一种摆线齿轮齿廓修形方法

1.本发明涉及摆线齿轮齿廓修形技术领域，更具体为一种摆线齿轮齿廓修形方法。


背景技术：

2.摆线齿轮是一种常用的行星齿轮传动机构，它具有高精度和低噪声的特点，广泛应用于各种工业领域。摆线齿轮的齿廓是由摆线曲线生成的，其齿形精度和运动平稳性对摆线齿轮传动的性能有很大的影响。
3.在摆线齿轮的使用过程中，由于加工、装配以及使用等因素的影响，摆线齿轮的齿廓可能会产生一些偏差，如齿侧间隙不足、齿厚偏小等问题，这些偏差会导致摆线齿轮传动的准确性和稳定性下降，从而影响摆线齿轮的使用寿命和稳定性。因此，对于摆线齿轮齿廓的修形是必要的。摆线齿轮齿廓修形是摆线齿轮传动必不可少的一种加工工艺。
4.目前，现有的摆线齿轮修形会带来负面影响，即降低齿廓的齿根强度，而且会减少同时啮合的轮齿数量，因此降低摆线齿轮传动的耐冲击性能，同时会增加传动误差，降低摆线齿轮传动的精度。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种摆线齿轮齿廓修形方法，解决了现有的摆线齿轮修形会带来负面影响，即降低齿廓的齿根强度，而且会减少同时啮合的轮齿数量，因此降低摆线齿轮传动的耐冲击性能，同时会增加传动误差，降低摆线齿轮传动的精度的问题，满足实际使用需求。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种摆线齿轮齿廓修形方法，包含如下步骤：
7.s1：确定修形量
8.首先需要确定需要修形的量，表示为修形系数，即整个齿廓长度的百分比；修形量越大，齿轮的噪声和振动就越小；
9.s2：选择修形工具
10.根据修形量和齿轮的模数、模数系数参数，选择磨齿机和修形刀具；
11.s3：设定修形路径
12.将修形工具放置在齿廓上方，沿着齿廓曲线移动，设定修形路径；修形路径应贴近齿廓曲线，避免修形误差；
13.s4：调整修形参数
14.调整修形深度、修形速度、修形角度；修形深度慢速增加，以免过度修形导致齿轮损坏；控制修形速度，避免产生过多的热量和振动；增加齿廓顶部的修形量，减少齿廓顶根的修形量，设计修形曲线；
15.s5：检验修形效果
16.修形完成后，对齿轮进行检验，以确定修形效果是否符合要求；使用三坐标测量
仪、投影仪进行检验；发现问题时需要重新进行修形。
17.作为本发明的一种优选实施方式，齿顶修形量δr
max
的计算公式如下:
[0018][0019]
其中，δr
max
为最小修形量，kf为应力修形系数，y
fa
为齿轮材料的抗拉极限，b为齿宽，m为模数。
[0020]
作为本发明的一种优选实施方式，齿根修形量δr
min
的计算公式如下：
[0021][0022]
其中，δr
min
为最小修形量，kf为应力修形系数，y
sa
为齿轮材料的抗拉极限，b为齿宽，m为模数。
[0023]
其中，k为修形系数，ft为齿轮传递的轴向力，y为材料弹性模量，α为压力角。
[0024]
作为本发明的一种优选实施方式，传动误差ε与修形量δr之间的关系可以用下面的公式表示：
[0025]
ε＝(δr*cosα)/(2πm)，
[0026]
其中，m为模数，α为压力角。
[0027]
作为本发明的一种优选实施方式，齿轮压力角α随着转角变化的趋势可以用以下方程式表示：
[0028]
cosα＝[cosαocosφ+(cotβ+φ-tanαo)sinφ]/√(1+φ^2-2φsinφ)
[0029]
其中，αo为齿顶角，β为齿根角，φ为齿面曲率半径的倒数，由法向曲率半径ρn计算得到：φ＝1/ρn。
[0030]
作为本发明的一种优选实施方式，齿顶修行量与传动受力的关系用如下公式表示：
[0031]
w＝[2kf/(y*j)]*[(ft*b*m)/(cosα*dp)]，
[0032]
其中，w表示传动受力；kf表示动载系数；y表示几何形状系数；j表示接触应力影响系数；ft表示传动力，b表示齿宽，m表示模数，α表示压力角，dp表示齿轮分度圆直径。
[0033]
作为本发明的一种优选实施方式，摆线齿轮r的修形曲线方程可以表示为：
[0034][0035]
其中，r0为摆线齿轮的原始半径，δr为修形量，ρ为磨轮半径，θ为角度参数。
[0036]
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0037]
本发明，所述的修形方法是根据摆线齿轮传动的特点，在受力比较大的齿廓区域减少修形量，在受力比较小的区域增加修形量，从而避免对于齿根强度的削弱。即根据受力的特点，增加齿廓顶部的修形量，因为齿顶部分传动受力很小，而且齿顶部位对于装配的影响很大。所以，加大齿顶的修形量，修形量数值根据摆线齿轮数量计算得到。齿根部位受力也比较小，但是齿根部位啮合的特点是转角变化快，所以该部位修形量可以适当增加。特点是减少对装配精度的要求，同时避免了对齿廓强度的削弱，减少对齿轮精度的影响。
具体实施方式
[0038]
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039]
本发明实施例提供一种技术方案：一种摆线齿轮齿廓修形方法，包含如下步骤：
[0040]
s1：确定修形量
[0041]
首先需要确定需要修形的量，表示为修形系数，即整个齿廓长度的百分比；修形量越大，齿轮的噪声和振动就越小；
[0042]
s2：选择修形工具
[0043]
根据修形量和齿轮的模数、模数系数参数，选择磨齿机和修形刀具；
[0044]
s3：设定修形路径
[0045]
将修形工具放置在齿廓上方，沿着齿廓曲线移动，设定修形路径；修形路径应贴近齿廓曲线，避免修形误差；
[0046]
s4：调整修形参数
[0047]
调整修形深度、修形速度、修形角度；修形深度慢速增加，以免过度修形导致齿轮损坏；控制修形速度，避免产生过多的热量和振动；增加齿廓顶部的修形量，减少齿廓顶根的修形量，设计修形曲线，修形时，由齿廓顶部向齿根方向进刀，进刀路径呈弧形，且进刀深度由深至浅，使得齿顶修形量大于齿根修行量；
[0048]
s5：检验修形效果
[0049]
修形完成后，对齿轮进行检验，以确定修形效果是否符合要求；使用三坐标测量仪、投影仪进行检验；发现问题时需要重新进行修形。
[0050]
进一步改进地，齿顶修形量δr
max
的计算公式如下:
[0051][0052]
其中，δr
max
为最小修形量，kf为应力修形系数，y
fa
为齿轮材料的抗拉极限，b为齿宽，m为模数。
[0053]
进一步改进地，齿根修形量δr
min
的计算公式如下：
[0054][0055]
其中，δr
min
为最小修形量，kf为应力修形系数，y
sa
为齿轮材料的抗拉极限，b为齿宽，m为模数。
[0056]
进一步改进地，传动误差ε与修形量δr之间的关系可以用下面的公式表示：
[0057]
ε＝(δr*cosα)/(2πm)，
[0058]
其中，m为模数，α为压力角。
[0059]
进一步改进地，齿轮压力角α随着转角变化的趋势可以用以下方程式表示：
[0060]
cosα＝[cosαocosφ+(cotβ+φ-tanαo)sinφ]/√(1+φ^2-2φsinφ)
[0061]
其中，αo为齿顶角，β为齿根角，φ为齿面曲率半径的倒数，由法向曲率半径ρn计算
得到：φ＝1/ρn。
[0062]
进一步改进地，齿顶修行量与传动受力的关系用如下公式表示：
[0063]
w＝[2kf/(y*j)]*[(ft*b*m)/(cosα*dp)]，
[0064]
其中，w表示传动受力；kf表示动载系数；y表示几何形状系数；j表示接触应力影响系数；ft表示传动力，b表示齿宽，m表示模数，α表示压力角，dp表示齿轮分度圆直径。
[0065]
具体来说，在齿轮啮合时，由于齿形偏差或运动偏差等因素引起的轴向位移会导致齿顶相互碰撞，这就会产生齿顶修行量。而齿顶修行量的大小取决于传动受力的大小，传动受力越大，齿顶修行量也越大。因此，齿顶修行量与传动受力存在正比关系。
[0066]
进一步改进地，摆线齿轮r的修形曲线方程可以表示为：
[0067][0068]
其中，r0为摆线齿轮的原始半径，δr为修形量，ρ为磨轮半径，θ为角度参数。
[0069]
上述修形方法中，依据摆线齿轮轮廓曲线参数，并依次推导出摆线齿轮轮廓曲线方程和压力角α、传动误差ε之间的关系，最终摆线齿轮轮廓曲线的修形方程依据摆线齿轮轮廓曲线方程和压力角α、传动误差ε之间的关系方程得出，使得参照该修形方法进行修形时，齿顶部分传动受力很小，增加齿廓顶部的修形量，修形后的摆线齿轮齿廓降低了对装配精度的要求，同时避免了对齿廓强度的削弱，减少对齿轮精度的影响，有效改善了摆线针轮传动的啮合质量，可以满足摆线针轮传动的装配精度、发热和润滑的性能要求。
[0070]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种摆线齿轮齿廓修形方法，其特征在于：包含如下步骤：s1：确定修形量首先需要确定需要修形的量，表示为修形系数，即整个齿廓长度的百分比；修形量越大，齿轮的噪声和振动就越小；s2：选择修形工具根据修形量和齿轮的模数、模数系数参数，选择磨齿机和修形刀具；s3：设定修形路径将修形工具放置在齿廓上方，沿着齿廓曲线移动，设定修形路径；修形路径应贴近齿廓曲线，避免修形误差；s4：调整修形参数调整修形深度、修形速度、修形角度；修形深度慢速增加，以免过度修形导致齿轮损坏；控制修形速度，避免产生过多的热量和振动；增加齿廓顶部的修形量，减少齿廓顶根的修形量，设计修形曲线；s5：检验修形效果修形完成后，对齿轮进行检验，以确定修形效果是否符合要求；使用三坐标测量仪、投影仪进行检验；发现问题时需要重新进行修形。2.根据权利要求1所述一种摆线齿轮齿廓修形方法制备方法，其特征在于：齿顶修形量δr
max
的计算公式如下:其中，δr
max
为最小修形量，kf为应力修形系数，y
fa
为齿轮材料的抗拉极限，b为齿宽，m为模数。3.根据权利要求1所述一种摆线齿轮齿廓修形方法制备方法，其特征在于：齿根修形量δr
min
的计算公式如下：其中，δr
min
为最小修形量，kf为应力修形系数，y
sa
为齿轮材料的抗拉极限，b为齿宽，m为模数。4.根据权利要求1所述一种摆线齿轮齿廓修形方法制备方法，其特征在于：传动误差ε与修形量δr之间的关系可以用下面的公式表示：ε＝(δr*cosα)/(2πm)，其中，m为模数，α为压力角。5.根据权利要求1所述一种摆线齿轮齿廓修形方法制备方法，其特征在于：齿轮压力角α随着转角变化的趋势可以用以下方程式表示：cosα＝[cosαocosφ+(cotβ+φ-tanαo)sinφ]/√(1+φ^2-2φsinφ)其中，αo为齿顶角，β为齿根角，φ为齿面曲率半径的倒数，由法向曲率半径ρn计算得到：φ＝1/ρn。6.根据权利要求1所述一种摆线齿轮齿廓修形方法制备方法，其特征在于：齿顶修行量
与传动受力的关系用如下公式表示：w＝[2kf/(y*j)]*[(ft*b*m)/(cosα*dp)]，其中，w表示传动受力；kf表示动载系数；y表示几何形状系数；j表示接触应力影响系数；ft表示传动力，b表示齿宽，m表示模数，α表示压力角，dp表示齿轮分度圆直径。7.根据权利要求1所述一种摆线齿轮齿廓修形方法制备方法，其特征在于：摆线齿轮r的修形曲线方程可以表示为：其中，r0为摆线齿轮的原始半径，δr为修形量，ρ为磨轮半径，θ为角度参数。

技术总结
本发明公开了一种摆线齿轮齿廓修形方法，包含如下步骤：S1：确定修形量；S2：选择修形工具；S3：设定修形路径；S4：调整修形参数；S5：检验修形效果。本发明所述的修形方法是根据摆线齿轮传动的特点，在受力比较大的齿廓区域减少修形量，在受力比较小的区域增加修形量，从而避免对于齿根强度的削弱。即根据受力的特点，增加齿廓顶部的修形量，因为齿顶部分传动受力很小，而且齿顶部位对于装配的影响很大。所以，加大齿顶的修形量，修形量数值根据摆线齿轮数量计算得到。特点是减少对装配精度的要求，同时避免了对齿廓强度的削弱，减少对齿轮精度的影响。影响。


技术研发人员：王辉 熊新 郑竹安 石小龙 严军
受保护的技术使用者：盐城工学院
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/28