一种针对错位量的锥齿轮齿面修形方法及其验证方法技术

本发明专利技术公开了一种针对错位量的锥齿轮齿面修形方法及其验证方法，利用已有的加工原理，无论采用哪一种加工原理，在锥齿轮齿面修形方法中，大轮的设计制造过程不需要改变，可以直接使用标准安装位置下确定的大轮所有参数，只需要对小轮齿面进行修形。解决了现有技术中齿面修形方法未考虑错位量，导致齿轮副发生边缘接触，造成应力集中的问题。本发明专利技术考虑了齿轮副实际工况下的错位量，只需要对小轮的加工参数进行修正，无需要改动核心加工原理，简单易操作，适用于任意类型的锥齿轮。

【技术实现步骤摘要】
一种针对错位量的锥齿轮齿面修形方法及其验证方法
本专利技术涉及齿轮
，尤其涉及一种针对错位量的锥齿轮齿面修形方法及其验证方法。
技术介绍
在求解齿轮副的设计制造参数时，一般都是针对完全理论的情况，齿轮轴都在标准安装位置。但是在实际传动过程中，齿轮副的空间相对位置不会在标准安装位置，因为在负载的情况下齿轮、齿轮轴、轴承、壳体等会发生变形，齿轮轴的真实空间位置会发生错位。而且由于制造误差、装配误差、齿面变形等原因使得齿面的相对位置关系与理论设计的状态不一致，所以齿轮副的实际接触斑点会由理论位置偏移到其他位置，发生边缘接触，造成应力集中，齿轮啮合不平稳，引起齿轮振动和啸叫，降低齿轮强度，进而造成断齿现象。目前，在实际传动过程中，为了避免锥齿轮副发生边缘接触和应力集中的问题，会对锥齿轮的齿面进行修形，将齿面设计成局部共轭。但是，现有的齿面修形方法都是在标准安装位置下进行求解计算，没有考虑实际齿轮副的错位量，这样会导致实际传动过程中，实际接触斑点会偏移理论设计的位置，依旧可能发生边缘接触和应力集中，造成齿轮副啮合不平稳。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种针对错位量的锥齿轮齿面修形方法及其验证方法，解决了现有技术中齿面修形方法未考虑错位量，导致齿轮副发生边缘接触，造成应力集中的问题。本专利技术考虑了齿轮副实际工况下的错位量，只需要对小轮的加工参数进行修正，无需要改动核心加工原理，适用于任意类型的锥齿轮。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供了一种针对错位量的锥齿轮齿面修形方法，包括以下步骤：步骤(1)：针对齿轮副实际工况中使用频率最高的工作载荷，计算齿轮副的错位量，齿轮副的错位量包括轴交角变化量ΔΣ、偏置距变化量ΔE、大轮安装距变化量ΔXW以及小轮安装距变化量ΔXP；步骤(2)：在标准安装位置下确定大轮的加工参数，并计算大轮齿面数据；然后在标准安装位置下在机床上加工大轮；步骤(3)：确定齿轮副的啮合特性目标；步骤(4)：在大轮和小轮啮合的坐标系上加上轴交角变化量ΔΣ、偏置距变化量ΔE和大轮安装距变化量ΔXW，根据啮合特性目标求解与大轮齿面啮合的小轮目标齿面参数；步骤(5)：将小轮目标齿面参数作为约束，在标准安装位置下求解小轮加工参数；步骤(6)：把小轮的轮位增加小轮安装距变化量ΔXP，根据小轮加工参数在机床上加工小轮。更进一步地，本专利技术的特点还在于：在步骤(6)之后还包括：在标准安装位置下装配使用齿轮副。步骤(1)具体如下：对齿轮副所在的整个传动系统进行建模，针对齿轮副实际工况中使用频率最高的工作载荷，计算整个传动系统的变形量，从而得到齿轮副的错位量。本专利技术还提供了一种基于上述针对错位量的锥齿轮齿面修形方法的修形效果验证方法，包括以下步骤：S1：大轮安装距采用标准值，利用步骤(2)中计算出的大轮齿面数据，在实际齿轮测量中心上测量大轮齿面；把小轮的轮位加上小轮安装距变化量的相反数-ΔXP，计算小轮齿面数据；小轮安装距采用标准值，利用计算出的小轮齿面数据，在实际齿轮测量中心上测量小轮齿面；S2：大轮齿面使用标准安装位置下计算的大轮齿面数据，小轮齿面使用S1中计算得到的小轮齿面数据，对齿轮副进行TCA分析验证：将标准安装位置加上轴交角变化量ΔΣ、偏置距变化量ΔE、大轮安装距变化量ΔXW以及小轮安装距变化量ΔXP，虚拟装配齿轮副，计算出齿轮副在使用频率最高的工作载荷下运转时的接触斑点，判断齿轮副在使用频率最高的工作载荷下运转时的接触斑点与标准安装位置下的预设接触斑点目标是否相同，若相同，则修形效果满足要求。更进一步地，本专利技术的特点还在于：在S2中对齿轮副进行TCA分析验证还包括：在标准安装位置下虚拟装配齿轮副，计算出轻载接触斑点；在标准安装位置下安装齿轮副，在轻载状态下进行滚检，得到滚检接触斑点；判断轻载接触斑点与滚检接触斑点是否相同，若相同，则修形效果满足要求。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术提供的一种针对错位量的锥齿轮齿面修形方法，在求解锥齿轮设计制造参数的过程中，将齿轮副的错位量考虑进去，在齿轮副使用频率最高的工作载荷下，可以基本实现预设的接触特性目标，避免了齿轮副由于轴错位造成实际接触斑点由理论位置偏移到其他位置，而导致的边缘接触和应力集中的问题。本专利技术利用已有的加工原理，无论采用哪一种加工原理，在锥齿轮齿面修形方法中，大轮的设计制造过程不需要改变，可以直接使用标准安装位置下确定的大轮所有参数，只需要对小轮齿面进行修形，简单易操作，对任意齿形、任意旋向的锥齿轮都适用。本专利技术提供的基于针对错位量的锥齿轮齿面修形方法的修形效果验证方法，通过对齿轮副进行TCA分析，可以验证得出：采用本专利技术方法修形后的齿轮副，在使用频率最高的工作载荷下运转时的接触斑点，基本与标准安装位置下的预设接触斑点目标相同。附图说明图1为锥齿轮错位量示意图；图2为未修形的齿面在标准安装位置下的接触斑点。图3为将不修形的理论齿面在步骤(1)计算的齿轮副的错位量下进行TCA分析得到的接触斑点；图4为实施例中经过修形的齿面在步骤(1)计算的齿轮副的错位量下的接触斑点；图5为实施例中滚检时接触斑点的目标。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：本专利技术提供了一种针对错位量的锥齿轮齿面修形方法，包括以下步骤：步骤(1)、确定错位量：针对齿轮副实际工况中使用频率最高的工作载荷，计算齿轮副的错位量。具体地，对齿轮副所在的整个传动系统进行建模，针对齿轮副实际工况中使用频率最高的工作载荷，计算整个传动系统的变形量，从而得到齿轮副的错位量。齿轮副的错位量包括四个变量：齿轮副的轴交角变化量ΔΣ，正值表示轴交角增大，负值表示轴交角减小；齿轮副的偏置距变化量ΔE，正值表示偏置距增大，负值表示偏置距减小；大轮安装距变化量ΔXW，正值表示大轮安装距增大，负值表示大轮安装距减小；小轮安装距变化量ΔXP，正值表示小轮安装距增大，负值表示小轮安装距减小。步骤(2)、大轮的设计和制造：大轮的设计和制造均不考虑错位量，在标准安装位置下确定大轮的加工参数，并计算大轮齿面数据；然后在标准安装位置下在实际机床上加工大轮；步骤(3)、设计齿轮副的啮合特性目标：根据齿轮副的实际使用场合确定齿轮副的啮合特性目标，这个过程不考虑错位量。步骤(4)、确定小轮目标齿面参数：根据啮合特性目标，求解与大轮齿面啮合的小轮目标齿面参数；这个过程中需要在大轮和小轮啮合的坐标系上加上轴交角变化量ΔΣ、偏置距变化量ΔE和大轮安装距变化量ΔXW。步骤(5)、确定小轮加工参数：将步骤(4)中确定的小轮目标齿面参数作为约束，求解小轮加工参数，这个过程在标准安装位置下进行，不考虑错位量；步骤(6)、小轮的实际加工：按照步骤(5)的小轮加工参数在实际机床上加工小轮时，把小轮的轮位增加小轮安装距变化量ΔXP。步骤(7)、装配使用：在标准安装位置下装配使用齿轮副。本专利技术修形后的齿轮副在步骤(1)所述的使用频率最高的工作载荷下运转，接触斑点与标准安装位置下设计的接触斑点基本相同。本专利技术还提供了一种基于上述针对错位量的锥齿轮齿面修形方法的修形效果验证方法，包括以下步骤：S1、测量大轮齿面：大轮安装距采用标准值，利用步骤(2)中计算出的大轮齿面数据，在实际齿轮测量中心上测量大轮齿面；测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对错位量的锥齿轮齿面修形方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：针对齿轮副实际工况中使用频率最高的工作载荷，计算齿轮副的错位量，齿轮副的错位量包括轴交角变化量ΔΣ、偏置距变化量ΔE、大轮安装距变化量ΔXW以及小轮安装距变化量ΔXP；步骤(2)：在标准安装位置下确定大轮的加工参数，并计算大轮齿面数据；然后在标准安装位置下在机床上加工大轮；步骤(3)：确定齿轮副的啮合特性目标；步骤(4)：在大轮和小轮啮合的坐标系上加上轴交角变化量ΔΣ、偏置距变化量ΔE和大轮安装距变化量ΔXW，根据啮合特性目标求解与大轮齿面啮合的小轮目标齿面参数；步骤(5)：将小轮目标齿面参数作为约束，在标准安装位置下求解小轮加工参数；步骤(6)：把小轮的轮位增加小轮安装距变化量ΔXP，根据小轮加工参数在机床上加工小轮。

【技术特征摘要】
1.一种针对错位量的锥齿轮齿面修形方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：针对齿轮副实际工况中使用频率最高的工作载荷，计算齿轮副的错位量，齿轮副的错位量包括轴交角变化量ΔΣ、偏置距变化量ΔE、大轮安装距变化量ΔXW以及小轮安装距变化量ΔXP；步骤(2)：在标准安装位置下确定大轮的加工参数，并计算大轮齿面数据；然后在标准安装位置下在机床上加工大轮；步骤(3)：确定齿轮副的啮合特性目标；步骤(4)：在大轮和小轮啮合的坐标系上加上轴交角变化量ΔΣ、偏置距变化量ΔE和大轮安装距变化量ΔXW，根据啮合特性目标求解与大轮齿面啮合的小轮目标齿面参数；步骤(5)：将小轮目标齿面参数作为约束，在标准安装位置下求解小轮加工参数；步骤(6)：把小轮的轮位增加小轮安装距变化量ΔXP，根据小轮加工参数在机床上加工小轮。2.根据权利要求1所述的针对错位量的锥齿轮齿面修形方法，其特征在于，在步骤(6)之后还包括：在标准安装位置下装配使用齿轮副。3.根据权利要求1所述的针对错位量的锥齿轮齿面修形方法，其特征在于，步骤(1)具体如下：对齿轮副所在的整个传动系统进行建模，针对齿轮副实际工况中使用频率最高的工作载荷，计算整个传动系统的变形量，从而得到齿轮副的错位量。4.一种基于权利要求1-3任...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨羽，毛世民，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61