[发明专利]一种斜齿椭圆齿轮及其三维精确建模与实体成型制造方法

说明书

技术领域

本发明属斜齿椭圆齿轮领域，特别涉及一种斜齿椭圆齿轮及其三维精确建模与实体成型制造方法。

背景技术

随着机械设备向高速度、大功率、高精度方向的发展，对在各种机械设备中应用最广泛的齿轮机构的传动性能、使用寿命、结构优化等方面提出了新的更高的要求。定传动比的圆柱齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。斜齿圆柱齿轮由于运转平稳等优点已得到了广泛的应用。椭圆齿轮在传动过程中其压力角、齿形啮合线以及从动论的转速都是变化的，更增加了传动的不平稳性。因此，对椭圆齿轮以及其它形状非圆齿轮迫切需要改善传动性能，鉴于斜齿圆柱齿轮相对于直齿圆柱齿轮表现出来的优点，可将斜齿技术应用到椭圆齿轮及其它形状非圆齿轮上。

各种形状的直齿非圆齿轮目前研究已比较成熟，而对于斜齿非圆齿轮目前还仅限于在理论上研究有关齿廓曲线与复杂空间曲面方程的推导与数值计算方面，而有效适合工程直接应用的斜齿非圆齿轮的三维精确建模与实体成型制造方法，目前在国内外尚未见有相应报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通过模拟斜齿条与斜齿椭圆齿轮啮合原理，利用标准法面参数斜齿条“刀具”节线平面与斜齿椭圆齿轮坯节曲线柱面始终保持相切且纯滚动的相对展成运动，在电脑中用斜齿条斜齿面精确包络出斜齿椭圆齿轮空间齿廓曲面，从而直接获得斜齿椭圆齿轮三维模型的一种斜齿椭圆齿轮三维精确建模与实体成型制造方法。并且，本发明依此三维模型可借助快速成型技术得到斜齿椭圆齿轮的成型实体，这可作为斜齿椭圆齿轮的一种加工方法，用以满足一定场合的需要。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种斜齿椭圆齿轮，所述的斜齿椭圆齿轮在其椭圆节曲线上满足L=Pt·z=πmt·z=πmn·zcosβ,]]>其中L为斜齿椭圆齿轮节曲线长度，P_t为斜齿椭圆齿轮端面轮齿周节长度，z为齿数，m_t为齿轮的端面模数，m_n为齿轮的标准法向模数，β为椭圆斜齿轮螺旋角且被定义为斜齿椭圆齿轮节曲柱面平面展开图上所对应之斜齿角。

所述的β角在斜齿椭圆齿轮节曲柱面的平面展开图上是不变常数，其对应斜直线在椭圆节曲柱面上所形成的空间曲线是不同的广义螺旋线。

一种斜齿椭圆齿轮的三维精确建模与实体成型制造方法，是指通过模拟斜齿条与斜齿椭圆齿轮啮合原理，利用标准法面参数斜齿条刀具节线平面与斜齿椭圆齿轮坯节曲线柱面始终保持相切切纯滚动的相对展成运动，在三维设计软件中用斜齿条斜齿面精确包络出斜齿椭圆齿轮空间齿廓曲面，从而直接获得斜齿椭圆齿轮三维模型与成型制造实体。具体步骤可包括：

(1)建立斜齿椭圆齿轮三维轮坯模型：根据所设计齿轮参数生成一椭圆齿轮节曲线；然后利用等距函数将该椭圆节曲线偏移一齿顶高形成封闭等距线；再利用拉伸命令生成三维椭圆齿轮的轮坯；

(2)建立标准斜齿条刀具三维模型：根据法向模数m_n、齿形角α_n及齿顶高系数h_an^*直接生成一标准直齿条刀具的单齿轮廓，并通过适当拉伸与阵列获得相应一标准直齿条，然后用一长度大于节曲线长度L、宽度等于椭圆齿轮宽的矩形框与该直齿阵列齿条倾斜β角相截，经布尔运算生成三维斜齿条刀具；或者通过法面标准参数换算后生成一斜齿条刀具端面的单齿轮廓，然后沿β角斜向拉伸至椭圆齿宽并适当阵列获得三维斜齿条刀具；