弧线齿面齿轮齿面接触分析

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1、航空学报ActaAeronauticaelAstronauticaSinicaMar．252011Vol32No．3546．551ISSN1000．6893CN11—1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．c,rlhkxb@buaa．edu．crl文章编号：1000-6893(2011)03—0546—06弧线齿面齿轮齿面接触分析苏进展，方宗德*，崔艳梅西北工业大学机电学院，陕西西安710072摘要：为了提高面齿轮副的强度并解决其磨齿问题，提出了弧线齿面齿轮副的一种新的加T方法，并研究其啮合特性。用有刀

2、倾的刀盘旋转而成的切削面作为假想齿轮的齿面，模拟产形齿轮和被加工齿轮啮合过程．推导弧线齿面齿轮副齿面方程；根据两齿面在啮合过程中连续相切条件．建立了考虑安装误差的轮齿接触分析(TCA)模型；齿轮副计算机啮合仿真结果表明，刀倾角、产形齿轮齿数、刀尖半径等加工参数和安装误差向量对啮合迹线和接触椭圆等参数影响较大。齿轮副的凹凸齿面有利于提高齿轮副强度，用现有砂轮和数控机床可实现面齿轮加工。关键词：弧线齿面齿轮；齿轮接触分析；产形齿轮；接触椭圆；安装误差中图分类号：THl32文献标识码：A面齿轮传动是一种圆柱齿轮与圆锥齿轮相

3、啮合的齿轮传动，由于在分流一汇流传动结构方面表现出了潜在的优势[1-ls]，已在直升机主传动系统中得到应用，减轻了直升机传动系统的重量并提高了可靠性。国内外许多研究者围绕着直、斜齿面齿轮进行了大量的研究，发现直齿、斜齿面齿轮存在着加工困难且对安装误差敏感【5‘9。3q印等问题。弧线齿面齿轮传动是一种全新的齿轮传动机构，拥有自主知识产权[10。，并已对其几何设计和啮合特性作了一定的研究[11。12]。弧线齿面齿轮凸、凹两啮合齿面曲率差较小，可相互包容，重合度大，因此在强度、啮合平稳性方面具有独特的优势外，最为重要的是该

4、齿轮副加T方便。可利用现有普通多轴联动数控机床和格里森刀盘加工。1假想产形齿轮采用成形法时m]，刀盘相当于产形齿条加工弧线齿面齿轮。类似于弧齿锥齿轮的假想平面产形轮，采用假想产形齿轮的概念，具有一定刀倾角的刀盘旋转而成的刀齿相当于假想产形齿轮的轮齿。利用被加工齿轮与假想产形齿轮的啮合运动，展成加T出被加工齿轮。图1所示为加t弧线齿圆柱齿轮时，刀盘的位置示意图，绕刀盘轴线旋转形成切削锥面作为产形齿轮的轮齿。坐标系S。为刀盘坐标系，S。为产形齿轮动坐标系，经坐标变换获得外刀和内刀形成产形齿轮的位置矢量分别为厂一AsinB

5、]，：∞(“，，以)=IAcosyCOS易+ujsinyCOS口一y0MsinyCOS岛一UjCOSyCOS口+Zoj(1)，，(q，岛)=卜c。sy。。。岛+“--，sBinsi≥兰。。口+2‰，一y。]LBsinyCOS易一“，COSyCOS(a+270)+ZoJ(2)式中：A=ro+“jsin口；B=rI—Uisin(a+270)；ro、ri分别为外刀和内刀刀尖半径；歹=P，g分别表示收稿日期：2010-05．31；退修El期：2010-07．16；录用日期：2010—08—25；网络出版时问：2010·11·

6、1109：14网络出版地址：www．Onkinet／kcms／detail／11．1929．V．20101111．0914．025．htmlDOI：CNKI：11-1929／V．20101111．0914．025基金项目：国家自然科学基金(50875211)*通讯作者．Tel．：029-88493958E-mail：fauto@nwpu．edu，CN}

7、糟格武l苏进晨。方宗德．崔艳梅．弧线齿面齿轮齿面接齄分析[西．航空学撮．2011．32(3)；546-551．SuJinzhan。FangZongde。CuiYanm

8、ei．Toothoontactanalysisonfacegearswitharcuatetooth[JJ．AcfaAeronauticaetAstronauticaSinica．201，，32(3)z546-55，．苏进展等：弧线齿面齿轮齿面接触分析加丁二小轮和大轮；a为刀盘齿形角；Yo为初始刀倾角，yo、Zo为刀盘初始位置，Yo=r'oCOS‰一(口。一hftan(托+a))，Zo=r。+hf—rosinY0，齿宽中点半齿厚Cl。一-rrl。u／4(m。为法向模数)，h，为被加工齿轮齿根高，产形齿轮节圆半径rp。

9、=m。z。／2，磊为产形齿轮齿数；“i为切削刃位置参数；易为刀盘绕中心轴线旋转角。图1假想产形齿轮Fig．1Imaginarygear外刀形成的切削锥面作为假想齿轮的凸面，内刀形成的切削锥面作为假想齿轮的凹面，齿数可以是整数，也可以是实数。产形齿轮的单位法矢表示为厅≯’(“i，oj)=警x筹／I筹×筹lc忌=i，叫～g，(3)刀盘切削面的切矢可