方程為 小齒輪小端球面漸開線方程為 齒向修鼓通過可變截面掃描方法得出齒面，掃描路徑是等半徑圓弧，齒向修形小齒輪的兩條理論漸開線分別繞齒輪中心軸旋轉，旋轉方向是偏向輪齒實體，旋轉角度根據齒向鼓形量來確定，齒向鼓形量取為20um。然后將兩條理論漸開線旋轉后的曲線的起始端點連成等半徑圓弧本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種漸開線直齒圓錐齒輪修形方法，包括下述步驟：　　　　（１）首先采用三維造型軟件建立兩條球面半徑不同的直齒圓錐齒輪的理論漸開線，作為大端理論漸開線和小端理論漸開線；　　　　（２）確定齒向鼓形量和齒廓最大修形量：齒向鼓形量按ＩＳＯ標準為１０≤Ｃ↓［ｃ］≤４０ｕｍ，制造公差５ｕｍ；按ＡＧＭＡ標準為５≤Ｃ↓［ｃ］≤２５ｕｍ，制造公差５ｕｍ；　　　　齒廓最大修形量為２０～４０ｕｍ；　　　　（３）對共軛齒輪中的任意一個齒輪的理論軌跡線進行齒向修形，共軛齒輪中另一個齒輪齒向不修形；齒向修形齒輪的兩條理論漸開線分別繞齒輪中心軸旋轉，旋轉方向是偏向輪齒實體，旋轉角度根據齒向鼓形量來確定，然后將兩條理論漸開線旋轉后的曲線的起始端點連成等半徑圓弧，作為掃描軌跡線，齒向鼓形量３０～４０ｕｍ；　　　　（４）將修形齒輪的理論漸開線沿著掃描軌跡線進行可變截面掃描得到齒面，從而得到齒向修形齒輪三維模型；齒向未修形齒輪兩條理論漸開線兩個起始點連成直線為理論軌跡線，沿著理論軌跡線掃描得到直齒圓錐齒輪理論齒面，通過該理論齒面得到未修形齒輪的理論直齒圓錐齒輪三維模型；　　　　（５）對上述共軛齒輪三維模型都進行齒廓修形：即對共軛齒輪理論漸開線靠近齒頂進行修形，用分割點將每個齒輪的兩條理論漸開線都分成兩部份，分割點為雙齒對嚙合到單齒對嚙合的轉換點，靠近齒頂的曲線部分圍繞分割點進行旋轉，旋轉方向偏向輪體，根據齒廓最大修形量確定旋轉角度；用大端理論漸開線和小端理論漸開線靠近齒頂的曲線部分旋轉后的曲線組成的面將齒輪實體向外面部分去掉，得到直齒圓錐齒輪的齒向修形和齒廓修形實體三維模型；　　　　（６）將修形三維齒輪模型轉化為數控代碼輸入數控機床，由數控機床將毛坯直接加工成為修形后的齒輪、齒輪電極或者用于鍛造成形的齒輪模具。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：夏巨諶，陳霞，胡國安，金俊松，
申請(專利權)人：華中科技大學，東風汽車精工齒輪廠，
類型：發明
國別省市：83[中國|武漢]