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

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。

5 @5 F8 L% H6 Z$ p9 @0 [

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）

1 I) ^* ]# ?( K- `1 X- b) Y% N

式中：

da——齿轮齿顶圆直径

3 B* D1 V  S3 A7 k/ P( O- P

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）

- p) `) A3 I9 R+ A

式中：

db——齿轮基圆直径

* k0 e. N* b2 N2 l

3.3齿轮节圆上法向压力角αn′

αn′=arcsin(sinαt′cosβb)          （3）

式中：

βb——齿轮基圆螺旋角

6 h3 P/ w6 S& \0 G( j; P8 x1 Z

3.4齿轮节圆螺旋角β′

0 }: W/ w& x, Z# L. L; x

由齿轮基圆螺旋角不改变，则有：

sinβ′=sinβcosαn/cosαn′

β′＝arcsin( sinβcosαn/cosαn′)   （4）

* u3 `- A. \: ~7 v% {0 D0 e8 u

式中：

+ [7 G2 o/ u: {5 Z# x( G# K4 X

β——改变前分度圆螺旋角

αn——改变前分度圆法向压力角

9 `8 t& k7 q+ c6 F. e+ ?

3.5齿轮节圆法向模数mn′

4 v" y4 m. L9 |( ~1 _1 e

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）

% G6 `/ l& o, F) c, Q+ p

式中：

  [( \1 h; r1 C

mn——滚刀法向模数

3.6确定齿轮节圆法向弧齿厚sn′

由任意圆法向弧齿厚可知：

式中：

αt ——齿轮端面压力角

sn   ——齿轮分度圆弧齿厚

3 D6 p( e* {) |7 N  E

z  
——齿轮的齿数

4、滚刀设计

6 q; ^, s7 v2 |0 i; C6 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。

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。

5 l  X" o% Z2 u9 W

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）：

3 j2 m0 ^  F# w+ n# d* g' z' @

式中：

0 H) \/ e5 y! C

K——差动链的定数

N——滚刀头数

β′——齿轮改变后分度圆螺旋角

0 Z' B+ f9 G/ r/ Y7 C: j

mn′——齿轮改变后法向模数

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：

/ }5 O* l/ V: ?+ d# N! f7 A

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。

3 y+ y3 I( _$ q7 b

5.2滚齿轴交角

3 V3 t* h  q' B, M: Y

其安装角δ为：δ＝β′±ω       （9）

式中：

ω——为滚刀螺旋升角

6 c+ m% X8 x/ ~1 P

此式中注意β′为齿轮改变后分度圆螺旋角。

, x( I: a6 N+ A7 _$ [" v: Z7 T
[ 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