变压力角滚刀的设计与应用

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变压力角滚刀的设计与应用

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1、齿轮加工分析

在齿轮加工过程中，当齿轮的分度圆（或渐开线起始圆）接近于根圆时，使滚刀节圆接近滚刀的齿顶，造成滚刀齿顶圆角或凸角部分设计无法实现；当齿轮的分度圆接近于齿顶圆时，使滚刀节圆接近滚刀的齿根，造成滚刀齿槽太窄。此时，常规设计已不能满足齿轮加工要求，故需要采用变压力角滚刀设计。

2、滚刀设计原理

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根据齿轮啮合原理，一对齿轮正确进行啮合的条件是两齿轮的法节相等。因此，齿轮和齿条只要两者的法节相等就能正确啮合。这样一来，就可以有很多齿条与它啮合，由此引出了变压力角滚刀加工齿轮。

图1表示为两个齿条与齿轮的啮合。由于齿条在节线上的压力角应等于在节圆上的压力角（永远等于啮合角），若要采用变压力角，齿轮的法向压力角变到滚刀所需要的压力角，此时相应地改变了其模数和分度圆上的螺旋角，改变后齿轮分度圆处的法向弧齿厚、螺旋角分别与改变前相同直径处的法向弧齿厚、螺旋角相等。此时已相当于已知另一个齿轮参数，则可根据此齿轮参数按传统滚刀来进行设计。

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3、齿轮参数变换（分度圆变换为节圆）

3.1初选齿轮节圆直径d′

d′=(da+df)/2                         （1）

9 c3 q' j4 e4 k$ ^( I% u9 F

式中：

da——齿轮齿顶圆直径

df——齿轮齿根圆直径

3.2齿轮节圆上端面压力角αt′

αt′=arccos(db/d′)                  （2）

式中：

8 r2 _# @8 K. J, O- d+ [; V. w( B# [

db——齿轮基圆直径

3.3齿轮节圆上法向压力角αn′

& Y& I2 o3 r% ~6 L0 K$ J& Z

αn′=arcsin(sinαt′cosβb)          （3）

式中：

βb——齿轮基圆螺旋角

/ ?( x  D( H: O$ ~- `

3.4齿轮节圆螺旋角β′

6 d# o; A7 a; r; d8 i1 s3 s

由齿轮基圆螺旋角不改变，则有：

' Q% x) B9 b+ s3 w. G9 m

sinβ′=sinβcosαn/cosαn′

1 X; |. B: Q: M. L! K; D( `- |

β′＝arcsin( sinβcosαn/cosαn′)   （4）

式中：

β——改变前分度圆螺旋角

αn——改变前分度圆法向压力角

/ T  G2 r7 e0 N' W* n1 _( r: k" d

3.5齿轮节圆法向模数mn′

8 S2 K9 r/ H/ f! o  ~. d

根据齿轮啮合原理，一对齿轮正确啮合的条件是两齿轮的法节相等。即有：πmn′cosαn′=πmncosαn   

mn′=mncosαn /cosαn′               （5）

( F5 y3 \9 K4 v" c' E8 l

式中：

mn——滚刀法向模数

4 \: K; v$ b1 n9 O

3.6确定齿轮节圆法向弧齿厚sn′

" S+ }* \3 g  H: t  N; o. F, f

由任意圆法向弧齿厚可知：

4 P7 _. X0 q" H1 \

式中：

- A8 c' q  d% x" R* f

αt ——齿轮端面压力角

7 r9 V! z5 o, }# Z

sn   ——齿轮分度圆弧齿厚

6 n0 C7 c; r; v. M- g

z  
——齿轮的齿数

! K+ i7 o8 |" S1 ]& r6 g2 U) ]5 G! s8 ^5 G

4、滚刀设计

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这样经过以上计算，新的齿轮参数法向模数mn′、法向压力角αn′、分度圆螺旋角β′、齿数z、法向弧齿厚sn′均为已知，由此将变压力角滚刀的设计过程转换为一般滚刀的设计过程。

( N9 I, o! x( e# ]1 A/ j

通过以上法向模数mn′、法向压力角αn′对滚刀的齿槽宽、渐开线起始圆直径等进行校验、调整，最终确定满足加工要求的滚刀的法向模数、法向压力角。

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5、滚齿加工时参数调整

5.1差动挂轮

加工斜齿轮差动挂轮速比为（在滚齿机上输入差动挂轮的参数是按分度圆螺旋角进行搭配的）：

式中：

) L' Y) Q  x. }7 x

K——差动链的定数

N——滚刀头数

& w3 y% z' ~: o; O3 Z

β′——齿轮改变后分度圆螺旋角

- ?! }8 L: e5 t0 D+ ^9 K

mn′——齿轮改变后法向模数

' g8 w- D; r  {

设轮齿任意圆直径dx，法向模数为mnx，螺旋角βx，由tgβx=πdx/L（L为导程，轮齿任意圆处导程一样）,则：

tgβx=π* mnx *Z/(cosβx*L)

则有：

8 u) a0 j& _7 O4 B* }4 b

通过上式，则齿轮改变前和改变后 为常数。

由上可知，对于同一齿轮，为了方便应用起见，差动挂轮参数也可按齿轮改变前的分度圆参数输入。

5.2滚齿轴交角

# G4 ^3 U. l4 m) n

其安装角δ为：δ＝β′±ω       （9）

% q% ?: W& t6 ^* ?

式中：

2 j" \: j0 d, I* {# {& r

ω——为滚刀螺旋升角

此式中注意β′为齿轮改变后分度圆螺旋角。

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6 C3 n4 Z6 r0 k  _, w: n! m
[ 本帖最后由 清风明月008 于 2008-1-24 09:35 编辑 ]

zhouxxnc

好资料。谢谢分享！ :)

YFCC

资料介绍的比较详细,感谢提供

cyx051101

的确是很好的资料 :victory:

dengss

谢谢楼主无私分享资料。

JCWU159632159

资料比较好,感谢提供哦