[发明专利]螺旋锥齿轮凹模齿面设计方法及螺旋锥齿轮加工方法

说明书

本发明涉及一种螺旋锥齿轮凹模齿面设计方法及螺旋锥齿轮加工方法。本发明以实际加工出的小轮的齿面参数为基准参数，结合大轮与小轮的传动关系以及齿面接触性能、大轮齿面锻造后的变形量，计算出大轮齿面的参数，根据该大轮齿面的参数得到用于锻造大轮齿面的凹模齿面的参数，然后根据该参数加工出凹模并使用该凹模即可进行大轮的锻造加工，使锻造后大轮齿面与小轮齿面满足预定的啮合性能，避免了重新对小轮齿面进行修配的二次加工，简化了螺旋锥齿轮的加工工序，提高了加工效率。

技术领域

本发明涉及一种螺旋锥齿轮凹模齿面设计方法及螺旋锥齿轮加工方法。

背景技术

螺旋锥齿轮广泛应用在工业，农业，国防等重要机械传动领域，其承载能力和传动平稳性能大大优于直齿锥齿轮，能很好地满足高速重载传动要求，其优良的性能也促使了研究人员对其设计与加工技术的深入研究。随着直齿锥齿轮的精锻技术的成熟及推广应用，螺旋锥齿轮的精密成形加工日益受到人们的重视。传统的齿轮切削加工方式破坏了金属纤维流线组织，降低了齿轮的齿根弯曲疲劳强度、齿面耐磨性等，同时，生产效率低，材料利用率低，生产成本高。因此，以精密锻造取代现行的铣削加工是必然趋势。

对于螺旋锥齿轮来说，其啮合特性，包括接触印痕大小、位置、接触迹线的方向、传动误差曲线形状等会对齿轮副的传动性能影响较大。目前，螺旋锥齿轮的加工一般先根据设计参数直接加工出其大轮和小轮，对于螺旋锥齿轮的小轮，由于其螺旋角较大，其精锻制造尚无法进行，目前的螺旋锥齿轮精锻主要是针对大轮进行，由于大轮精锻后齿面的变形，齿面接触区，齿面啮合迹线等接触性能无法满足预先设计，需要对小轮齿面重新进行二次修整加工。同时，由于小轮齿面相对于大轮齿面本身就较为复杂，大轮锻造后的变形使小轮的修整比较繁琐，因此造成二次修整后也难以满足预定的设计要求，造成传动时振动和噪声较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无需对小轮进行二次修整即可满足啮合传动要求的螺旋锥齿轮凹模齿面设计方法；本发明的目的还在于提供一种螺旋锥齿轮加工方法。

为实现上述目的，本发明的螺旋锥齿轮凹模齿面设计方法的技术方案是：

1)以实际加工出的小轮的齿面参数为基准参数，结合大轮与小轮的传动关系以及齿面接触性能、大轮齿面锻造后的变形量，计算出大轮齿面的参数；

2)根据该大轮齿面的三维坐标点得到用于锻造大轮齿面的凹模齿面的三维坐标点。

过程1)具体包括以下步骤：

第一步，根据机床加工的小轮齿面的实际参数，推导具有一定传动比关系的共轭大轮齿面Π₀，大轮和小轮的一对啮合齿从啮入点到啮出点的传动比关系表示如下：其中φ₂表示大轮的转动角度，φ₁表小轮的转动角度，c₁,c₂…,c_n表示传动系数；

第二步，将共轭大轮齿面Π₀绕其轴线进行旋转投影，得到齿面的投影面，对该平面齿面进行离散化，建立齿面的离散坐标系XOY，齿面上每个离散点的坐标记为P₀^ij(X_p，Y_p)；

第三步，将共轭大轮齿面Π₀作为基准面，根据传动性能要求建立相对于共轭大轮齿面的二次偏差曲面，二次偏差曲面点P₀^ij(X_p，Y_p)的偏差表示为：δ^ij＝a(X_pcosβ-Y_psinβ-b)，其中，a表示修形量大小，β表示啮合迹线与X轴的夹角，b表示啮合迹线的位置；