[发明专利]一种双曲线差速齿轮高精度成形制造方法

权利要求书

1.一种双曲线差速齿轮高精度成形制造方法，其特征在于，包括如下工作步骤：

S 1、试验齿面的加工

S11、首先，基于双曲线圆锥齿轮理论数学模型建立双曲线圆锥齿轮的齿面数学模型，理论齿面的数学方程如下式所示：

其中，为双曲线转角函数，为双曲线锥角函数，按双曲线方程给出；为齿廓沿齿高方向的参数，为齿廓沿半径方向的参数；

S12、根据上述S1.1中的齿面方程，基于齿轮的基本参数，开展双曲线齿轮设计；

S2、试验齿面的测量

S21、可通过测量成形齿面的齿面偏差，得到该工艺和产品条件下齿面精度的演化规律，为了精确得到齿面的变形量，在坐标测量中心，采用如下所示的方法进行变形测量；图中小圆点为待测量点，测量点的数量为行列，每个测量点定义为，，根据齿面方程，每个点的理论位置为：

和为参数在测量区域的开始和结束坐标值，和为参数在测量区域的开始和结束坐标值；根据即可在坐标测量中心开展齿面偏差测量，得到齿面的真实偏差，得到的偏差采用下式矩阵表达：

式中为偏差矩阵，对应为点的偏差；

S22、采用多项式对偏差曲面进行拟合，得到偏差函数

式中,,,,,,,,,,,,,, 和为每段偏差的拟合系数，

偏差曲面的微分为：

其中，上式右上角系数，为偏差值对不同参数的一阶和二阶微分；

从而拟合系数基于如下连续性条件确定：

最终偏差曲面可表示为：

除此之外，每个齿的齿厚偏差设为，基于中点偏差求出，从而可得到平均齿厚偏差按下式求解

从而最终侧量的齿面，设为，可按下式求解得到

式中为齿面的法向量，可按下式求解

S3、齿面的接触分析

S31、采用坐标系，对齿面进行接触分析，图中和为一对双曲线差速齿轮主动轮和从动轮转角，坐标系为固定坐标系，为固定在主动轮上的坐标系，为固定在从动轮上的坐标系，从而各坐标系间的坐标变换如下式：

式中为主动轮坐标系到大地坐标系间的坐标变换；为从动轮坐标系到大地坐标系间的坐标变换；

S4、齿面的参数修正

S41、根据S3中接触分析的结果，通过改变齿面偏差的数值得到不同的主动轮齿面、从动轮齿面，进而开展齿面的接触分析优化。

2.根据权利要求1所述的一种双曲线差速齿轮高精度成形制造方法，其特征在于，在上述步骤S12中开展双曲线齿轮设计的过程如下：首先，建立分模面，在三维软件中采用布尔差运算求解得到齿轮的试验上下模，上模为锥齿轮背面形状，下模为锥齿轮正面带齿形面形状，然后，采用数控加工中心加工得到齿轮的上模和下模，控制工艺参数，采用锻压工艺在压力机上开展试验齿轮的加工。

3.根据权利要求1所述的一种双曲线差速齿轮高精度成形制造方法，其特征在于，在上述步骤S31中，若主动齿轮齿面方程为，从动轮的齿面方程为，为主动轮齿面齿高和半径方向参数，为从动轮齿面齿高和半径方向参数，从而可根据求解下式得到齿面的接触区和传动误差，即：

。

4.根据权利要求1所述的一种双曲线差速齿轮高精度成形制造方法，其特征在于，在上述步骤S41中，优化过程中要求接触区的长度约占齿轮齿长方向的1/2，高度占齿高方向的4/5，接触区中心在齿长方向靠近小端1/3处，即可以最终优化结果开展成品齿轮模具的设计和最终齿轮产品的制造。