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

1、齿轮加工分析

4 Y, h3 I: }4 S) k; h- V

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

% S% ~" U) C+ e5 a# j  W

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。

  S# Z: ^: ^% I% G: E

9 _+ f9 i. U$ T' u

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′

  P9 V. Z* E9 r% {, D' L; @

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

0 L/ ?7 A7 `* d# w9 [, d( O$ G

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）

3 `% J) [5 c  [( T

式中：

5 w5 U7 X# B- Y2 y- F

db——齿轮基圆直径

3.3齿轮节圆上法向压力角αn′

# w  C$ \0 [! f: y) p7 W

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′

" V% J) l# Y* F! g

由齿轮基圆螺旋角不改变，则有：

" K/ S( Z9 G/ l4 ^5 e) g

sinβ′=sinβcosαn/cosαn′

β′＝arcsin( sinβcosαn/cosαn′)   （4）

2 L: h  }. Q. c$ t, \

式中：

$ ]- W+ B5 S7 W- t

β——改变前分度圆螺旋角

αn——改变前分度圆法向压力角

4 h: o7 l% ~. C4 A  M  a

3.5齿轮节圆法向模数mn′

& k+ J: }- ^9 z. N

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   

* K/ b; I, H  B& p5 ~/ B5 w+ a; A

mn′=mncosαn /cosαn′               （5）

- P: n, d) Z. O4 m3 G0 m' _

式中：

mn——滚刀法向模数

( f& d! H6 M7 L& ]8 R- B  E

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：

4 Z4 C' J; w6 {" N1 S0 p2 ]/ |4 @

式中：

+ Y$ E; D4 q, f* i  K

αt ——齿轮端面压力角

sn   ——齿轮分度圆弧齿厚

z  
& F0 c8 U  q' F4 m  f——齿轮的齿数

- H' Y5 Q1 P3 V0 P( o( w% S; P. s

4、滚刀设计

1 G7 l  S+ q( `4 ^8 g1 r

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。

; b, [/ k; v; l) ^0 k- U

5、滚齿加工时参数调整

5.1差动挂轮

2 q0 B9 X6 ^2 \5 f8 m

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）：

. z# ?! l% R: h0 D8 e# ?" G$ ?6 b

式中：

K——差动链的定数

, {% q, }& M4 M8 V

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

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 i7 i1 I% l7 F5 V$ {  h

通过上式，则齿轮改变前和改变后 为常数。

- V4 T/ M* P! q: N

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

4 k# [1 y( k  q3 N5 M

其安装角δ为：δ＝β′±ω       （9）

$ T- Q8 z8 z$ f

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。

) G0 j8 I7 i! \( R2 i

  }; U, C6 `" I5 ]6 ~- L, {& s. @: e
[ 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