[发明专利]一种提高重载尼曼蜗轮副使用寿命的修形方法

说明书

一种提高重载尼曼蜗轮副使用寿命的修形方法，包括步骤：步骤1：利用UG软件对尼曼蜗轮副进行三维建模；步骤2：利用ANSYS软件对建立的尼曼蜗轮副三维模型进行动态接触分析，得到蜗轮齿面接触区；步骤3：根据蜗轮齿面接触区确定蜗轮齿面修形区域；步骤4：根据齿面接触区的位置和大小，结合公式推导出相应的修形曲线以及具体修形量；步骤5：对第一段修形区域进行全齿廓修形；步骤6：确定尼曼蜗轮副啮合线位置，对第二段修形区域进行局部齿廓修形；步骤7：对第三段修形区域进行局部齿廓修形；步骤8：将修形后的尼曼蜗轮副跟未修形的轮齿进行数据比较。本发明能改善齿面啮合性能，降低尼曼蜗轮副传动时的表面温度，增加尼曼蜗轮副的使用寿命。

技术领域

本发明涉及齿轮修形技术领域，具体涉及一种提高重载尼曼蜗轮副使用寿命的修形方法。

背景技术

尼曼蜗轮由德国尼曼教授发明，具有传动精度高、抗弯能力强、承载能力强等特点。传统的四头蜗杆旋转一周蜗轮旋转四个齿，从等寿命的概念出发，蜗杆采用钢质材料，蜗轮则采用铜或铸铁材料，其不足是传动效率相对较低，相对滑动速度大，油膜难以形成，齿面磨损严重，使用寿命达不到预期的效果。

蜗轮蜗杆传动是一种以紧凑型、大速比为主要特点的传动类型，一级可以替代多级圆柱齿轮传动，可以在较小空间内布置，在现代工业中得到广泛应用。齿轮的齿向修形能够提升齿轮的承载能力、降低啮合噪声，在设备中应用广泛。但采用蜗杆砂轮展成法加工带有齿向鼓形的斜齿轮时，存在齿面扭曲现象，引起啮合冲击、传动精度降低等一系列问题。

发明内容

本发明提出了一种提高重载尼曼蜗轮副使用寿命的修形方法，能够大幅度地改善齿面啮合性能，大幅度降低尼曼蜗轮副传动时的表面温度，大大地改善尼曼蜗轮副传动时的润滑状况，增加尼曼蜗轮副的使用寿命；能有效的解决上述技术问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种提高重载尼曼蜗轮副使用寿命的修形方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：利用UG软件对尼曼蜗轮副进行三维建模；

步骤2：利用ANSYS软件对建立的尼曼蜗轮副三维模型进行动态接触分析，得到蜗轮齿面接触区；

步骤3：根据蜗轮齿面接触区确定蜗轮齿面修形区域；

对进油口齿廓进行全齿廓修形，进油口齿廓的修形区域为第一段修形区域；对出油口齿顶和齿根进行局部齿廓修形，出油口齿顶的修形区域为第二段修形区域，出油口齿根的修形区域为第三段修形区域；步骤4：根据齿面接触区的位置和大小，结合公式推导出相应的修形曲线以及具体修形量；

齿廓修形的三大基本要素分别为：最大修形量Δmax、修形长度L与修形曲线Δ；

步骤5：对第一段修形区域进行全齿廓修形；

步骤6：确定尼曼蜗轮副啮合线位置，在步骤S5的基础上，对第二段修形区域进行局部齿廓修形；

步骤7：在步骤S5，S6的基础上，对第三段修形区域进行局部齿廓修形；

步骤8：将修形后的尼曼蜗轮副跟未修形的轮齿进行数据比较，比较数据包括在传动时的表面温度，润滑状况和使用寿命。

进一步的，步骤2所述的得到蜗轮齿面接触区的具体方式为：将蜗轮、蜗杆的旋转中心分别采用刚性梁单元与内孔表面节点相连，在蜗杆中心节点施加动态旋转位移，蜗轮旋转中心施加阻力矩，利用APDL语言对分析结果进行后处理，可得蜗轮齿面接触区。

进一步的，步骤5所述的对第一段修形区域进行全齿廓修形，具体的修形参数为：

第一段修形区域的最大修形量方程为：

其中，m_n为尼曼蜗轮副的法面模数，单位为mm；