中国机械工程 ›› 2025, Vol. 36 ›› Issue (8): 1683-1690.DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.08.004
• 机械基础工程 • 上一篇
收稿日期:
2024-08-15
出版日期:
2025-08-25
发布日期:
2025-09-18
通讯作者:
苏进展
作者简介:
苏进展*,男,1982年生,副教授。研究方向为圆柱齿轮、螺旋锥齿轮、航空面齿轮的啮合理论、齿面设计、啮合仿真分析和数控加工等。E-mail:sujinzhan@chd.edu.cn。
基金资助:
Jinzhan SU(), Yaoke FENG, Bin LIU, Xinlong CAO, Linlin SUN
Received:
2024-08-15
Online:
2025-08-25
Published:
2025-09-18
Contact:
Jinzhan SU
摘要:
提出了高效双圆弧刀具铣/磨直齿锥齿轮方法,以改善其啮合性能。采用双圆弧刀具模拟冠状产形轮,引入刀具修形系数、刀盘平均半径和刀刃角,建立考虑齿廓和齿向修形的直齿锥齿轮齿面模型。根据两啮合齿轮连续相切条件建立齿面接触分析模型,结合齿面间隙、法向柔度矩阵和数学规划建立轮齿承载接触分析模型。在此基础上,以几何传动误差对称性和承载传动误差波动量最小为目标,调整刀具修形原点位置和优化刀具参数,对比优化前后齿轮几何传动误差和承载传动误差。算例结果表明,刀具修形原点位置会影响几何传动误差的对称性,刀具修形系数越大,齿廓修形量越大,则几何传动误差幅值和承载传动误差幅值越大;随着刀盘平均半径的减小和刀刃角的增大,齿向修形量增大,则齿面印痕区域减小。优化后在工作载荷下,承载传动误差波动量减小56.54%,有效降低了齿轮副的振动激励。
中图分类号:
苏进展, 冯要克, 刘镔, 曹新龙, 孙霖霖. 双圆弧刀具加工直齿锥齿轮的啮合性能分析及优化[J]. 中国机械工程, 2025, 36(8): 1683-1690.
Jinzhan SU, Yaoke FENG, Bin LIU, Xinlong CAO, Linlin SUN. Analysis and Optimization of Meshing Performance of Straight Bevel Gears Machined by Dual Interlocking Circular Cutters[J]. China Mechanical Engineering, 2025, 36(8): 1683-1690.
参数 | 小轮 | 大轮 |
---|---|---|
齿数Ni | 25.0 | 36.0 |
模数m/mm | 5.0 | |
压力角α/(°) | 25.0 | |
轴交角∑/(°) | 90.0 | |
齿宽Fw/mm | 29.2 | |
齿顶高系数ha | 1.0 | |
齿根高系数hf | 1.25 |
表1 齿轮副基本参数
Tab.1 Basic gear parameters
参数 | 小轮 | 大轮 |
---|---|---|
齿数Ni | 25.0 | 36.0 |
模数m/mm | 5.0 | |
压力角α/(°) | 25.0 | |
轴交角∑/(°) | 90.0 | |
齿宽Fw/mm | 29.2 | |
齿顶高系数ha | 1.0 | |
齿根高系数hf | 1.25 |
参数 | 小轮 | 大轮 |
---|---|---|
刀盘平均半径ρm/mm | 80.0/160.0/200.0 | 200.0 |
刀顶圆角半径ρf/mm | 0.8 | 0.8 |
刀刃角δ/(°) | 1.5/2.0/2.5 | 2.0 |
修形系数at | 0.0001/0.0002/0.0003 | 0.0 |
表2 刀具参数
Tab.2 Tool parameters
参数 | 小轮 | 大轮 |
---|---|---|
刀盘平均半径ρm/mm | 80.0/160.0/200.0 | 200.0 |
刀顶圆角半径ρf/mm | 0.8 | 0.8 |
刀刃角δ/(°) | 1.5/2.0/2.5 | 2.0 |
修形系数at | 0.0001/0.0002/0.0003 | 0.0 |
at | δ/(°) | ρm/ mm | |
---|---|---|---|
上界 | 0.0 | 0.0 | 100.0 |
下界 | 0.0008 | 2.5 | 300.0 |
表3 优化参数的边界
Tab.3 Optimizing the boundaries of the parameters
at | δ/(°) | ρm/ mm | |
---|---|---|---|
上界 | 0.0 | 0.0 | 100.0 |
下界 | 0.0008 | 2.5 | 300.0 |
at1 | δ1/(°) | ρm1/ mm |
---|---|---|
0.000 56 | 1.7832 | 181.6523 |
表4 参数优化结果
Tab.4 Parameter optimization results
at1 | δ1/(°) | ρm1/ mm |
---|---|---|
0.000 56 | 1.7832 | 181.6523 |
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