鬼佬大哥大
  • / 21
  • 下載費用:30 金幣  

一種斜線齒面齒輪傳動副及齒寬幾何設計方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510599049.8

申請日:

2015.09.18

公開號:

CN105156637A

公開日:

2015.12.16

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F16H 55/17申請日:20150918|||公開
IPC分類號: F16H55/17; F16H55/08 主分類號: F16H55/17
申請人: 長安大學
發明人: 蘇進展; 郭家舜; 蘇燕芹
地址: 710064陜西省西安市南二環中段33號
優先權:
專利代理機構: 西安通大專利代理有限責任公司61200 代理人: 徐文權
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201510599049.8

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.02.16|||2016.01.13|||2015.12.16

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種斜線齒面齒輪傳動副及齒寬幾何設計方法,該斜線齒面齒輪傳動副是由漸開線直齒輪和斜線齒面齒輪組成的交錯軸傳動形式。斜線齒面齒輪是用直齒漸開線插齒刀交錯展成的,這類斜線齒面齒輪只能與直齒圓柱齒輪嚙合,而不能與具有螺旋角的斜齒圓柱齒輪嚙合,其齒線為近似為斜線,并與半徑方向形成斜角,非常適應于航空緊湊空間的設計多樣化需求。本發明闡明了斜線齒輪斜線齒面齒輪的插齒原理,推導斜線齒面齒輪的齒面方程;利用漸開線插齒刀的界限線,求出內端齒根根切點的位置;通過外端齒頂齒厚等于零的條件,獲得變尖的條件;再結合避免齒根二次切削發生的條件,確定刀頂圓角半徑,最終獲得斜線齒面齒輪的齒寬。

權利要求書

權利要求書
1.  一種點接觸斜線齒面齒輪傳動副,其特征在于:包括相嚙合的斜線齒面齒輪與漸開線直齒輪,斜線齒面齒輪與漸開線直齒輪是點接觸嚙合傳動,所述斜線齒面齒輪的齒線與半徑方向形成傾斜角,傾斜角γ不超過25°;漸開線直齒輪按沿著斜線齒面齒輪的節錐成傾斜角的方向安裝。

2.  根據權利要求1所述的一種點接觸斜線齒面齒輪傳動副,其特征在于:所述的斜線齒面齒輪是用直齒漸開線插齒刀交錯展成的;在加工過程中,漸開線插齒刀軸線相對于斜線齒面齒輪節錐線傾斜γ,漸開線插齒刀與節錐線的交點位置L0沿節錐線移動,插齒過程的主運動為沿漸開線插齒刀軸線進給插削及回程;展成運動為漸開線插齒刀繞自身軸線以ωs的角速度旋轉,同時工件繞自身軸線以ω2的角速度旋轉,兩者之間的滾比關系為ω2/ωs=zs/z2,其中zs為漸開線插齒刀齒數,z2為斜線齒面齒輪齒數;完成一個輪齒的插削后,通過分度機構將輪坯旋轉2π/z2角度,繼續插削下一個輪齒,直至插出所有的輪齒。

3.  根據權利要求2所述的一種點接觸斜線齒面齒輪傳動副,其特征在于:所述的漸開線插齒刀齒數zs比小輪齒數z1多1~3個齒;漸開線插齒刀與斜線齒面齒輪節錐線的交點可沿節錐線移動,形成斜線齒面齒輪傳動不同的偏置形式。

4.  根據權利要求2所述的一種點接觸斜線齒面齒輪傳動副,其特征在于:所述的漸開線插齒刀的截面齒形,包括展成斜線齒面齒輪工作齒面的漸開線齒廓和加工過渡曲面的刀頂圓弧,坐標系Ss(xs,ys,zs)為漸開線插齒刀坐標系,平面ys=0是漸開線插齒刀齒槽的對稱面,漸開線齒廓的位置矢量表示為:
rs(us,θs)=±rbs[sin(θ0s+θs)-θscos(θ0s+θs)]-rbs[cos(θ0s+θs)+θssin(θ0s+θs)]us---(1)]]>
式中,rbs為漸開線插齒刀的基圓半徑,zs為漸開線插齒刀齒數,mn為法向模數,α0為漸開線插齒刀的分度圓壓力角,us為刀具齒面的軸線參數,θ0s確定插齒刀在基圓上的齒槽 寬,θs為刀具漸開線的角度參數,式(1)中正負號分別對應于刀具齒槽兩側漸開線;
漸開線齒廓的單位法線矢量為

在刀具坐標系Ss下,刀齒頂圓弧的方程為:
rf(uf,θf)=Xf-rfcosπzssinθf+rfsinπzscosθfYf-rfsinπzssinθf-rfcosπzscosθfuf---(3)]]>
式中,θf為刀頂圓弧參數,rf為刀頂圓角半徑;uf為漸開線插齒刀軸向參數;Xf,Yf為圓弧中心的坐標,由式(4)確定:
rf(uf,θf*)=rs(us,θs*)|rf(us,0)|=ras---(4)]]>
式(4)中,第一個等式表示刀頂圓弧和漸開線齒廓相切交點A位矢相等,第二個等式為圓弧與齒頂圓相切于B點,ras為漸開線插齒刀齒頂圓半徑,求解兩個非線性方程組,計算出位置A的圓弧參數和展角參數代入計算出圓弧中心的坐標(Xf,Yf)。

5.  權利要求4所述的點接觸斜線齒面齒輪傳動副的斜線齒面齒輪齒寬幾何設計方法,其特征在于:包括以下步驟:
步驟1:由漸開線插齒刀齒面方程、嚙合方程和根切條件來計算漸開線插齒刀齒面的界限線;根切界限線和分界線的交點為根切極限點,即最先發生根切的位置;將該點的參數代入到工作齒面方程,求出斜線齒面齒輪兩側不發生根切的最小內半徑;
步驟2:根據輪齒強度及齒頂間隙的要求,預置斜線齒面齒輪內端的工作齒高,由漸開線插齒刀漸開線齒廓與齒頂圓弧之間的分界線,求出斜線齒面齒輪工作齒面和過渡曲面之間的交 線,再分別計算出斜線齒面齒輪兩側交線到齒頂等于預置工作齒高的最小內半徑;
步驟3:取步驟1~2獲得的所有最小內半徑的最大值為斜線齒面齒輪的最小內半徑R1;
步驟4:根據斜線齒面齒輪的齒根過渡曲面方程和齒根高條件,計算出兩側齒根最低點的坐標,由旋轉矢量公式判斷兩點之間的夾角與一個齒距角度之間的關系,若夾角大于齒距角度,則會發生二次切削,否則不發生二次切削,計算出兩側不發生二次切削的最小內半徑;若初始給定的漸開線插齒刀圓角半徑不能避免二次根切,則應將圓角半徑減小,再重計算步驟1至步驟4,直至內半徑R1滿足不發生二次切削;
步驟5:根據斜線齒面齒輪的齒面方程和齒頂高,計算出齒厚為零的兩側齒面點,從而獲得斜線齒面齒輪齒頂不發生變尖的外半徑R2;
步驟6:最終確定出該斜線齒面齒輪的幾何齒寬B=R2-R1。

6.  根據權利要求5所述的斜線齒面齒輪齒寬幾何設計方法,其特征在于:所述的步驟1的具體包括以下步驟:
(1)建立斜線齒面齒輪加工過程的坐標系,其中動坐標系Ss、S2分別與漸開線插齒刀、斜線齒面齒輪固聯;坐標系Sa和Sd分別為漸開線插齒刀、斜線齒面齒輪的參考坐標,用于確定漸開線插齒刀轉角φs和斜線齒面齒輪轉角φ1,輔助坐標系Sb確定了漸開線插齒刀軸線zs與斜線齒面齒輪節錐線zb的傾斜角γc,輔助坐標系Sc用于確定與Sb的相對位置L0以及斜線齒面齒輪副的軸交角γm;
所述的斜線齒面齒輪的齒面方程為:
r2w(us,θs,φs)=M2srs(us,θs)f(us,θs,φs)=(∂r2w∂us×∂r2w∂θs)·∂r2w∂φs=0---(5)]]>
式中,M2s=M2dMdcMcbMbaMas為刀具坐標系Ss到被加工斜線齒面齒輪坐標系S2的變換矩陣;f(us,θs,φs)=0為漸開線插齒刀與斜線齒面齒輪的嚙合方程;和分別為 工作齒面位矢對坐標參數us,θs求偏導,表示工作齒面法矢;為工作齒面位置矢量對漸開線插齒刀轉角φs求偏導,表示加工工作齒面時漸開線插齒刀和斜線齒面齒輪的相對速度;
所述的斜線齒面齒輪的過渡曲面的方程為:
r2f(uf,θf,φf)=M2srf(uf,θf)f(uf,θf,φf)=(∂r2r∂uf×∂r2r∂θf)·∂r2f∂φf=0---(6)]]>
式中,和分別為過渡曲面位矢對坐標參數uf,θf求偏導,表示過渡曲面的法矢;為過渡曲面位矢對漸開線插齒刀轉角φf求偏導,表示加工過渡曲面時漸開線插齒刀和斜線齒面齒輪的相對速度;
(2)漸開線插齒刀齒面Σs的界限線為:
rs(us,θs)f(us,θs,φs)=0|G|=0---(7)]]>
式中,G=∂f∂us∂f∂θs∂f∂φs∂r22∂us2∂r2∂us·∂r2∂θs∂r2∂us·∂r2∂φs∂r2∂θs·∂r2∂us∂r22∂θs2∂r2∂θs∂r2∂φs,]]>和分別為嚙合方程對坐標參數us,θs和漸開線插齒刀轉角φs求偏導參數;根切界限線Ls上與分界線Js的交點是根切極限點Gl,Gr,即最先發生根切的位置,將代入(7)式中,求解非線性方程組,分別求出左右兩側的參數和再將和代入到式(6)中從而求出斜線齒面齒輪發生根切起始的左側點坐標和右側點坐標
(3)將根切極限點的參數代入到齒面方程中,求出斜線齒面齒輪發生根切起始點的坐標則內端齒根不發生根切的內半徑為:
R1=x2*2+y2*2sinγ-z2*cosγ-rdscotγ---(8)]]>
斜線齒面齒輪左、右側根切起始點分別為和將其代入(8)式,得到兩側不發生根切的內半徑分別為R1l和R1r。

7.  根據權利要求6所述的斜線齒面齒輪齒寬幾何設計方法,其特征在于:所述的步驟2的具體包括以下步驟:
預置內端工作齒高ha2,獲得滿足工作齒高的齒面兩側對應點的坐標(x'2l,y'2l,z'2l)和(x'2r,y'2r,z'2r),利用內端齒根不發生根切的內半徑的表達式計算出給定工作齒高的兩側內徑R′1l和R′1r,工作齒高的約束條件為
x22(us,θs*,φs)+y22(us,θs*,φs)sinγm+z2(us,θs*,φs)cosγm=rds+ha2---(9);]]>
通過式(9)求解漸開線插齒刀轉角參數φ′sl,φ′sr,獲得齒面兩側對應點的坐標x'2l,y'2l,z'2l和x'2r,y'2r,z'2r,最后利用式(8)計算出給定工作齒高的兩側內半徑R′1l和R′1r。

8.  根據權利要求6所述的斜線齒面齒輪齒寬幾何設計方法,其特征在于:所述的步驟4的具體包括以下步驟:
假設刀頂圓角半徑rf和內半徑R1已知,極限點B的圓弧參數代入式(7)求得過渡曲面位置矢量同時,內端過渡曲面的齒根點滿足:
x2f2(uf,θf*,φf)+y2f2(uf,θf*,φf)sinγm+z2f(uf,θf*,φf)cosγm=rds---(10)]]>
式中,x2f,y2f和z2f分別為過渡曲面位置矢量r2f的三個坐標分量,ras=0.5mnzs+1.25mn;
聯立式(6)的嚙合方程和式(10)求解出左側內端齒根點的參數右側內端齒根點的參數代入式(6)的位置矢量,最終求得兩側內端齒根點的位置矢量分別為為r2fl和r2fr,矢量r2fl繞斜線齒面齒輪軸線z2旋轉到r2fr的旋轉角θlr由式(11)確定:
r2fr=(r2fl·g2)·g2+sinθlr(g2×r2fl)+cosθlr(g2×r2fl)×g2(11)
式中,g2為大輪軸線的矢量,則不發生二次切削的條件是|θlr|≤2π/z2,由上述計算出旋 轉角θlr;
若初始給定的漸開線插齒刀圓角半徑不能滿足步驟4的避免二次根切,需減小刀頂圓角半徑的取值,重復迭代計算步驟1、2和3直到不發生二次根切為止,最終計算出斜線齒面齒輪兩側不發生二次切削的最小內半徑R1。

9.  根據權利要求6所述的斜線齒面齒輪齒寬幾何設計方法,其特征在于:所述的步驟5的具體包括以下步驟:
尖點位置是通過下式來確定:
x2l(usl,θsl,φsl)-x2r(usr,θsr,φsr)=0y2l(usl,θsl,φsl)-y2r(usr,θsr,φsr)=0x2l2+y2l2cosγ+z2lsinγ-rds=0x2r2+y2r2cosγ+z2rsinγ-rds=0fl(usl,θsl,φsl)=0fr(usr,θsr,φsr)=0]]>
式中,參數(usl,θsl,φsl)和(usr,θsr,φsr)分別表示斜線齒面齒輪的左側和右側的齒面參數,坐標分量x2l,y2l,z2l和x2r,y2r,z2r分別為左右齒面的坐標;rds為漸開線插齒刀齒根圓半徑,方程fl(usl,θsl,φsl)=0和fr(usr,θsr,φsr)=0分別為左右兩側的嚙合方程,則斜線齒面齒輪不發生變尖的外半徑為:
R2=x2l2+y2l2sinγ-z2lcosγ-rdscotγ.]]>

關 鍵 詞:
一種 斜線 齒輪 傳動 幾何 設計 方法
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:一種斜線齒面齒輪傳動副及齒寬幾何設計方法.pdf
鏈接地址:http://www.wwszu.club/p-6401671.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
鬼佬大哥大