[发明专利]一种克林根贝尔格锥齿轮接触调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种克林根贝尔格锥齿轮接触调整的方法，属于机械设计与制造领域。 

背景技术

克林根贝尔格锥齿轮具有重合度高、传动平稳、承载能力高等优点。广泛应用于各种机械设备中，如汽车、工程机械、旋翼推进的直升机、机床等。克林根贝尔格锥齿轮的制造精度、质量直接影响这些设备的效率、噪声、运动精度和寿命，因此克林根贝尔格锥齿轮一直受到各国有关专家学者的广泛关注和研究，成为齿轮生产中的关键技术和制高点。轮齿啮合接触区是衡量齿轮传动质量的综合指标，如果在加工制造和装配中造成接触区大、小、形状和位置的偏差，将使载荷集中在轮齿的大端或小端，也可能集中在齿顶和齿根处，不良安装调整方法会使接触区出现：过长接触、过短接触、齿顶接触、齿根接触、过宽接触、过窄接触、内对角接触、外对角接触、大头宽小头窄接触、大头窄小头宽接触、大头外对角小头内对角、大头内对角小头外对角、菱形和鱼尾形接触等。这些都会引起局部应力的集中，造成齿轮早期磨损或断齿。 

当前齿轮加载分析的研究主要集中在分析齿面的传动误差和齿面接触压力分布情况与齿面加工参数之间的关系，从而提高齿面的承载能力。本文通过研究加载过程中齿面接触迹线的变化规律，得到接触迹线与载荷之间的关系，通过安装调整接触迹线的位置可以避免轮齿早期磨损和提高齿面的承载能力。 

发明内容

本发明的目的是提供一种克林根贝尔格锥齿轮接触调整的方法，通过理论推导及仿真验证给出精确的，最优的轮齿接触位置，为提高克林根贝尔格锥齿轮安装调整速度和传动精度提供重要的理论依据，进而快速合理经济地对克林根贝尔格锥齿轮轮齿啮合接触区进行调整。 

本发明是采用以下技术手段实现的： 

1、建立用于分析克林根贝尔格锥齿轮受力后轮齿接触迹线变化趋势的三维模型。其建立三维模型包括以下步骤： 

1.1根据克林根贝尔格锥齿轮的加工原理，建立齿轮的加工坐标系，建立轮齿齿面方程； 

1.2利用Matlab离散轮齿齿面方程，得到齿面上234个离散点坐标，将这些坐标导入Pro/E中，建立齿轮的三维模型； 

2、应用Abaqus软件对克林根贝尔格锥齿轮受外载荷作用下的齿轮接触迹线变化与外载荷之间的关系进行分析，其包括以下步骤： 

2.1将在Pro/E中建立的模型导入Abaqus软件，并对导入后的模型进行有限元分析前处理，其中，前处理采用Hypermesh类型的网格来划分网格，并根据实际情况设定模型材料参数； 

2.2根据齿轮的加载特性，应用Abaqus软件设定克林根贝尔格锥齿轮受到的外载荷，外载荷采用逐步递增的方式施加在轮齿上，即从轻载，中载一直到重载。 

2.3在不同载荷作用下，对轮齿接触迹线变化结果进行分析，得到接触迹线变化与载荷之间的关系。 

3、根据接触迹线与载荷之间的关系，在齿轮的实际安装过程中，调整接触迹线的位置以提高齿面的承载能力，具体过程为：在实际安装后实行预加载，查看轮齿接触区的位置，并把接触区调整在从齿面中间偏向小端一侧的位置，并根据根据齿轮不同的实际工况，如轻载、中载或重载工况下，适当调整接触区偏离齿面中间的距离，保证受力后的接触区正好位于齿面中间位置。 

本发明的有益效果在于：基于克林跟贝尔格锥齿轮的加工理论，通过数学方法建立克林根贝尔格锥齿轮的三维模型并对克林根贝尔格锥齿轮在外载荷作用下的齿轮接触迹线变化与外载荷之间的关系进行分析，得出克林跟贝尔格锥齿轮在外载荷作用下齿轮接触迹线的变化规律，在该变化规律的指导下，对克林根贝尔格锥齿轮在实际安装过程中的接触区进行调整。从而能够快速合理经济地避免克林根贝尔格锥齿轮的轮齿早期磨损和提高齿面的承载能力。 

通过下面的描述并结合附图说明，本发明会更加清晰，附图说明用于解释本发明方法及实施例。 

附图说明

图1本方法的流程图； 

图2摆线齿切齿示意图； 

图3双层刀盘左旋刀具加工坐标系； 

图4冠轮产形面形成的坐标系； 

图5左旋齿轮加工坐标系； 

图6小齿轮的一个齿面离散点； 

图7小齿轮齿面离散点； 

图8一对共轭齿面离散点； 

图9一对啮合轮齿的三维模型； 

图10克林根贝尔格锥齿轮三维模型； 

图11克林根贝尔格锥齿轮有限元网格模型； 

图12在轻载作用下克林根贝尔格锥齿轮接触迹线；