[发明专利]一种准双曲面齿轮副通用设计方法

权利要求书

1.一种准双曲面齿轮副通用设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：针对空间交错轴正交或小轴交角工况，在已知轴交角、偏置距E、传动比和大轮外端直径的情况下，求解满足两节圆锥在空间中相切于已知切触点M的几何参数：获得目标工况下准双曲面齿轮节圆锥参数，即大、小轮节锥角、，大、小轮安装距离、以及大、小轮螺旋角、；

具体为：根据已知的轴交角、偏置距E、大轮外端直径，空间切触点M三维坐标，能够得到以下三大几何关系式：

式中，表示齿轮副传动比，为大、小轮螺旋角差值；

基于准双曲面齿轮齿面的成形原理与展成原理，得到准双曲面齿轮副几何特性约束的两大限定条件：

式中，和分别表示极限压力角和极限法曲率；

基于空间交错轴正交或小轴交角工况，根据齿轮三大几何关系和两大限定条件，提出了考虑大轮螺旋角与小轮辅助角为迭代变量，偏置距和极限法曲率为判定条件的迭代方式；

其中，内循环为偏置距循环，判定条件为：

式中，表示内循环每次迭代后准双曲面齿轮的偏置距；

当满足内循环判定条件时，内循环结束，进行外循环，判定条件为：

式中，表示选定的刀盘半径，表示外循环每次迭代后准双曲面齿轮齿面极限法曲率；

当满足外循环判定条件时，循环结束，输出满足目标工况的唯一准双曲面齿轮节圆锥参数；

步骤S2：根据上述满足该条件的准双曲面齿轮节圆锥基本几何参数，选取针对该工况的收缩齿制，其中非正交准双曲面齿轮应选取标准收缩，计算满足该工况要求的准双曲面齿坯基本参数；

具体为：面铣准双曲面齿轮收缩方式通用公式如下所示：

式中，为齿轮端面模数，为大轮大端锥距，为大轮参考点锥距；

步骤S3：确定满足该工况的全部齿轮几何参数后，基于端面铣削工艺的成形法大轮加工原理，求解准双曲面齿轮大轮加工参数，包括：水平刀位、径向刀位、机床根锥角、水平轮位和床位，选定接触参考点F，基于罗格里德斯公式，计算出接触参考点F的第一、第二主曲率、与第一、第二主方向、；依据局部综合法，小轮与大轮在该点完全共轭，因此在该点设置准双曲面齿轮啮合特性参数，包括：接触迹线与齿面第一主方向夹角、接触椭圆半长轴长度、传递误差一阶导数；由此推算出满足啮合特性条件的小轮在该点的第一、第二主曲率、与第一、第二主方向、，基于面铣展成法小轮加工原理，求解出满足该啮合特性条件下的唯一准双曲面齿轮小轮加工参数，包括径向刀位、角向刀位、机床根锥角、水平轮位、床位、刀倾角、刀转角、滚比和垂直轮位；

具体为：准双曲面齿轮大轮加工参数计算公式如下所示：

基于局部综合法基本参数之间的关系，得如下方程：

其中，

，，，

式中，小轮与大轮啮合齿面第一主方向的夹角为，，和为局部综合法基本方程系数；

关于考察三个未知系数的方程如下：

其中，

，

根据局部综合法，得如下表达式：

其中，

由此，推导出小轮和大轮啮合齿面第一主方向夹角的表达式为：

其中，小轮在齿面F点第一主曲率和第二主曲率表达式如下：

根据上述方程求得小轮齿面在齿面F点的第一主方向和第二主方向表达式如下：

基于小轮齿面在齿面F点主曲率和主方向，联合预置三大啮合特性参数：接触迹线与齿面第一主方向夹角、接触椭圆半长轴长度、传递误差一阶导数，求解面铣展成法准双曲面齿轮副小轮加工参数：径向刀位、角向刀位、机床根锥角、水平轮位、床位、刀倾角、刀转角、滚比和垂直轮位；

步骤S4：完成针对上述工况的准双曲面齿轮几何参数、齿坯基本参数以及加工参数的推导后，基于齿面逆向工程建立准双曲面齿轮副的三维模型，考虑正交和小轴交角准双曲面齿轮齿面几何特性复杂这一特点，需要对齿轮副齿面进行几何特性指标检查，保证该参数下齿轮齿面的精确性；三大齿面指标检测包括齿根根切分析、齿顶变尖检查、齿根平滑过渡分析，保证了齿面的精度与质量。