大齿向修形量齿轮及其加工方法技术

一种大齿向修形量齿轮及其加工方法，大齿向修形量齿轮上端面齿形的变位系数为x，上端面齿形的公法线为W，大齿向修形量齿轮距上端面距离为a处截面齿形的变位系数为xa、大齿向修形量齿轮距上端面距离为a处截面齿形的公法线为Wa，左齿面与分度圆圆柱面的交线为型线AD，右齿面与分度圆圆柱面的交线为型线BE；型线AD与上端面X的交点为点A，与下端面V的交点为点D；型线BE与上端面X的交点为点B，与下端面V的交点为点E；点F为点A沿着轴向U在下端面V上的投影；点G为点B沿着轴向U在下端面V上的投影；加工方法包括：第一步，对齿坯进行滚齿加工；还包括第二、三步。能够减少齿向磨削修形量，避免由磨齿量大而产生齿面硬度降低等缺陷。

【技术实现步骤摘要】
大齿向修形量齿轮及其加工方法
本专利技术涉及一种齿轮及其加工方法，尤其适用于齿面啮合错位量大的悬臂安装的硬齿面大齿向修形量渐开线圆柱齿轮。
技术介绍
铁路机车牵引齿轮及工程机械领域经常使用到主动齿轮悬臂安装啮合传动，这种结构简单可靠，但是随着机车牵引吨位的逐年提升，牵引齿轮的啮合错位量越来越大，为了齿面均载势必增加齿轮的修形量。传统的设计和加工方法是首先设计出具有恒定变位系数和公法线的基本齿面，然后进行齿向修形设计，加工时通过滚齿实现基本齿面，热处理后通过磨齿实现齿向修形，过大的修形量使得齿面磨削量增加，带来的负面影响是齿面硬度降低、磨齿凸台和齿面层深不够，这些均是行业内公认的降低齿轮强度及寿命的主要危害因素。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供一种能够减少齿轮的齿向磨削修形量，从而避免由磨齿量大而产生齿面硬度降低、磨齿凸台和齿面层深不够等缺陷的大齿向修形量齿轮。本专利技术的第二目的是提供一种能够减少齿轮的齿向磨削修形量，从而避免由磨齿量大而产生齿面硬度降低、磨齿凸台和齿面层深不够等缺陷的大齿向修形量齿轮的加工方法。实现上述第一目的的技术方案为：一种大齿向修形量齿轮，齿数为z、模数为m、齿宽为b和压力角为α，所述大齿向修形量齿轮上端面齿形的变位系数为x，所述大齿向修形量齿轮上端面齿形的公法线为W，所述大齿向修形量齿轮上端面齿形的的公法线W按如下公式Ⅰ和Ⅱ确定：W＝mcosα·[π(k-0.5)+z·invα]+2xmsinα(Ⅰ)，公式Ⅱ中，k值按四舍五入取整数；所述大齿向修形量齿轮距上端面距离为a处截面齿形的变位系数为xa、所述大齿向修形量齿轮距上端面距离为a处截面齿形的公法线为Wa，当c＜d，xa和Wa分别满足公式Ⅲ、公式Ⅳ：当c≥d，xa和Wa分别满足公式Ⅴ、公式Ⅵ：上述公式中，c为点D到点F的距离，d为点E到点G的距离；大齿向修形量齿轮的左齿面与分度圆圆柱面的交线为型线AD，右齿面与分度圆圆柱面的交线为型线BE；型线AD与上端面X的交点为点A，与下端面V的交点为点D；型线BE与上端面X的交点为点B，与下端面V的交点为点E；点F为点A沿着大齿向修形量齿轮的轴向U在下端面V上的投影；点G为点B沿着大齿向修形量齿轮的轴向U在下端面V上的投影；公式Ⅲ和公式Ⅴ中，s1按公式Ⅶ计算:实现上述第二目的的技术方案为：一种大齿向修形量齿轮的加工方法，所述加工方法包括：第一步，对齿坯进行滚齿加工；所述齿坯的上端面齿形的滚齿加工公法线为Wg，所述齿坯距上端面距离为a处截面齿形的滚齿公法线为W'g，滚齿时将滚刀的轴向进给方向与齿坯的轴线呈夹角θ，滚齿加工的留磨量为e；所述滚齿加工公法线Wg按公式Ⅰ'计算：Wg＝W+2e(Ⅰ’)，所述齿坯距上端面距离为a处截面齿形的滚齿公法线W'g和夹角θ按公式Ⅱ'～Ⅴ'进行计算：当c＜d时，W'g和θ按公式Ⅱ'和Ⅲ'计算：滚齿后，所述齿坯的左齿面与分度圆圆柱面的交线为型线JL，右齿面与分度圆圆柱面的交线为型线KM；此时，所述齿坯的左齿面的留磨量为e，齿向修形量为零；齿坯(4)的右齿面与大齿向修形量齿轮的右齿面的留磨量e，齿向修形量d-c；当c≥d时，W’g和θ按公式Ⅳ’和Ⅴ’计算：滚齿后，齿坯的左齿面与分度圆圆柱面的交线为型线NP，右齿面与分度圆圆柱面的交线为型线OQ；此时，齿坯的左齿面与大齿向修形量齿轮的左齿面的留磨量为e，齿向修形量为c-d；齿坯的右齿面与大齿向修形量齿轮的右齿面的留磨量也为e，齿向修形量为零；第二步，对第一步滚齿加工后的齿坯进行热处理；第三步，对第二步热处理后的齿坯的齿面进行磨齿及齿向修形，制得大齿向修形量齿轮，其中分以下2种情况：(1)当c＜d时对第二步热处理后的齿坯的左齿面进行磨齿，磨削量为e，此时，齿坯的左齿面已被加工至大齿向修形量齿轮的左齿面，无需修形；齿坯的左齿面的型线JL移至大齿向修形量齿轮的左齿面的型线AD处；对第二步热处理后的齿坯的右齿面进行磨齿及齿向修形，磨削量为e，齿向修形量为d-c，此时，齿坯的右齿面已被加工至大齿向修形量齿轮的右齿面，齿坯的右齿面的型线KM移至大齿向修形量齿轮的右齿面的型线BE处；(2)当c≥d时对第二步热处理后的齿坯的左齿面进行磨齿及齿向修形，磨削量为e，齿向修形量为c-d，此时，齿坯的左齿面已被加工至大齿向修形量齿轮的左齿面，齿坯的左齿面的型线NP移至大齿向修形量齿轮的左齿面的型线AD处；对第二步热处理后的齿坯的右齿面进行磨齿，磨削量为e，无需修形；此时，齿坯的右齿面已被加工至大齿向修形量齿轮的右齿面，齿坯的右齿面的型线OQ移至大齿向修形量齿轮的右齿面的型线BE处。优选，在第一步之前，先选择符合大齿向修形量齿轮的设计参数要求的齿轮毛坯，并将齿轮毛坯加工成可用于滚齿的齿坯。本专利技术的有益效果有：改变齿轮的变位系数和公法线，使齿轮的基本齿面与传统设计基本齿面偏离，滚齿加工时将滚刀分度平面与被加工齿轮轴线呈一定夹角，通过滚齿实现了设计基本齿面，使得左右齿面一侧磨齿修形削边量降为0，另一侧磨齿修形削边量降为|d-c|，从而避免磨齿凸台、提高齿面硬度和渗碳层深，提高齿轮可靠性。附图说明以下结合附图给出的实施例对本专利技术作进一步详细的说明。图1是大齿向修形量齿轮齿形的三维示意图；图2是大齿向修形量齿轮2的一种齿形在分度圆处的轴向截面示意图；图3是大齿向修形量齿轮2的另一种齿形在分度圆处的轴向截面示意图；图4是大齿向修形量齿轮2的一种齿形在分度圆处的轴向截面加工示意图；图5是大齿向修形量齿轮2的另一种齿形在分度圆处的轴向截面加工示意图；图6是滚刀加工齿坯4的示意图。具体实施方式如图1、2、3、4、5所示，本专利技术的一种大齿向修形量齿轮，齿数为z、模数为m、齿宽为b和压力角为α，所述大齿向修形量齿轮2上端面齿形的变位系数为x，所述大齿向修形量齿轮2上端面齿形的公法线为W，所述大齿向修形量齿轮2上端面齿形的的公法线W按如下公式Ⅰ和Ⅱ确定：W＝mcosα·[π(k-0.5)+z·invα]+2xmsinα(Ⅰ)，公式Ⅱ中，k值按四舍五入取整数；所述大齿向修形量齿轮2距上端面距离为a处截面齿形的变位系数为xa、所述大齿向修形量齿轮2距上端面距离为a处截面齿形的公法线为Wa，当c＜d，xa和Wa分别满足公式Ⅲ、公式Ⅳ：当c≥d，xa和Wa分别满足公式Ⅴ、公式Ⅵ：上述公式中，c为点D到点F的距离，d为点E到点G的距离；大齿向修形量齿轮2的左齿面与分度圆圆柱面的交线为型线AD，右齿面与分度圆圆柱面的交线为型线BE；型线AD与上端面X的交点为点A，与下端面V的交点为点D；型线BE与上端面X的交点为点B，与下端面V的交点为点E；点F为点A沿着大齿向修形量齿轮2的轴向U在下端面V上的投影；点G为点B沿着大齿向修形量齿轮2的轴向U在下端面V上的投影；公式Ⅲ和公式Ⅴ中，s1按公式Ⅶ计算:如图1、2、3、4、5、6所示，本专利技术的一种大齿向修形量齿轮的加工方法，所述加工方法包括：第一步，对齿坯4进行滚齿加工；所述齿坯4的上端面齿形的滚齿加工公法线为Wg，所述齿坯4距上端面距离为a处截面齿形的滚齿公法线为W'g，滚齿时将滚刀3的轴向进给方向3-1与齿坯4的轴线4-1呈夹角θ，滚齿加工的留磨量为e；所述滚齿加工公法线Wg按公式Ⅰ'计算：Wg＝W+2e(Ⅰ’)，所述齿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大齿向修形量齿轮，其特征在于:齿数为z、模数为m、齿宽为b和压力角为α，所述大齿向修形量齿轮(2)上端面齿形的变位系数为x，所述大齿向修形量齿轮(2)上端面齿形的公法线为W，所述大齿向修形量齿轮(2)上端面齿形的的公法线W按如下公式Ⅰ和Ⅱ确定：W＝mcosα·[π(k‑0.5)+z·invα]+2xmsinα  (Ⅰ)，公式Ⅱ中，k值按四舍五入取整数；所述大齿向修形量齿轮(2)距上端面距离为a处截面齿形的变位系数为xa、所述大齿向修形量齿轮(2)距上端面距离为a处截面齿形的公法线为Wa，当c＜d，xa和Wa分别满足公式Ⅲ、公式Ⅳ：xa=z2tanαarcsin(bs1-2acbmz)-π4tanα---(III),]]>Wa=W-2acbcosα---(IV),]]>当c≥d，xa和Wa分别满足公式Ⅴ、公式Ⅵ：xa=z2tanαarcsin(bs1-2adbmz)-π4tanα---(V),]]>Wa=W-2acbcosα---(VI),]]>上述公式中，c为点D到点F的距离，d为点E到点G的距离；所述大齿向修形量齿轮(2)的左齿面与分度圆圆柱面的交线为型线AD，右齿面与分度圆圆柱面的交线为型线BE；型线AD与上端面X的交点为点A，与下端面V的交点为点D；型线BE与上端面X的交点为点B，与下端面V的交点为点E；点F为点A沿着大齿向修形量齿轮(2)的轴向U在下端面V上的投影；点G为点B沿着大齿向修形量齿轮(2)的轴向U在下端面V上的投影；公式Ⅲ和公式Ⅴ中，s1按公式Ⅶ计算:s1=mzsin(π2z+2xztanα)---(VII).]]>...

【技术特征摘要】
1.一种大齿向修形量齿轮，其特征在于:齿数为z、模数为m、齿宽为b和压力角为α，所述大齿向修形量齿轮(2)上端面齿形的变位系数为x，所述大齿向修形量齿轮(2)上端面齿形的公法线为W，所述大齿向修形量齿轮(2)上端面齿形的的公法线W按如下公式Ⅰ和Ⅱ确定：W＝mcosα·[π(k-0.5)+z·invα]+2xmsinα(Ⅰ)，公式Ⅱ中，k值按四舍五入取整数；所述大齿向修形量齿轮(2)距上端面距离为a处截面齿形的变位系数为xa、所述大齿向修形量齿轮(2)距上端面距离为a处截面齿形的公法线为Wa，当c＜d，xa和Wa分别满足公式Ⅲ、公式Ⅳ：当c≥d，xa和Wa分别满足公式Ⅴ、公式Ⅵ：上述公式中，c为点D到点F的距离，d为点E到点G的距离；所述大齿向修形量齿轮(2)的左齿面与分度圆圆柱面的交线为型线AD，右齿面与分度圆圆柱面的交线为型线BE；型线AD与上端面X的交点为点A，与下端面V的交点为点D；型线BE与上端面X的交点为点B，与下端面V的交点为点E；点F为点A沿着大齿向修形量齿轮(2)的轴向U在下端面V上的投影；点G为点B沿着大齿向修形量齿轮(2)的轴向U在下端面V上的投影；公式Ⅲ和公式Ⅴ中，s1按公式Ⅶ计算:2.一种如权利要求1所述的大齿向修形量齿轮的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括：第一步，对齿坯(4)进行滚齿加工；所述齿坯(4)的上端面齿形的滚齿加工公法线为Wg，所述齿坯(4)距上端面距离为a处截面齿形的滚齿公法线为W’g，滚齿时将滚刀(3)的轴向进给方向(3-1)与齿坯(4)的轴线(4-1)呈夹角θ，滚齿加工的留磨量为e；所述滚齿加工公法线Wg按公式Ⅰ’计算：Wg＝W+2e(Ⅰ’)，所述齿坯(4)距上端面距离为a处截面齿形的滚齿公法线W’g和夹角...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜力，刘忠伟，文超，
申请(专利权)人：南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32