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    平面二次包絡環面蝸桿傳動蝸輪滾刀齒廓建模方法技術

    技術編號:8682934 閱讀:370 留言:0更新日期:2013-05-09 02:51
    本發明專利技術涉及一種平面二次包絡環面蝸桿傳動蝸輪滾刀齒廓建模方法,包括以下步驟:1)給定初始設計參數;2)求起始端對應的和;3)求甲齒面上點坐標;4)判斷點坐標是否在滾刀工作范圍內,若在轉步驟5,若不在轉步驟8;5)求甲齒面上點坐標;6)求和中間點坐標;7)修改值,并轉步驟3,求出一系列截平面與蝸輪滾刀基本蝸桿齒面的交線;8)修正末端,并求此下、以及中間點的坐標;9)求出與甲齒面相同下乙齒面上、及中間點的坐標;10)求齒根圓弧面上點坐標;11)求主切削刃上點坐標;12)建立蝸輪滾刀的軸向齒廓模型;13)建立蝸輪滾刀基本蝸桿的曲面模型。該方法無需建立實體模型,易于實現,建模成本低,建模精度高。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術涉及一種。
    技術介紹
    目前平面二次包絡環面蝸桿傳動蝸輪滾刀齒廓模型需要通過建立平面二次包絡環面蝸桿傳動蝸輪滾刀基本蝸桿實體模型,然后通過切除多余實體的方法獲得,這種方法需事先建立蝸輪滾刀基本蝸桿的實體模型,建模步驟繁瑣,且模型精度差。目前尚缺乏一種能直接建立平面二次包絡環面蝸桿傳動蝸輪滾刀齒廓模型的方法。如附圖說明圖1是平面二次包絡環面蝸桿傳動直槽蝸輪滾刀,它包括滾刀甲螺旋面10、滾刀乙螺旋面9、滾刀齒頂圓弧面I和滾刀齒根圓弧面11。圖2是蝸輪滾刀的一個刀齒,刀齒上包括一個主切削刃5、兩個副切削刃6和8、一個前刀面7,一個主后刀面3和兩個副后刀面2和4。蝸輪滾刀的軸向齒廓也即是指軸向上一排滾刀的所有切削刃及截平面與滾刀齒根圓弧面形成的截廓。基于坐標變換、空間嚙合原理推導出如下形式的平面二次包絡環面蝸桿傳動蝸輪滾刀基本蝸桿的齒面參數方程,蝸輪滾刀基本蝸桿是指還未進行開槽,鏟背工序的蝸輪滾刀。甲齒面方程:

    【技術保護點】
    一種平面二次包絡環面蝸桿傳動蝸輪滾刀齒廓建模方法,其特征在于,包括以下步驟:(1)給定初始設計參數,包括中心距、傳動比、母平面傾角、齒頂圓弧半徑和齒根圓弧半徑;(2)求起始端對應的????????????????????????????????????????????????和:對于水平放置的蝸輪滾刀基本蝸桿,以蝸輪滾刀基本蝸桿右端作為起始端,沿螺旋線方向,左側齒面定義為甲齒面,右側齒面定義為乙齒面,右端面與乙齒面齒根圓弧線的交點對應的和即為起始端的和;采用黃金分割法求解:首先給定搜索區間,其中小于工作起始角,在基礎上加上工作半角,在搜索區間內,每次給定值,求出滿足圓環面半徑為齒根圓弧半徑的值,判斷此和值確定的點是否在右端面上,滿足圓環面半徑為齒根圓弧半徑的值的求解也采用黃金分割法;求出起始端的點坐標后,采用反三角函數求出起始端對應的值;(3)求甲齒面上點坐標:與乙齒面上點相對應,甲齒面上點滿足夾角和齒根圓弧半徑,求點坐標即求點對應的和值,具體做法為:首先采用黃金分割法求出滿足的值,搜索求解時,每次給定值,求出此值下滿足的值,將此和值代入齒面方程,求出點坐標,然后判斷是否滿足;給定值,求滿足的值時,同樣利用黃金分割法;最后求出滿足的值,以及此值下滿足的即是甲齒面上點對應的和值;(4)判斷點坐標是否在滾刀工作范圍內,若在,轉步驟(5),若不在,轉步驟(8);(5)求甲齒面上點坐標:采用與甲齒面上點坐標相同求法,但將滿足圓環面半徑由齒根圓弧半徑換成齒頂圓弧半徑,求與乙齒面上點相對應的甲齒面上點坐標;(6)求和中間點坐標:和中間點指與和在同一截平面上且位于和中間的一系列離散點;和是截平面與一個齒單側面交線的兩個端點,此交線上單調變化,將分段取值后,求出滿足條件的,即可得此交線上的一系列點、、……、,至此完成一條甲齒面對應的蝸輪滾刀副切削刃上點坐標求解;(7)不斷修改值,即變換截平面,并轉步驟(3),求出一系列截平面與蝸輪滾刀基本蝸桿甲齒面的交線,也即完成甲齒面的建模;(8)修正末端,并求此下、以及中間點的坐標:當超出滾刀工作范圍,修正最后一次求得的,然后按步驟(3)、步驟(5)和步驟(6)的方法求出末端、以及中間點的坐標;末端的求解方法與步驟(2)中起始端的求解方法相同,需滿足的條件是左端面和齒根圓弧半徑,此處搜索區間的上限和下限分別是最后一次超出滾刀工作范圍對應的值和其前一個對應的值;(9)逐步求出與甲齒面相同下乙齒面上、及中間點的坐標:乙齒面上、及中間點的坐標與甲齒面上的求法相同,但省去了起始端和末端的求解;至此完成蝸輪滾刀副切削刃上點坐標的求解;(10)求齒根圓弧面上點坐標:齒根圓弧面是一段圓弧繞蝸輪滾刀基本蝸桿的回轉軸線旋轉一周而成的完整曲面,曲面方程為:其中為中心距,是齒根圓弧半徑,、和是齒根圓弧面上點的三維坐標參數,和是自變量;給定可求出,從變化可得以為半徑的一個圓,變化可得沿軸線方向的一系列圓,這些圓構成了滾刀基本蝸桿的齒根圓弧面,相同對應的點即為同一截平面與齒根圓弧面交線上的點;(11)求主切削刃上點坐標:主切削刃是截平面與齒頂圓弧面相交而成的不連續的交線段,齒頂圓弧面與齒根圓弧面一樣也是一個圓弧面,但是僅是被甲、乙齒面所夾的部分,齒頂圓弧面的曲面方程為:其中為中心距,是齒頂圓弧半徑,、和是齒頂圓弧面上點的三維坐標參數,和是自變量,和的幾何意義與齒根圓弧面的和相同;由步驟(1)~(9)知,已求出圖中的和點坐標,已知和點坐標,通過齒頂圓弧面方程反求其對應的值,即和;由于是在同一截平面上,截平面與齒頂圓弧面交線上每一點對應的值都相等,即或點對應的;已知,取和之間的一系列值,代入齒頂圓弧面方程即得一系列點坐標,這些點構成了和之間的齒頂圓弧線段;利用該方法,求出沿螺旋線方向的一些列齒頂圓弧線段,這些線段即為蝸輪滾刀的主切削刃;(12)建立蝸輪滾刀的軸向齒廓模型:根據上述步驟所求得的蝸輪滾刀的主、副切削刃上點坐標及齒根圓弧面在軸向上的點坐標,分撿并重排各值下各坐標,加上兩端的直線段,繪制各值對應的蝸輪滾刀軸向齒廓;(13)建立蝸輪滾刀基本蝸桿的曲面模型:根據以上所求點坐標,并繪制蝸輪滾刀基本蝸桿兩端面和起始端與末端使甲乙齒面封閉所需的端面,建立蝸輪滾刀基本蝸桿的曲面模型。2013100335439100001dest_path_image001.jpg,939190dest_path_image002.jpg,918647dest_path_image001.jpg,698385dest_path_image002.jpg,155...

    【技術特征摘要】
    1.一種平面二次包絡環面蝸桿傳動蝸輪滾刀齒廓建模方法,其特征在于,包括以下步驟: (1)給定初始設計參數,包括中心距、傳動比、母平面傾角、齒頂圓弧半徑和齒根圓弧半 徑; (2)求起始端對應的η和務:對于水平放置的蝸輪滾刀基本蝸桿,以蝸輪滾刀基本蝸桿右端作為起始端,沿螺旋線方向,左側齒面定義為甲齒面,右側齒面定義為乙齒面,右端面與乙齒面齒根圓弧線的交點對應的Θ。和ft即為起始端的%和巧;采用黃金分割法求解灼:首先給定灼搜索區間[Α朽],其中A小于工作起始角,朽在A基礎上加上工作半角,在巧搜索區間內,每次給定巧值,求出滿足圓環面半徑為齒根圓弧半徑盡的u值,判斷此U和約值確定的點是否在右端面上,滿足圓環面半徑為齒根圓弧半徑巧的1^值的求解也采用黃金分割法;求出起始端的點坐標后,采用反三角函數求出起始端對應的%值; (3)求甲齒面上Pf點坐標:與乙齒面上Pf點相對應,甲齒面上Pf點滿足夾角Η和齒根圓弧半徑乓求F點坐標即求Pt盧對應的U和巧值,具體做法為:首先采用黃金分割法求出滿足&的u值,搜索求解;u時,每次給定《值,求出此!^值下滿足Θ 的ft值,將此;u和ft值代入齒面方程,求出點坐標,然后判斷是否滿足\給定U值,求滿足Θ。的ft值時,同樣利用黃金分割法;最后求出滿足乓的U值,以及此u值下滿足%的Λ即是甲齒面上B點對應的值; (4)判斷Pf點坐標是否在滾刀工作范圍內,若在,轉步驟(5),若不在,轉步驟(8); (5)求甲齒面上P1點坐標:采用與甲齒面上巧點坐標相同求法,但將滿足圓環面半徑由齒根圓弧半徑乓換成齒頂圓弧半徑墳,求與乙齒面上匕點相對應的甲齒面上P4點坐標; (6)求&和匕中間點坐標:Pf和匕中間點指與Pf和P4在同一截平面上且位于&和匕中間的一系列離散點;Pf和P4是截平面與一個齒單側面交線的兩個端點,此交線上U單調變化,將y分段取值后,求出滿足條件6。的%,即可得此交線上的一系列點Phh、……Pa至此完成一條甲齒面對應的蝸輪滾刀副切削刃上點坐標求解; (7)不斷修改H值,即變換截平面,并轉步驟(3),求出一系列截平面與蝸輪滾刀基本蝸桿甲齒面的交線,也即完成甲齒面的建模; (8)修正末端Θ,,并求此Θ,下P1、P4以及中間點的坐標:當&超出滾刀工作范圍,修正最后一次求得的&,然后按步驟(3)、步驟(5)和5驟(6)的方法求出末端Pf、ρ4以及中間點的坐標;末端%的求解方法與步驟(2)中起始端η的求解方法相同,需滿足的條件是左端面和齒根圓弧半徑乓,此處巧...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:姚立綱劉廣平
    申請(專利權)人:福州大學
    類型:發明
    國別省市:

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