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。

6 M8 C( [: u& G- T

2、滚刀设计原理

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。

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）

. ?" J* R9 B; v5 V( k, G

式中：

7 X( f2 \, j3 V8 Y" @2 s

da——齿轮齿顶圆直径

* H7 c; ^7 n' ~& C' O/ k" t$ |

df——齿轮齿根圆直径

3.2齿轮节圆上端面压力角αt′

8 `' H1 ]% b# g% A: E; ]( I

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

5 L" Z# \, f- i; h7 Z0 C, z6 K) H

式中：

2 v, Q, b# O5 J% q( [% w  s

db——齿轮基圆直径

3.3齿轮节圆上法向压力角αn′

' A1 ?! d) y, Z6 D' P

αn′=arcsin(sinαt′cosβb)          （3）

式中：

βb——齿轮基圆螺旋角

3.4齿轮节圆螺旋角β′

由齿轮基圆螺旋角不改变，则有：

! t$ ^- ~4 T1 c

sinβ′=sinβcosαn/cosαn′

β′＝arcsin( sinβcosαn/cosαn′)   （4）

7 q8 |( ?( T5 u' ^, [# N

式中：

5 g! r  h" l9 e% \; O3 x/ P

β——改变前分度圆螺旋角

( r$ |$ u! E4 V2 h8 L: g! w

αn——改变前分度圆法向压力角

3.5齿轮节圆法向模数mn′

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   

$ c6 j! g3 S3 U2 }* h' v

mn′=mncosαn /cosαn′               （5）

0 K% w. B" F; M9 z: F9 X3 w

式中：

8 Q- t: E2 V  d1 o

mn——滚刀法向模数

3.6确定齿轮节圆法向弧齿厚sn′

, N- q$ Y% [2 u  _+ r

由任意圆法向弧齿厚可知：

式中：

0 g  @; }- c; C4 f

αt ——齿轮端面压力角

$ M& [) _8 R! S

sn   ——齿轮分度圆弧齿厚

z  
: U4 A6 A+ S2 E/ Q) I% x——齿轮的齿数

0 `5 R# l# F) K

4、滚刀设计

6 J7 ], H: |. O  q: D

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。

9 `, u# ^+ k5 Q4 v6 C

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。

8 K* a2 E/ u; `

5、滚齿加工时参数调整

+ Q: t& i2 t4 K' u; ~/ o" L

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）：

& k+ p7 p/ L9 ~) E

式中：

2 W4 N  e+ V/ f  F3 y- u. ]* m

K——差动链的定数

N——滚刀头数

β′——齿轮改变后分度圆螺旋角

mn′——齿轮改变后法向模数

' @) A5 j& V  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：

/ z! @: d: l, m" o/ M

tgβx=π* mnx *Z/(cosβx*L)

则有：

; ~0 H1 F. m1 _' U. `1 e

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。

$ U" }* ^3 E' H+ l2 M

5.2滚齿轴交角

其安装角δ为：δ＝β′±ω       （9）

式中：

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。

[ 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