[发明专利]一种凹凸齿线联轴器的设计方法

权利要求书

1.一种凹凸齿线联轴器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100：给定外齿左侧、中部和右侧的变位长度和变位量，采用三段抛物线曲线进行径向变位设计；

步骤S200：齿条刀具的法截面中心沿着三段抛物线变位曲线运动，形成假想产形齿条；根据渐开线齿轮的展成原理，假想产形齿条和外齿沿着节线和节圆作纯滚动，由坐标变换和啮合原理推导出外齿的齿面方程；

步骤S300：采用标准渐开线插齿刀或碟形砂轮加工内齿，刀具在沿着轴向进给的同时，附加一个径向运动，通过控制径向进给量实现内齿的中凹加工；刀具的运动轨迹为三段抛物线，给定内齿上部、中部和下部的径向进给量，由连续可导条件，求出运动轨迹的函数表达式；

步骤S400：根据内齿插削原理，由插齿刀的截面方程和插齿刀的运动轨迹，借助坐标变换和啮合方程，推导具有中凹齿形的内齿齿面方程；

步骤S500：以小轮分度圆与齿侧端面交点为参考点，建立考虑轴交角安装误差的轮齿边缘接触分析模型，计算出最大轴交角；

步骤S600：划分外齿和内齿的单齿网格，进行有限元计算，求解获得齿面接触应力和齿根弯曲应力。

2.根据权利要求1所述的凹凸齿线联轴器的设计方法，其特征在于，步骤S100中，径向变位设计具体是指：先确定中部抛物线变位曲线的系数，再根据变位曲线在连接点处的连续可导条件和最大变位量，求出左侧、右侧的抛物线变位系数。

3.根据权利要求1所述的凹凸齿线联轴器的设计方法，其特征在于，步骤S100中，三段抛物线曲线的函数建立步骤如下：

在直角坐标系x₁o₁z₁中，建立外齿变位曲线方程，横坐标z₁为齿向，纵坐标x₁变位方向；外齿变位曲线划分为三段，左侧I段抛物线的变位长度为l₁，最大变位量为h₁，中部II段抛物线的变位长度为l₂，最大变位量为h₂，右侧III段抛物线的变位长度为l₃，最大变位量为h₃，三段的变位长度之和等于外齿齿宽b₁；中部II段变位曲线为对称抛物线，二次项系数为左侧I段抛物线的终点坐标为(-l₁-0.5l₂,-h₁)，与中部II段抛物线连接处的坐标为(-0.5l₂,-h₂)，在该连接点处导数为右侧III段抛物线的终点坐标为(0.5l₂+l₃,-h₃)，与中部II段抛物线连接处的坐标为(0.5l₂,-h₂)，在该连接点处导数为根据几何约束条件，建立三段变位曲线的函数表达式为：

式中，l_t为外齿沿着齿向的齿面参数；通过改变l₁，l₂，l₃，h₁，h₂，h₃参数可以控制变位曲线的形状，根据设计要求可实现沿齿向方向不同鼓形量要求；当左右两侧的变位量h₁、h₃均大于中部变位量时，外齿即为鼓形齿。