漸開線直齒圓錐齒輪的修形方法技術

漸開線直齒圓錐齒輪的修形方法，屬于齒輪的制造方法，不需對齒輪進行后續加工，直接加工出修鼓后的齒輪。采用三維造型ＣＡＤ軟件建立齒輪理論漸開線和掃描軌跡線；采用塑性理論分析結合有限元數值模擬方法計算齒輪齒面變形、確定需要的修形量；對理論漸開線完成齒廓修形；對掃描軌跡線完成齒向修形；將修形后的漸開線和掃描軌跡線構造修鼓齒輪模型；也可先按理論值完成齒輪三維造型，再對該模型進行齒廓和齒向修鼓，構造修鼓齒輪模型。將修鼓齒輪模型轉化為數控代碼輸入到數控機床內，將坯料直接加工成為修鼓后的齒輪、齒輪電極或者用于鍛造成形的齒輪模具。本發明專利技術可以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噪聲和振動。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于齒輪的制造方法，特別涉及直齒圓錐齒輪的成形。
技術介紹
常用的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塑性變形使得實際嚙合齒面偏離了理論漸開線，由此導致產生噪聲和振動；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。通過齒輪修形的方法，可以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。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齒輪零件的基礎上進行修鼓。而專利CN85102760B則是對已加工出的諧波齒輪零件進行電化學腐蝕修形。傳統的直齒圓錐齒輪的加工方法主要是通過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，刨齒機難以進行圓錐齒輪的修形。上述方法都需要對加工完畢的齒輪再進行后續加工。
技術實現思路
本專利技術提供一種，直接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。本專利技術的一種，順序包括下述步驟 (1)首先采用三維造型CAD軟件(如Pro/E、UG等)建立漸開線直齒圓錐齒輪的理論漸開線和理論掃描軌跡線；(2)采用塑性理論分析結合有限元數值模擬方法，計算出漸開線直齒圓錐齒輪嚙合時每一個錐齒輪的齒面變形，從而確定需要的齒廓和齒向修形量；(3)采用三維造型CAD軟件修改所述齒輪的理論漸開線，使曲線的一端或者兩端產生等同于齒廓修形量的偏移，完成齒廓上的修形；(4)接著對所述齒輪的掃描軌跡線進行修形，在CAD軟件中改變該掃描軌跡線的控制點位置，使之變成為中間向外凸的軌跡曲線，外凸量等同于齒向修形量，完成齒向的修形；(5)將修形后齒輪的漸開線沿著修形后齒輪的掃描軌跡線進行掃描得到修形的齒面，該齒面呈現中部凸出形狀；通過該齒面構造出完整的修鼓齒輪模型；(6)將修鼓齒輪模型轉化為數控代碼輸入數控機床，由數控機床將坯料直接加工成為修鼓后的齒輪、齒輪電極或者用于鍛造成形的齒輪模具。本專利技術的又一種，順序包括下述步驟(1)首先采用三維造型CAD軟件建立漸開線直齒圓錐齒輪的理論漸開線和理論掃描軌跡線；(2)將齒輪的理論漸開線沿著齒輪的理論掃描軌跡線進行掃描得到理論的齒面，通過該齒面構造出完整的理論齒輪模型；采用塑性理論分析結合有限元數值模擬方法，計算出漸開線直齒圓錐齒輪嚙合時每一個錐齒輪的齒面變形，從而確定需要的齒廓修形量和齒向修形量；(3)用三維造型CAD軟件對所述齒輪的理論模型進行齒廓和齒向的剪切，剪切量的大小分別為齒廓修形量和齒向修形量，得到修鼓的齒輪模型；(4)將修鼓齒輪模型轉化為數控代碼輸入數控機床，由數控機床將坯料直接加工成為修鼓后的齒輪、齒輪電極或者用于鍛造成形的齒輪模具。本專利技術直接在三維造型軟件中得到修鼓的齒輪模型，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鼓后的齒輪，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、噪聲和振動降低等問題。具體實施例方式以轎車差速器上所用的直齒圓錐齒輪為例，首先將理論漸開線的方程輸入到三維造型CAD軟件Pro/E中生成直齒圓錐齒輪的理論漸開線，并通過連接漸開線的球心與漸開線上的點來得到理論掃描軌跡線。然后采用塑性理論分析結合有限元數值模擬的方法，計算出嚙合時每一個錐齒輪的齒面變形，從而確定需要的齒廓修形量(約0～80um)和齒向修形量(0～40um)。修鼓量的確定原則是，在齒輪嚙合時，修鼓后的齒面受到載荷壓縮發生彈性或者彈塑性變形后，又變為理論漸開線的形狀。這樣可以達到降低噪聲和振動的目的。根據確定的修形量，在圓錐齒輪的背錐平面上用樣條擬和的手段來修改理論漸開線，使該曲線的一端或者兩端產生等同于齒廓修形量的偏移，使之呈現為中間凸出的鼓形，這樣就完成了齒廓上的修形。接著對掃描軌跡線(在軟件中，該軌跡線可以由許多個控制點連接組成，可以通過改變控制點的位置來改變軌跡線的形狀)進行修鼓，在CAD軟件中改變該軌跡線的控制點位置，使中間控制點向外凸出前面所確定的齒向修形量，這樣得到中間凸出的修形軌跡曲線，完成齒向的修形。采用掃描命令將修形后的漸開線沿著修形后的掃描軌跡線掃描以得到修形的齒面，該齒面呈現中部凸出形狀。通過該齒面就可以構造出完整的修鼓后的差速器直齒圓錐齒輪。也可以并不首先對理論漸開線和掃描軌跡線進行修鼓，而是按照理論值先完成齒輪的三維造型后，再在軟件中采用剪切命令對該模型進行齒廓和齒向的局部剪切，該剪切量的大小等同于前面所述的采用塑性理論分析結合有限元數值模擬的方法計算出的齒廓與齒向修鼓量。這樣同樣也可以得到修鼓的齒輪模型。最后，將在三維造型軟件中構造出的完整的修鼓直齒圓錐齒輪圖形，轉化為數控代碼輸入到數控機床內，由數控機床將坯料直接加工成為修鼓后的齒輪、齒輪電極或者用于鍛造成形的齒輪模具。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種漸開線直齒圓錐齒輪的修形方法，順序包括下述步驟：（１）首先采用三維造型ＣＡＤ軟件建立漸開線直齒圓錐齒輪的理論漸開線和理論掃描軌跡線；（２）采用塑性理論分析結合有限元數值模擬方法，計算出漸開線直齒圓錐齒輪嚙合時每一個錐齒輪 的齒面變形，從而確定需要的齒廓和齒向修形量；（３）采用三維造型ＣＡＤ軟件修改所述齒輪的理論漸開線，使曲線的一端或者兩端產生等同于齒廓修形量的偏移，完成齒廓上的修形；（４）接著對所述齒輪的掃描軌跡線進行修形，在ＣＡＤ軟件中改變 該掃描軌跡線的控制點位置，使之變成為中間向外凸的軌跡曲線，外凸量等同于齒向修形量，完成齒向的修形；（５）將修形后齒輪的漸開線沿著修形后齒輪的掃描軌跡線進行掃描得到修形的齒面，該齒面呈現中部凸出形狀；通過該齒面構造出完整的修鼓齒輪模型 ；（６）將修鼓齒輪模型轉化為數控代碼輸入數控機床，由數控機床將坯料直接加工成為修鼓后的齒輪、齒輪電極或者用于鍛造成形的齒輪模具。

【技術特征摘要】
1.一種漸開線直齒圓錐齒輪的修形方法，順序包括下述步驟(1)首先采用三維造型CAD軟件建立漸開線直齒圓錐齒輪的理論漸開線和理論掃描軌跡線；(2)采用塑性理論分析結合有限元數值模擬方法，計算出漸開線直齒圓錐齒輪嚙合時每一個錐齒輪的齒面變形，從而確定需要的齒廓和齒向修形量；(3)采用三維造型CAD軟件修改所述齒輪的理論漸開線，使曲線的一端或者兩端產生等同于齒廓修形量的偏移，完成齒廓上的修形；(4)接著對所述齒輪的掃描軌跡線進行修形，在CAD軟件中改變該掃描軌跡線的控制點位置，使之變成為中間向外凸的軌跡曲線，外凸量等同于齒向修形量，完成齒向的修形；(5)將修形后齒輪的漸開線沿著修形后齒輪的掃描軌跡線進行掃描得到修形的齒面，該齒面呈現中部凸出形狀；通過該齒面構造出完整的修鼓齒輪模型；(6)將修鼓齒輪模型轉化為數控代碼輸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王新云，夏巨諶，胡國安，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：83[中國|武漢]