变压力角滚刀的设计与应用

ccssyy5

变压力角滚刀的设计与应用

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 h# j5 f  I0 d

1 Y8 [/ t& r: l. G: F% m; i; T6 @

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。

$ |! ]* O* P& t2 C

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。

4 g  C8 j9 F$ y) r8 z/ Q/ Z

3、齿轮参数变换（分度圆变换为节圆）

1 Y8 j, i. R# o  w* T, h7 y) ?

3.1初选齿轮节圆直径d′

, Q- {7 k# o) T" h

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

式中：

$ _( P& _& G" J' Y3 t

da——齿轮齿顶圆直径

) N. H; y: ~& V, ~* U0 p8 W6 Q

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：

db——齿轮基圆直径

3.3齿轮节圆上法向压力角αn′

7 H$ O, M  R2 C

αn′=arcsin(sinαt′cosβb)          （3）

0 |1 f, X2 T) f! `" Q8 X' a. E- F

式中：

& {) I" i  _8 M7 ~. \' O  p$ x" b

βb——齿轮基圆螺旋角

" d5 i2 I6 H0 ^) t: a# C

3.4齿轮节圆螺旋角β′

7 |2 O( L0 D: R' `2 l# q

由齿轮基圆螺旋角不改变，则有：

sinβ′=sinβcosαn/cosαn′

) q6 b/ T" E; s

β′＝arcsin( sinβcosαn/cosαn′)   （4）

式中：

+ C1 S7 i" l1 ^5 K9 ]+ u4 U( J" H9 P

β——改变前分度圆螺旋角

0 C4 b& Q2 z+ y8 |5 o

αn——改变前分度圆法向压力角

0 m8 `8 X% j, ]

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   

0 d- L0 @  Q) }+ W) I: R

mn′=mncosαn /cosαn′               （5）

$ r' o. C8 E: Z0 L+ ]4 \$ e$ }. k4 P

式中：

( l) d% E( @. c; t; ~. [# b

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：

8 F, o+ a( v5 u

式中：

0 ]5 ^% \; R; R; M0 h

αt ——齿轮端面压力角

sn   ——齿轮分度圆弧齿厚

' J( F- g3 f/ y- t: n

z  
9 R0 B1 D$ ^+ ~/ s0 m) T& U——齿轮的齿数

8 q6 V0 t2 f1 m! ]* q/ K

4、滚刀设计

- r/ C( {6 G  `4 z

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、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：

K——差动链的定数

N——滚刀头数

: D, m3 X8 ^8 _7 |  S; Q5 i

β′——齿轮改变后分度圆螺旋角

mn′——齿轮改变后法向模数

3 j  {; V8 }& `. V5 _

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：

( J1 _0 M2 I+ [0 g

tgβx=π* mnx *Z/(cosβx*L)

则有：

, Q/ ~) u) o8 U5 U+ b" [; k. C5 k# E3 C

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

其安装角δ为：δ＝β′±ω       （9）

% D, g3 l* f! V0 f' H" Q9 F

式中：

ω——为滚刀螺旋升角

% b% o  D; S+ a$ D. X( g; V5 b

此式中注意β′为齿轮改变后分度圆螺旋角。

) Q  Z% `& o3 Q( Q

* l  I0 e( y& M5 ]0 S' ~% c8 u
[ 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