一种锥齿轮虚拟装配方法组成比例

本发明专利技术属于齿轮装配技术领域，公开了一种锥齿轮虚拟装配方法。该方法能够通过三维绘图软件实现一对锥齿轮的建模，并利用坐标变换实现齿轮装配、误差调整以及小锥齿轮的旋转；通过干涉消除、接触印痕仿真、印痕边缘优化得到齿面接触区，最后采用齿隙获得步骤得到齿隙。采用该种方法不仅能够节省网格划分及网格质量控制的步骤还能快速准确的得到工作齿面接触区和非工作齿面的齿隙，逻辑简单，便于理解和编程。和编程。和编程。

【技术实现步骤摘要】
一种锥齿轮虚拟装配方法


[0001]本专利技术属于齿轮装配
，公开了一种锥齿轮虚拟装配方法。

技术介绍

[0002]作为汽车驱动桥不可缺少的核心部件，螺旋锥齿轮具有传动平稳、噪声低、承载能力强等特点。相较于圆柱齿轮，锥齿轮的齿面空间几何形状更加的复杂，螺旋锥齿轮加工质量的评估则更为严格，作为衡量螺旋锥齿轮加工质量的重要标志之一的齿面接触区的调整就显得十分重要。为使螺旋锥齿轮副工作正常，两齿轮必须有良好的齿面接触区和适当的啮合间隙。其中，齿面接触区更为重要。所谓齿面接触区，是指一对螺旋锥齿轮在啮合运转中轮齿齿面实际的接触部位，俗称“啮合印痕”。齿面接触区的形状、大小和位置对螺旋锥齿轮的平衡运转、使用寿命及噪声有直接影响。
[0003]现有技术中获取螺旋锥齿轮齿面接触区的方法有滚检试验、理论计算及有限元计算，其中，最常见的方法为有限元计算，该方法通过建立齿轮模型并进行网格划分来实现齿面接触区的模拟，但是划分网格需要大量的时间，耗时比较长、网格质量好则模拟分析效果好，网格质量差则模拟分析效果差，因此采用有限元计算的方法不仅耗时比较长而且分析效果质量不稳定。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种能够快速准确地得到一对齿轮的工作齿面接触印痕和非工作齿面的齿隙的锥齿轮虚拟装配方法。
[0005]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种锥齿轮虚拟装配方法，包括以下步骤：
[0007]S10、建立锥齿轮模型、装配坐标系与位置变换坐标系，通过位置变换实现齿轮装配、误差调整以及小锥齿轮的旋转；
[0008]S20、提取分析齿面及其前后两个齿面；
[0009]S30、进行干涉消除，以使两个齿轮能够正常啮合；
[0010]S40、进行接触印痕仿真，以得到啮合椭圆及齿面接触区；
[0011]S50、进行印痕边缘优化，以对齿面接触区进行优化；
[0012]S60、进行齿隙获得。
[0013]作为优选地，干涉消除的步骤包括：
[0014]S310、通过坐标变换使得小锥齿轮沿着工作旋向进行旋转；
[0015]S320、测量大锥齿轮上分析齿面及其前后两个齿面与相对应的小锥齿轮齿面间距离，当三个距离中的最小值小于设定阀值时则认定干涉已消除。
[0016]作为优选地，接触印痕仿真的步骤包括：
[0017]S410、设定小锥齿轮的旋转步幅和步数，通过坐标变换对小锥齿轮进行旋转；
[0018]S420、通过坐标变换使得相啮合的两个锥齿轮按传动比各旋转一次；
[0019]S430、通过坐标变换使得小锥齿轮绕自身轴线自转直至工作齿面相切；
[0020]S440、判断分析齿面前后两对齿面的状态，若前齿面相交则重复S420～S430的步骤，若后齿面相交则结束，若两齿面均相离则得出接触椭圆，流程结束。
[0021]作为优选地，工作齿面相切的步骤包括：
[0022]S431、若当前分析齿面的状态为相交或者相离，通过坐标变换将小锥齿轮旋转t
°
，判断分析齿面的状态，若原始状态为相交或者相离旋转后依旧为原状态则继续旋转小锥齿轮t
°
；若原始状态为相交或者相离旋转后状态改变则进行下一步；
[0023]S432、若当前分析齿面的状态为相切那么得到接触点及切点；若当前分析齿面的状态为相交或者相离，通过坐标变换将小锥齿轮旋转t
°
/2,若旋转后状态不变或者相交变相离亦或者相离变相交，则继续旋转小锥齿轮t
°
/2，直至分析齿面相切得到接触点及切点。
[0024]作为优选地，印痕边缘优化的步骤包括：
[0025]S510、提取工作齿面的齿面边缘；
[0026]S520、使用二分法迭代法使印痕向齿面边缘靠近，直至得到齿面接触区。
[0027]作为优选地，齿隙获得的步骤包括：
[0028]S610、在分析齿面与小锥齿轮的齿面相切的前提下，将小锥齿轮的非工作齿面反向旋转，直至与大齿轮的非工作齿面相切；
[0029]S620、重复步骤S610至少3次，记录下旋转角度，取最小值，即可得到齿轮的齿隙。
[0030]作为优选地，所述齿轮装配的步骤包括：
[0031]S110、建立装配坐标系，利用坐标转换对小锥齿轮进行位置变换以移动到装配位置；
[0032]S120、进行安装误差调整。
[0033]作为优选地，安装误差调整的步骤为建立误差调整坐标系，利用坐标变换对小锥齿轮进行位置变换以实现误差调整。
[0034]作为优选地，可将锥齿轮虚拟装配方法进行编程，并对三维制图软件进行二次开发，以实现对锥齿轮的齿面接触区与齿隙的自动获取。
[0035]作为优选地，三维制图软件为CATIA。
[0036]有益效果：本专利技术通过坐标变换实现两个锥齿轮的装配、误差调整与小齿轮的旋转动作，并通过干涉消除、接触印痕仿真、印痕边缘优化以及齿隙获得步骤准确的得到一对锥齿轮的工作齿面接触区和非工作齿面的齿隙。不仅能够节省网格划分及质量控制的步骤还能得到准确的结果，逻辑简单，便于理解和编程。
附图说明
[0037]图1是本专利技术实施例提供的锥齿轮虚拟装配方法的步骤流程图；
[0038]图2是本专利技术实施例提供的触印痕仿真的步骤流程图；
[0039]图3是本专利技术实施例提供的工作齿面相切的步骤流程图。
具体实施方式
[0040]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便
于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0041]在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0042]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0043]在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锥齿轮虚拟装配方法，其特征在于，包括以下步骤：S10、建立锥齿轮模型、并进锥行齿轮装配；S20、提取分析齿面及其前后两个齿面；S30、进行干涉消除，以使两个齿轮能够正常啮合；S40、进行接触印痕仿真，以得到啮合椭圆及齿面接触区；S50、进行印痕边缘优化，以对所述齿面接触区进行优化；S60、进行齿隙获得。2.根据权利要求1所述的锥齿轮虚拟装配方法，其特征在于，所述干涉消除的步骤包括：S310、小锥齿轮沿着工作旋向进行旋转；S320、测量大锥齿轮上所述分析齿面及其前后两个齿面与相对应的小锥齿轮齿面间距离，当三个距离中的最小值小于设定阀值时则认定干涉已消除。3.根据权利要求1所述的锥齿轮虚拟装配方法，其特征在于，所述接触印痕仿真的步骤包括：S410、设定所述小锥齿轮的旋转步幅和步数，对所述小锥齿轮进行旋转；S420、相啮合的两个所述锥齿轮按传动比各旋转一次；S430、小锥齿轮绕自身轴线自转直至工作齿面相切；S440、判断所述分析齿面前后两对齿面的状态，若前齿面相交则重复S420～S430的步骤，若后齿面相交则结束，若两齿面均相离则得出接触椭圆，流程结束。4.根据权利要求3所述的锥齿轮虚拟装配方法，其特征在于，所述工作齿面相切的步骤包括：S431、若当前所述分析齿面的状态为相交或者相离，将所述小锥齿轮旋转t
°
，判断分析齿面的状态，若原始状态为相交或者相离旋转后依旧为原状态则继续旋转所述小锥齿轮t
°
；若原始状态为相交或者相离旋转后状态改变则进行下一步；S432、若当前所述分析齿面的状态为相切那么得到接触点...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐占，张鹏，白学斌，金子嵛，于博瑞，郭相坤，张冰，贾旭东，石珊，王学旭，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：