【技术实现步骤摘要】
本专利技术所属锥齿轮加工，具体涉及一种线接触渐缩齿螺旋锥齿轮副的加工方法，该方法适用于弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮副的加工。
技术介绍
1、螺旋锥齿轮用于实现相交轴和交错轴的动力和运动传递，是装备制造业、交通运输业、工程机械、航空航天、军工装备等领域的机械传动关键零件。其中，渐缩齿螺旋锥齿轮在加工时，因受到刀盘结构和机械式机床切削运动的限制，难以实现线接触共轭啮合，目前主要是基于“局部共轭原理”设计理论，以齿面局部点接触为设计和加工目标，借助受力变形因素，实现齿轮副的局部共轭啮合接触传动。然而，以局部共轭原理为基础的齿形设计理论和制造加工技术，在提高齿面承载能力和使用寿命方面仍受到接触面积较小的限制。
2、随着数控加工技术的不断发展，螺旋锥齿轮的加工制造从机械式机床发展到专用数控机床以及数控加工中心，这使得加工出具有更大接触面积的线接触渐缩齿螺旋锥齿轮副成为可能。目前，已有的线接触渐缩齿螺旋锥齿轮副加工技术，存在以下问题：(1)基于增材制造技术可以加工出任意齿形的线接触螺旋锥齿轮副；但加工效率太低，齿面精度和强度均无法保证。(3)基于自由曲面加工技术，对球头铣刀的切削路径进行合理规划，可以精确地加工出任意齿形的线接触螺旋锥齿轮副；但加工效率很低，难以工业化应用。(3)将球面渐开线螺旋锥齿轮的齿面发生线作为刀具切削刃，以齿面生成运动的逆运动作为切齿运动，可切制出弧齿锥齿轮齿面；但此种切削刃不易加工，且加工出的齿轮具有较大的齿形误差。
技术实现思路
1、针对上述现有技术，为了能
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种线接触渐缩齿螺旋锥齿轮副的加工方法，小轮齿面采用展成法加工，大轮齿面采用具有线型切削刃的成形刀具加工。本专利技术中，定义大轮齿面与加工小轮齿面所用的产形面一致，所述小轮齿面的展成加工，包括以下步骤：
3、步骤1、建立螺旋锥齿轮副的啮合运动模型：基于共轭齿面原理确定大轮齿面和小轮齿面在啮合传动过程中的相对运动及空间位置关系；
4、步骤2、建立小轮切齿模型：基于大轮齿面和小轮齿面在啮合传动过程中的相对运动及空间位置关系，获得所述小轮的产形面和所述小轮齿面在切齿展成过程中的相对运动及空间位置关系，并推导出产形面方程和小轮齿面方程；
5、步骤3、将螺旋锥齿轮加工刀盘作为加工小轮的展成铣刀，加工时的刀盘切削面形成加工小轮的产形面。
6、进一步讲，本专利技术所述的线接触渐缩齿螺旋锥齿轮副的加工方法，其中：
7、步骤1、建立螺旋锥齿轮副的啮合运动模型的具体过程是：
8、以小轮节锥顶点o1为原点分别建立坐标系s1和坐标系sp；以大轮节锥顶点o2为原点分别建立坐标系s2和坐标系sg；
9、在坐标系s2中，将大轮齿面的位置矢量表示为r2，在坐标系s1中，与大轮齿面共轭啮合的小轮齿面的位置矢量为r1，
10、
11、式(1)中，m12表示坐标系s2到坐标系s1的变换矩阵，用于表征大轮齿面和小轮齿面在啮合传动过程中的空间位置关系；f12表示大轮齿面和小轮齿面间的啮合方程，用于表征大轮齿面和小轮齿面在啮合传动过程中的相对运动；
12、zf1表示小轮节锥顶点o1到小轮轴线交叉点h1的距离，zf2表示大轮节锥顶点o2到大轮轴线交叉点h2的距离；ed为偏置距；η为轴交角；和分别表示小轮和大轮的啮合转角，z1和z2分别为小轮和大轮的齿数。
13、步骤2建立小轮切齿模型的具体过程是：
14、2-1)参数定义，包括：
15、产形轮节锥为πc，产形轮节锥顶点为oc，产形轮面锥顶点为oac，产形轮轴线的交叉点为hc；
16、小轮节锥为πp，小轮节锥顶点为o1，小轮轴线的交叉点为h1；
17、刀盘刀顶面为πt；刀盘刀顶面πt的中心点为ot，过中心点ot的竖直线为odot；
18、节点为p，过节点p和产形轮轴线的直线与产形轮节锥πc的交点为k，竖直线odot与平面kocp相交于点od；
19、2-2)建立坐标系，包括：
20、以产形轮节锥顶点oc为圆点建立坐标系sc，其中，zc轴与产形轮轴线重合，yc轴垂直于平面kocp；
21、所述坐标系sc沿所述zc轴负方向平移距离l得到坐标系sf；坐标系sf的原点为of，xf轴过点od；
22、以中心点ot为圆点建立坐标系st，其中，zt轴垂直于刀盘刀顶面πt，yt轴平行于yc轴；
23、建立原点为oo的坐标系so，该坐标系so的原点oo与坐标系st的圆点ot重合，其中，zo轴与所述zc轴平行、且与所述zt轴的夹角为t；
24、2-3)定义刀盘的径向刀位和角向刀位：
25、原点of与原点oo的距离s表示刀盘的径向刀位；直线ofoo与直线ofod的夹角q表示刀盘的角向刀位；
26、2-4)定义小轮的加工参数：
27、刀盘的径向刀位s；刀盘的角向刀位q；原点oc和原点of间的距离l；zo轴与zt轴的夹角t；
28、2-5)产形面方程：
29、将坐标系st中的刀盘切削面的位置矢量rt坐标变换到坐标系sc中，获得产形面方程如下：
30、rc＝mct(s,q,l,t)·rt (2)
31、式(2)中，rc表示产形面的位置矢量，mct表示坐标系st到坐标系sc的变换矩阵；
32、2-6)小轮齿面方程：
33、将式(1)中的大轮齿面的位置矢量r2替换为式(2)中的产形面位置矢量rc，获得以刀盘切削面位置矢量rt表示的小轮齿面方程：
34、
35、式(3)中，m2c表示坐标系sc到坐标系s2的变换矩阵，m12，m2c和mct一起用于表征刀盘切削面和小轮齿面在切齿展成过程中的空间位置关系；
36、f1t表示刀盘切削面和小轮齿面间的啮合方程，用于表征刀盘切削面和小轮齿面在切齿展成过程中的相对运动；
37、2-7)根据螺旋锥齿轮副的啮合运动模型和小轮切齿模型，实现小轮的展成加工。
38、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
39、(1)基于齿轮传动的共轭齿面成形原理，可以实现线接触渐缩齿螺旋锥齿轮的加工。
40、(2)大轮加工不受螺旋锥齿轮专用机床的限制，也可采用满足加工自由度要求的常规数控机床加工。
41、(3)相比于现有的增材制造加工技术，能够保证齿面强度；相比于自由曲面加工技术，能够保证加工效率。
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1.一种线接触渐缩齿螺旋锥齿轮副的加工方法，小轮齿面采用展成法加工，大轮齿面采用成形法加工，其特征在于：定义大轮齿面与加工小轮齿面所用的产形面一致，所述小轮齿面的展成加工，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的线接触渐缩齿螺旋锥齿轮副的加工方法，其特征在于：步骤1建立螺旋锥齿轮副的啮合运动模型的具体过程是：
3.根据权利要求2所述的线接触渐缩齿螺旋锥齿轮副的加工方法，其特征在于：步骤2建立小轮切齿模型的具体过程是：
4.根据权利要求1所述的线接触渐缩齿螺旋锥齿轮副的加工方法，其特征在于：大轮齿面采用成形法加工是采用具有线型切削刃的成形刀具加工。
【技术特征摘要】
1.一种线接触渐缩齿螺旋锥齿轮副的加工方法，小轮齿面采用展成法加工，大轮齿面采用成形法加工，其特征在于：定义大轮齿面与加工小轮齿面所用的产形面一致，所述小轮齿面的展成加工，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的线接触渐缩齿螺旋锥齿轮副的加工方法，其特征在于：步骤1建立螺旋锥齿轮副...
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