[发明专利]一种非圆齿轮的齿廓数值获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非圆齿轮的齿廓数值获取方法，该数值方法能根据非圆齿轮的节曲线直接得到真实的非圆齿轮的齿廓数据，这些齿廓数据可用于线切割、三维建模，快速成型等工艺和方法。

背景技术

一般来说非圆齿轮的每个齿廓形状是不同的，而且只要齿廓在节曲线上所处的位置发生改变，其齿形也将随之发生变化，所以用数学解析式来精确地表示其齿形会很困难复杂，而且对于有少许根切的齿形其过渡曲线更是难以确切地用数学关系式来描述，因此，为了准确地表示非圆齿轮齿廓，方便非圆齿轮线切割或三维造型等，有效获得精确而又快捷的非圆齿廓足够数值点的求解方法就显得非常重要。

现在有二种精确的非圆齿轮齿廓的数值方法，一种是利用标准齿条刀展成法求解非圆齿廓数值点，一种是利用标准圆齿轮刀展成法求解非圆齿廓数值点。前者仅对凸节曲线非圆齿轮适用，而后者对凹凸节曲线非圆齿轮都适用，只是现有方法将非圆齿轮齿廓的计算转化成了求非圆齿轮节曲线的法向等距线和圆齿轮刀齿廓的交点过程，计算复杂、量大，效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种过程简单且能适合凹凸节曲线非圆齿轮全部齿廓廓线数值点的求取方法。为此，本发明依据标准圆柱齿轮刀(以下简称圆齿轮刀)包络非圆齿轮形成非圆齿廓的原理，给出该方法具体步骤为：

步骤1、设计得到非圆齿轮的节曲线和相应圆齿轮刀的齿廓，其特征在于：

步骤2、得到非圆齿轮上所有非圆齿槽开始包络的初始位置及与每个初始位置相对应的圆齿轮刀上的某个轮齿的初始齿廓，其中，第i个非圆齿槽的初始位置为圆齿轮刀沿着节曲线滚动至该位置时，圆齿轮刀上位于该位置处的轮齿的中心平分线与该位置处的节曲线的法线相重合；

步骤3、按步骤2状态，圆齿轮刀上的轮齿在节曲线上先沿顺时针包络，每包络一次就使用一次非圆齿轮数值算法，直至一个齿距；然后再回到步骤2状态，圆齿轮刀上的轮齿在节曲线上逆时针包络，使用同样的方法包络一个齿距便可得到一个完整非圆齿槽数值，对所有其它非圆齿槽重复上述过程，即可得到所有非圆齿轮齿槽也就得到了所有非圆齿轮齿廓数值，其中，每前后两步包络所使用的非圆齿轮数值算法过程的具体步骤为：

步骤3.1、由与第i个非圆齿槽的初始位置相对应的圆齿轮刀上的轮齿以该非圆齿槽的初始位置为基点按等弧步长沿顺时针包络一步，得到顺时针包络齿廓，将该轮齿的初始齿廓与此顺时针包络齿廓上的数据点进行算法比较得到中间包络齿廓，再将此中间包络齿廓做为初始齿廓，将轮齿按等弧步长沿顺时针再包络一步，得到下一步的顺时针包络齿廓，将初始齿廓与当前的顺时针包络齿廓进行算法比较，依次循环使用上述方法，直至一个齿距，得到顺时针包络最终齿廓；

步骤3.2、采用与步骤3.1相同的方法得到同一非圆齿槽沿逆时针方向的逆时针包络最终齿廓，将顺时针包络最终齿廓与逆时针包络最终齿廓进行算法比较最后得到非圆齿廓数据点。

优选地，所述步骤3.1及所述步骤3.2中的算法比较的步骤为：

步骤A、将前一步得到的齿廓命名为第一齿廓，后一步得到的齿廓命名为第二齿廓，将第一齿廓与第二齿廓看成是有向的线段，并将齿廓上的数据点依次确定序号；

步骤B、确定适合的搜寻半径，从第二齿廓上的第一个数据点开始遍历第二齿廓上的所有数据点，将所有存储的数据点做为当前非圆齿槽的齿廓数据点，其步骤为：

步骤B.1、以第二齿廓上的当前数据点为圆心，判断搜寻半径内有没有第一齿廓上的数据点；

步骤B.2、若没有，则存储搜寻半径内的所有第二齿廓上除最大序号外的所有数据点，并以第二齿廓上的最大序号数据点为圆心，回到步骤B.1继续搜寻；若有，则进入下一步；

步骤B.3、判断这些位于第一齿廓上的数据点与位于第二齿廓上的数据点是否有交叉，若无交叉，则存储搜寻半径内的所有第二齿廓上的除最大序号外的所有数据点，并以第二齿廓上的最大序号数据点为圆心，回到步骤B.1继续搜寻；若有交叉，则存储交叉前的第一齿廓上的数据点及交叉数据点。同时，将交叉后的第一齿廓上的数据点与第二齿廓上的数据点交换，以交换后的第二齿廓上的第一个数据点为圆心，回到步骤B.1继续搜寻。