一种摆线轮齿廓修形方法及摆线轮、RV减速器技术

本发明专利技术公开一种摆线轮齿廓修形方法及摆线轮、RV减速器，所述方法利用椭圆对摆线轮理论共轭齿廓进行滚动切割，设定：针齿的圆心为椭圆中心，针齿在理论齿廓线上滚动时，外附椭圆与针齿一起做同心滚动，且椭圆在转动时的转角与针齿的转角一致；修形方法为：当针齿在摆线轮齿根或齿顶附近时，利用椭圆的长轴侧对齿廓切割修形；当针齿转动到摆线轮齿廓的工作段时，利用椭圆的短轴侧对工作段齿廓进行切割修形，通过控制椭圆的形状参数控制修形后的齿廓形状。该方法简单、灵活、可控性强；便于进行后续的数值优化求解，有助于齿廓修形设计，应用价值高；改变了传统的齿廓修形方式，为齿廓修形研究提供了一种新思路。

A cycloid gear profile modification method and cycloid wheel and RV reducer

The invention discloses a cycloid gear profile modification method and a cycloid gear and a RV reducer. The method uses an ellipse to carry out rolling cutting of the theoretical conjugate tooth profile of the cycloid gear, and sets the center of the needle tooth as the ellipse center. The angle of rotation is the same as the angle of rotation of the pin teeth. The modification method is as follows: when the pin teeth are near the root or the top of the cycloid gear, the long axis side of the ellipse is used to cut and modify the tooth profile; when the pin teeth rotate to the working section of the cycloid gear profile, the short axis side of the ellipse is used to cut and modify the tooth profile of the working section, and the shape parameters of the ellipse are controlled. Control the profile after modification. This method is simple, flexible and controllable. It is easy to carry out the following numerical optimization and is helpful to the design of tooth profile modification with high application value.

【技术实现步骤摘要】
一种摆线轮齿廓修形方法及摆线轮、RV减速器
本专利技术属于摆线轮加工领域，具体涉及一种基于椭圆切割的摆线轮齿廓修形方法及摆线轮、RV减速器。
技术介绍
为补偿加工误差，满足润滑要求，摆线轮的齿廓形状并非理论上的共轭齿廓。理想的摆线轮齿廓曲线应保证在齿根与齿顶附近留有一定的间隙以及合理的齿间侧隙，并且在工作区段的齿廓形状应接近理论齿廓形状。传统的摆线轮齿廓修形一般为组合修形(如正等距加负移距，负等距加负移距等等)，修形后的齿廓在齿根齿顶以及工作区的间隙控制起来较为繁琐，使得后续的润滑效果以及最大承载能力的求解更为复杂。因此寻找一种符合理想摆线轮齿廓形状且控制方便的摆线轮齿廓修形方法尤为关键。
技术实现思路
针对
技术介绍
存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于椭圆切割的摆线轮齿廓修形方法及摆线轮、RV减速器。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种摆线轮齿廓修形方法，其特征在于，采用椭圆修形方法，利用椭圆对摆线轮理论共轭齿廓进行滚动切割，设定：针齿的圆心为椭圆中心，针齿在理论齿廓线上滚动时，外附椭圆与针齿一起做同心滚动，且椭圆在转动时的转角与针齿的转角一致；修形方法为：当针齿在摆线轮齿根或齿顶附近时，利用椭圆的长轴侧对齿廓切割修形；当针齿转动到摆线轮齿廓的工作段时，利用椭圆的短轴侧对工作段齿廓进行切割修形，通过控制椭圆的形状参数控制修形后的齿廓形状。进一步地，以摆线轮中心Oc为原点，采用椭圆修形方法后的齿廓采用如下方程：式中：rp为针齿中心圆半径；rrp为针齿套外圆半径；a为偏心距；Δrp与Δrrp分别为移距修形量和等距修形量；iH为摆线轮与针轮的相对传动比；η为椭圆短径ra与针齿半径rrp的比值，λ为椭圆长径rb与椭圆短径ra的比值，zp为针轮齿数，为针轮相对转臂的转角，式中其中K1为短幅系数，取值为K1＝a·zp/rp。进一步地，确定修形变量采用的方法为：先设定修形参数λ的数值，确保啮合特性，再设定修形参数η的数值，即得到合理的啮合间隙。进一步地，在利用传统的展成法加工摆线轮时，椭圆修形方法所采用的滚齿刀刀口形状是椭圆形，椭圆长轴沿滚齿径向方向朝外。进一步地，采用椭圆修形方法对摆线轮进行齿廓修行时，第i对轮齿沿待啮合点法线方向的初始啮合间隙为：进一步地，采用椭圆修形方法对摆线轮进行齿廓修行时，减速器传动的回差影响公式表示为：式中Δw＝(η-1)rrp，zc为摆线轮齿数。本专利技术还提出一种摆线轮，其特征在于，由标准摆线轮采用如上所述的椭圆修形方法加工而成。本专利技术还提出一种RV减速器，包括摆线轮针轮行星轮系，其特征在于，所述摆线轮针轮行星轮系中的摆线轮由标准摆线轮采用如上所述的椭圆修形方法加工而成。与现有技术相比，本专利技术提出的摆线轮齿廓修形方法，具有的有益效果是：(1)该方法可通过调节修形参数的大小，改变修形后的齿廓形状，方法简单、灵活、可控性强。(2)该方法便于进行后续的数值优化求解，有助于齿廓修形设计，具有很高的应用价值。(3)该方法改变了传统的齿廓修形方式，为齿廓修形研究提供了一种新思路。附图说明图1：本专利技术实施例的修形原理示意图；图2：本专利技术实施例的修形轮廓示意图；图3：本专利技术实施例的法向轮廓间隙图一；图4：本专利技术实施例的法向轮廓间隙图二；图5：本专利技术实施例的初始啮合间隙示意图一；图6：本专利技术实施例的初始啮合间隙示意图二；图7：本专利技术实施例的齿廓受力分析图。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。1：本专利技术的齿廓修形原理如附图1所示，将针齿的圆心设定为椭圆中心，当针齿在理论齿廓线上滚动时，外附椭圆将与针齿一起做同心滚动，且椭圆在转动时的转角与针齿的转角一致。当针齿在摆线轮齿根或齿顶附近时，利用椭圆的长轴侧对其切割修形，这样便会在齿根或齿顶附近留有一定的间隙，弥补加工误差，满足润滑要求；当针齿转动到摆线轮齿廓的工作区时，这时跟随针齿一起转动的椭圆正好利用其短轴侧对工作段齿廓进行切割修形，由于在短径一侧椭圆的曲率与针齿圆曲率相近，故修形后，齿廓形状与标准理论齿廓形状相近，啮合性能良好。通过调节椭圆的形状参数可控制修形曲线与理论齿廓线之间的间隙，该方法简单灵活，可控性强。2：椭圆修形法的修形齿廓方程推导通用的修形齿廓方程表达式为：式中：rp为针齿中心圆半径；rrp为针齿套外圆半径；a为偏心距；Δrp与Δrrp分别为移距修形量和等距修形量；iH为摆线轮与针轮的相对传动比；η为椭圆短径ra与针齿半径rrp的比值，λ为椭圆长径rb与椭圆短径ra的比值，zp为针轮齿数，为针轮相对转臂的转角。S可由下式计算得出：其中K1为短幅系数。在采用椭圆法修形时，椭圆在每个转角对应的切割点位置与原始针齿滚动位置之间的距离是不断变化的，可表示为：式中，η为椭圆短径ra与针齿半径rrp的比值，λ为椭圆长径rb与椭圆短径ra的比值，即：ra＝η·rrp，rb＝λ·ra(4)为便于推导，可以将椭圆修形看作一种变等距修形，即在等距修形过程中，针齿半径的变化量是随着转角不断变化的，有：Δrrp＝Δ(5)将式(3)(5)带入式(1)中，取Δrp＝0即可得到椭圆修形齿廓的方程表达式：需要指出的是，利用传统的展成法加工摆线轮时，椭圆修形法所采用的滚齿刀刀口形状是特制的椭圆形(椭圆长轴沿滚齿径向方向朝外)，其余加工条件不变。3：椭圆修形法修形齿廓分析(3.1)齿廓形状分析本专利技术实施例在分析齿廓时，所采用的摆线轮基本参数如下：摆线轮和针齿的材料均为GCr15，摆线轮齿数zc＝39，针轮齿数zp＝40，针齿中心圆半径rp＝64mm，针齿半径rrp＝3mm，摆线轮齿宽bc＝8.8mm，偏心距a＝1.25mm，作用在摆线轮上的转矩Tc＝208N·m。为方便观察对比，取λ＝1.02，η＝1.01，由式(6)可画出修形后的摆线轮齿廓形状。附图2为摆线轮的半个齿廓形状，由图2可以看出修形后的齿廓在齿根与齿顶部分与理论齿廓间存在一定的间隙，在齿廓的工作段则与标准理论齿廓线十分贴近，符合理想齿廓线的形状特点，初步验证了该修形方法的合理性。为更加直观的观察修形后的齿廓线型与标准理论齿廓线型之间的差异，以转角为横坐标，标准理论齿廓与修形齿廓沿齿廓面的法向间隙Δ为纵坐标，绘制平面图：附图3与附图4分别为不同修形参数对应的法相间隙图，它们都有一个共同点：修形齿廓与标准理论齿廓的法向间隙在转角取0与180时最大，并从两侧向中部逐渐缩小，在转角取90时达到最小值。这说明修形齿廓在齿根与齿顶附近与理论齿廓留有相对较大的间隙，在齿廓中部工作段与理论齿廓接近，保证良好啮合特性的同时，确保了良好的润滑效果。从附图3中可以看出，在保持η不变的情况下，增大λ，齿根与齿顶的间隙变大，虽然工作齿廓段的最小间隙不变，但整体间隙却加大，图形变的陡峭，啮合性能降低；从附图4可以看出，在保持λ不变的情况下，增大η，间隙曲线的形状不变，但啮合间隙却整体加大。故在确定修形变量时，可先设定修形参数λ的数值，确保其良好的啮合特性，再设定修形参数η的数值，得到合理的啮合间隙。齿廓工作段的最小啮合间隙Δw，以及齿根齿顶的啮合间隙Δr，Δt可由理论推导得出：Δw＝(η-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摆线轮齿廓修形方法，其特征在于，采用椭圆修形方法，利用椭圆对摆线轮理论共轭齿廓进行滚动切割，设定：针齿的圆心为椭圆中心，针齿在理论齿廓线上滚动时，外附椭圆与针齿一起做同心滚动，且椭圆在转动时的转角与针齿的转角一致；修形方法为：当针齿在摆线轮齿根或齿顶附近时，利用椭圆的长轴侧对齿廓切割修形；当针齿转动到摆线轮齿廓的工作段时，利用椭圆的短轴侧对工作段齿廓进行切割修形，通过控制椭圆的形状参数控制修形后的齿廓形状。

【技术特征摘要】
1.一种摆线轮齿廓修形方法，其特征在于，采用椭圆修形方法，利用椭圆对摆线轮理论共轭齿廓进行滚动切割，设定：针齿的圆心为椭圆中心，针齿在理论齿廓线上滚动时，外附椭圆与针齿一起做同心滚动，且椭圆在转动时的转角与针齿的转角一致；修形方法为：当针齿在摆线轮齿根或齿顶附近时，利用椭圆的长轴侧对齿廓切割修形；当针齿转动到摆线轮齿廓的工作段时，利用椭圆的短轴侧对工作段齿廓进行切割修形，通过控制椭圆的形状参数控制修形后的齿廓形状。2.根据权利要求1所述的摆线轮齿廓修形方法，其特征在于，采用椭圆修形方法后的齿廓采用如下方程：式中：rp为针齿中心圆半径；rrp为针齿套外圆半径；a为偏心距；△rp与△rrp分别为移距修形量和等距修形量；iH为摆线轮与针轮的相对传动比；η为椭圆短径ra与针齿半径rrp的比值，λ为椭圆长径rb与椭圆短径ra的比值，zp为针轮齿数，为针轮相对转臂的转角，式中其中K1为短幅系数，取值为K1＝a·zp/rp。3.根据权利要求2所述的摆线轮齿廓...

【专利技术属性】
技术研发人员：王君，陈智龙，李文涛，程群超，冯康瑞，姜天翔，何红秀，李书廷，汪泉，赵大兴，丁国龙，杨智勇，孙金风，游颖，任军，魏琼，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42