[发明专利]一种螺旋锥齿轮齿根干涉检验方法

说明书

本发明公开一种螺旋锥齿轮齿根干涉的检验方法，由几何参数计算出轮齿的内锥齿顶高、内锥齿根高、设计齿根线和设计分界线，确定各几何要素的位置关系；给定齿轮副的机床调整参数和刀具参数，确定实际齿根线和实际分界线。根据齿轮副在大轮、小轮齿顶啮合的几何条件，求得啮入点和啮出点的小轮转角，将整个啮合过程离散化，对所有小轮转角进行齿面接触分析，将当前轮齿的齿顶线变换到配对齿轮上，得到齿顶投影线，对齿顶投影线进行离散化，得到齿根干涉的潜在点，进一步建立齿根干涉模型，由法向距离判断是否发生干涉，重复上述过程得到齿根干涉区。该方法能够检验出因刀具圆角过大或者机床参数设置不合理而产生的齿根干涉，确定实际的过渡曲面和工作齿面的分界线以及齿根干涉区域。

技术领域

本发明属于齿轮传动技术领域，特别涉及一种螺旋锥齿轮齿根干涉检验方法。

背景技术

螺旋锥齿轮副在传动过程中，由于齿根设计不合理或者轮齿变性、安装误差等因素，引起小轮齿顶与大轮齿根或者大轮齿顶与小轮齿根的非正常啮合现象，称为齿根干涉；它是一种设计缺陷，经常伴有强烈的振动与冲击，容易在齿根处发生断齿、疲劳失效等不利现象，影响齿轮传动的平稳性和使用寿命，因此在齿轮副的设计、加工和安装调整时必须给予检验及并消除。

齿根圆角设计和加工参数设置不合理是引起齿根干涉的主要因素。传统螺旋锥齿轮几何设计中，刀具圆角的最大半径是根据螺旋锥齿轮当量齿轮与齿条刀具相啮合的几何关系推导出来的，是一种简化近似方法，其计算过程涉及到大量复杂的数字公式，即便如此也经常出现齿根干涉现象。实际上，齿根干涉和轮齿工作齿面、过渡曲面的拓扑结构密切相关，而齿面的形状完全是由加工参数决定的，因此螺旋锥齿轮加工参数设置对于齿根干涉是有重要的影响。综上，齿根圆角和加工参数两者对齿根干涉影响是相互关联的，必须同时加以考虑。

文献“方宗德，杨宏斌，邓效忠等.HFT准双曲面齿轮的齿根过渡曲面和干涉、根切检验.机械传动，2002，26(1):38-40.”中通过考虑齿根干涉条件，优化加工参数设计，当接触轨迹线不超过工作齿面和过渡曲面的交界线时，就不存在齿根干涉，这种方法较传统的设计方法有所改善，但由于螺旋锥齿轮齿面是非常复杂，仅仅保证工作齿面正常接触是不够的，必须考虑过渡曲面的接触情况。

发明内容

发明目的为了解决螺旋锥齿轮齿根干涉问题，本发明提供一种螺旋锥齿轮齿根干涉的检验方法，能够检验出因刀具圆角过大或者机床参数设置不合理而产生的齿根干涉，确定实际的过渡曲面和工作齿面的分界线以及齿根干涉区域。

本发明解决技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

一种螺旋锥齿轮齿根干涉的检验方法，包括以下步骤：

(1)由螺旋锥齿轮副的基本参数，计算出齿轮副的内锥齿顶高、内锥齿根高、设计齿根线Γ_f和设计分界线Γ_c；并将这些轮廓要素表示在轮齿的旋转投影面上，确定各几何要素的相对位置关系；

(2)根据锥齿轮副的机床调整参数和刀具参数，借助齿轮空间啮合原理和坐标变换，推导出齿根过渡曲面方程，确定实际齿根线L_f和实际分界线L_c，并表示在轮齿的旋转投影面上；

(3)根据在大轮齿顶上接触的几何条件，借助轮齿接触分析模型，求得啮入点的小轮转角同样，由在小轮齿顶上接触的几何条件和轮齿接触分析模型，求得啮出点的小轮转角

(4)将齿轮副的整个啮合过程离散为i＝1,2,3,…,n；对某一瞬时的小轮转角进行齿面接触分析，将当前轮齿的齿顶线变换L_a到配对齿轮上，并表示在旋转投影面上，得到齿顶投影线L_a′；

(5)对齿顶投影线L_a′进行离散化，若离散点在实际分界线之下，则该点为齿根干涉的潜在点，需要进一步判断；若在实际分界线之上，则该点不会发生齿根干涉；