[发明专利]一种直廓环面蜗杆副的变参数复合修形方法

说明书

技术领域

本发明属于直廓环面蜗杆副修形技术领域，特别是涉及一种直廓环面蜗杆副的变参数复合修形方法。

背景技术

直廓环面蜗杆副的应用已有较长的历史，在直廓环面蜗杆副的早期应用过程中，技术人员有了一个重要发现，即直廓环面蜗杆副在使用一段时间后，其啮合性能反而可以获得提升，在此发现的启示下，相关技术人员开始了直廓环面蜗杆副的修形研究。

在早期，直廓环面蜗杆副的修形方法主要基于自然修形曲线，并要求加工环面蜗杆时的工艺传动比能够连续变化，该修形方法本质上具有半经验、半解析性质，可以在一定程度上缩短蜗杆副的跑合时间，能够去除蜗轮齿面上常接触的脊线。但是，采用该修形方法获得的修正型蜗杆副，其蜗轮齿面会存在曲率干涉，瞬时接触线在蜗杆啮入端存在密集分布状况，十分不利于散热和润滑。同时，采用该修形方法对蜗轮齿面接触区范围影响也并不大。

为了提高自然修形曲线的拟合精度，相关技术人员提出了高次修形方法。但是，采用该修形方法获得的修正型蜗杆副，在改善蜗杆副传动性能方面没有明显优势。

为了摆脱修形曲线的限制，相关技术人员又提出了常参数修形方法。但是，采用该修形方法获得的修正型蜗杆副，在啮合性能方面并没有获得提升。

在近期，相关技术人员又提出了一种纯理性修形方法，该修形方法基于齿轮啮合理论，彻底摆脱了直廓环面蜗杆副修形研究的经验性，但该修形方法仍存在着一些不足之处，即对于扩大蜗轮齿面接触区范围的作用不大，无助于缓解瞬时接触线在蜗杆啮入端的密集分布状况，有时还会导致蜗轮齿面出现曲率干涉。

因此，现有的修形方法已经很难进一步提升直廓环面蜗杆副的工作性能，为了提高直廓环面蜗杆副的实际应用效果，亟需设计一种全新的直廓环面蜗杆副修形方法，通过该修形方法能够使直廓环面蜗杆副的工作性能得到进一步提升。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种直廓环面蜗杆副的变参数复合修形方法，采用该修形方法获得的修正型蜗杆副，其蜗轮齿面不存在曲率干涉，蜗轮齿面接触区范围较大，且接触区能够覆盖大部分蜗轮齿面，蜗杆的有效工作长度较长，瞬时接触线在蜗杆啮入端分布稀疏且均匀，更加有利于散热和润滑。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种直廓环面蜗杆副的变参数复合修形方法，包括如下步骤：

步骤一：建立蜗杆加工坐标系组

①蜗杆动坐标系

②蜗杆静坐标系

③刀座动坐标系

④刀座静坐标系

步骤二：确定蜗杆加工坐标系组内各个坐标系的相对位置关系

①蜗杆动坐标系的单位基底矢与蜗杆静坐标系的单位基底矢相重合；

②刀座动坐标系的单位基底矢与刀座静坐标系的单位基底矢相重合；

③蜗杆的回转中心线与蜗杆静坐标系的单位基底矢相重合；

④刀座的回转中心线与刀座静坐标系的单位基底矢相重合，且刀座在刀座静坐标系的单位基底矢方向上具有直线运动自由度；

⑤蜗杆静坐标系的单位基底矢与刀座静坐标系的单位基底矢相垂直，其公垂线段记为且公垂线段与蜗杆静坐标系的单位基底矢方向一致，而蜗杆在加工过程中的工艺中心距记为a_d，且

步骤三：确定蜗杆在加工过程中的工艺中心距

工艺中心距的计算公式为a_d＝a+Δa，式中，a_d为工艺中心距，a为蜗杆副中心距，Δa为中心距修形量；

步骤四：确定蜗杆与刀座之间的工艺传动比

工艺传动比的计算公式为i_1d＝i₁₂+Δi，式中，i_1d为工艺传动比，i₁₂为蜗杆副传动比，Δi为传动比修形量；

步骤五：确定刀座的高度修形量

步骤六：在刀座上安装直线刃车刀，按步骤三至五设置的修形参数，开始进行蜗杆螺旋面的车削加工过程，直至完成蜗杆的修形加工；

步骤七：准备进行蜗轮的滚齿加工，首先准备一把加工用环面滚刀，滚刀的产形面与步骤六中得到的修正型蜗杆的螺旋面相一致，再将滚刀和蜗轮安装到滚齿机上；

步骤八：建立蜗轮加工坐标系组

①蜗轮动坐标系

②蜗轮静坐标系

③滚刀动坐标系，其沿用蜗杆动坐标系

④滚刀静坐标系，其沿用蜗杆静坐标系

步骤九：确定蜗轮加工坐标系组内各个坐标系的相对位置关系