專利名稱：漸開線斜齒輪的高精度建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及齒輪建模與加工領(lǐng)域，尤其是一種漸開線斜齒輪的高精度建模方法。
背景技術(shù)：
斜齒輪嚙合時(shí)重合度較大，在傳動(dòng)的過程中可以實(shí)現(xiàn)逐漸的平穩(wěn)過渡，避免了直齒輪在嚙合過程中產(chǎn)生的沖擊，可以實(shí)現(xiàn)平衡軸之間傳動(dòng)的需求，同時(shí)避免了其他齒輪的工藝復(fù)雜性，因此斜齒輪在機(jī)械工程中得到了廣泛的應(yīng)用。但是在工程實(shí)踐中，為了達(dá)到配湊中心距等目的，常常對(duì)齒輪進(jìn)行變位，導(dǎo)致齒輪的計(jì)算和繪制比較困難；而且高精度的航空、船舶的齒輪為了達(dá)到高重合度、低噪音及高承載能力的要求，經(jīng)常采用小齒形角和長(zhǎng)齒廓，這使齒輪的繪制建模更為困難。目前常用的三維軟件例如ftx)/E、UG、CATIA等可以較好的進(jìn)行直齒輪的繪制建模，但是對(duì)于斜齒輪的建模沒有一套精確可靠的建模方法，在建模步驟中存在著缺陷。第一生成齒根過渡曲線不精確，現(xiàn)有技術(shù)通常采用兩種方法(1)通過借助編程軟件計(jì)算出多個(gè)點(diǎn)，再導(dǎo)入三維軟件中擬合成過渡曲線，既復(fù)雜又不準(zhǔn)確；(2)用模數(shù)乘以刀具系數(shù)得到的半徑值來(lái)畫一段圓弧，并用其代替過渡曲線，這種方法很粗略。第二 采用在分度圓上投影生產(chǎn)螺旋線的方法，在軟件中投影時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。第三在由二維生成三維齒面時(shí)以螺旋線為控制線，對(duì)首尾兩個(gè)截面掃描進(jìn)行掃描建模，這種掃描結(jié)果與實(shí)際齒形誤差很大。綜上所述目前的齒輪建模方法精度差，難以得到精確的斜齒輪齒廓，所建立的粗糙三維模型會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)齒輪加工的質(zhì)量，無(wú)法加工得到高質(zhì)量的齒輪零件，而且也給斜齒輪的后續(xù)仿真分析造成很大的阻礙。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)人針對(duì)上述現(xiàn)有漸開線斜齒輪的近似建模方法粗糙不精確，從而影響加工制造與仿真分析等缺點(diǎn)，提供一種漸開線斜齒輪的高精度建模方法，顯著提高了漸開線斜齒輪的建模精度，從而顯著提高了實(shí)際齒輪加工或者仿真分析作業(yè)，例如齒根應(yīng)力分析、齒面接觸分析中計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種漸開線斜齒輪的高精度建模方法，包括以下步驟 第一步設(shè)置相關(guān)參數(shù)；
第二步建立齒槽中心線，由曲線方程建立漸開線與過渡曲線，以齒槽中心線為鏡像基準(zhǔn)繪制二維齒輪端面齒廓；
第三步輸入螺旋線方程建立螺旋線，將端面齒廓旋轉(zhuǎn)偏移后形成若干個(gè)掃描截面； 第四步以若干個(gè)截面為掃描面，螺旋線為主參照軌跡，齒輪中軸線為輔助參照軌跡， 利用混合掃描生成第一個(gè)齒槽；以齒輪中軸線為中心進(jìn)行圓形陣列，陣列出所需齒數(shù)的齒槽；對(duì)于齒坯實(shí)體進(jìn)行布爾運(yùn)算實(shí)現(xiàn)切除，形成齒輪模型；
第五步將齒輪模型用于實(shí)際齒輪加工或者仿真分析作業(yè)。
其進(jìn)一步特征在于第二步中的齒槽中心線的建立方法如下選取漸開線與分度圓的交點(diǎn)，連接所述交點(diǎn)與分度圓的圓心做輔助直線，將所述輔助直線以分度圓圓心為中
心旋轉(zhuǎn)角度《W所得到的直線即為齒槽中心線，其中
權(quán)利要求
1.一種漸開線斜齒輪的高精度建模方法，包括以下步驟第一步設(shè)置相關(guān)參數(shù)；第二步建立齒槽中心線，由曲線方程建立漸開線與過渡曲線，以齒槽中心線為鏡像基準(zhǔn)繪制二維齒輪端面齒廓；第三步輸入螺旋線方程建立螺旋線，將端面齒廓旋轉(zhuǎn)偏移后形成若干個(gè)掃描截面； 第四步以若干個(gè)截面為掃描面，螺旋線為主參照軌跡，齒輪中軸線為輔助參照軌跡， 利用混合掃描生成第一個(gè)齒槽；以齒輪中軸線為中心進(jìn)行圓形陣列，陣列出所需齒數(shù)的齒槽；對(duì)于齒坯實(shí)體進(jìn)行布爾運(yùn)算實(shí)現(xiàn)切除，形成齒輪模型；第五步將齒輪模型用于實(shí)際齒輪加工或者仿真分析作業(yè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的漸開線斜齒輪的高精度建模方法，其特征在于第二步中的齒槽中心線的建立方法如下選取漸開線與分度圓的交點(diǎn)，連接所述交點(diǎn)與分度圓的圓心做輔助直線，將所述輔助直線以分度圓圓心為中心旋轉(zhuǎn)角度mid所得到的直線即為齒槽中心線，其中
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的漸開線斜齒輪的高精度建模方法，其特征在于在第二坐標(biāo)系下通過過渡曲線方程建立過渡曲線，所述過渡曲線方程為x = rj×cosωj, y = rjXsinwj ,z = 0 .其中cn為法面齒頂系數(shù)，d為分度圓直徑，df為齒根圓直徑， rc為頂角倒圓半徑系數(shù)，β為螺旋角，N為齒數(shù)，
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的漸開線斜齒輪的高精度建模方法，其特征在于在第二坐標(biāo)系下，以分度圓上的基點(diǎn)出發(fā)，通過輸入螺旋線方程建立螺旋線，通過X的正負(fù)號(hào)控制齒輪的旋向，X為正時(shí)為左旋，X為負(fù)時(shí)為右旋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漸開線斜齒輪的高精度建模方法，其特征在于第三步中以齒槽輪廓為基準(zhǔn)，以齒輪中軸線為中心旋轉(zhuǎn)角度A= —^并沿著軸線方向平移距π xd xnum離D=I，復(fù)制生成的第^個(gè)掃描截面，重復(fù)上述操作至麗嫩=Ν，，式中.Jtum =1 Ν，， numN’為所需復(fù)制的掃描截面總數(shù)，b為齒寬。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的漸開線斜齒輪的高精度建模方法，其特征在于所述N’取值為5 10。
全文摘要
一種漸開線斜齒輪的高精度建模方法，包括以下步驟第一步設(shè)置相關(guān)參數(shù)；第二步由曲線方程建立漸開線與過渡曲線，建立齒槽中心線并繪制二維齒廓；第三步輸入螺旋線方程建立螺旋線；第四步利用混合掃描與陣列生成齒槽，對(duì)于齒坯實(shí)體進(jìn)行布爾運(yùn)算實(shí)現(xiàn)切除，形成齒輪模型；第五步將齒輪模型用于實(shí)際齒輪加工或者仿真分析作業(yè)。本發(fā)明以漸開線斜齒輪的基本原理和齒條與齒輪的嚙合為基礎(chǔ)，進(jìn)行推導(dǎo)出適用于三維軟件的公式，省去了以前的繁瑣編程計(jì)算，并且實(shí)體成形上能夠高度擬合，為斜齒輪的后續(xù)制造與分析提供了技術(shù)支持，不僅對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒廓齒輪，而且對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)的齒廓齒輪也適用，具有顯著的科研價(jià)值與經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102289534SQ20111013812
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者張寧, 張立平, 汪中厚, 榮兆明, 莫逗, 陳貴強(qiáng) 申請(qǐng)人:無(wú)錫永凱達(dá)齒輪有限公司