[发明专利]安装缓速器的重载车桥螺旋锥齿轮副的反驱动面修形方法

说明书

本发明公开了一种安装缓速器的重载车桥螺旋锥齿轮副的反驱动面修形方法，根据采用缓速器制动时螺旋锥齿轮副反驱动面加载接触区的偏移，设计反驱动面的参考点、大对角接触迹线和传动误差曲线。以初始大轮反驱动面作为产形轮展成与初始大轮反驱动面共轭并满足设计的大对角接触迹线和传动误差曲线的小轮反驱动面实现对初始小轮反驱动面的大对角修形。对大对角修形后的小轮反驱动面进行分区，并按照设计的修形曲线进一步修形得到目标小轮反驱动面，最后求解对应目标小轮反驱动面的机床加工参数。本发明解决了安装缓速器后螺旋锥齿轮副反驱动面的加载接触区偏移，产生边缘接触的问题，最终提高了螺旋锥齿轮副的工作寿命。

技术领域

本发明属于螺旋锥齿轮设计方法，具体涉及一种安装缓速的重载车桥螺旋锥齿轮副反驱动面接触区偏移的齿面修形方法。

背景技术

为了提高重载车辆行驶安全性和经济性，重载车桥加装缓速器进行制动已成为发达国家重载车辆的标配，也已列入我国车辆安全技术的国家标准。但是重载车桥加装缓速器后给车桥螺旋锥齿轮副设计制造方法带来了新的挑战。

采用缓速器制动时，缓速器制动的制动力直接传递到车桥主减速器螺旋锥齿轮副的反驱动面(小轮凸面和大轮凹面)，导致小轮沿轴向前移、接触区偏离标准安装位置时的理论接触区，发生边缘接触。同时车辆在行驶过程中，频繁的制动导致螺旋锥齿轮的反驱动面快速磨损与疲劳破坏。根据数据统计，目前我国加装缓速器的车辆后桥主减速器螺旋锥齿轮故障明显增多，主减速器使用寿命降低，无法满足与车辆同寿命的要求。

因此，针对加装缓速器后车桥螺旋锥齿轮副反驱动面出现接触区滑移、产生边缘接触和齿轮副寿命降低的问题，迫切需要新的设计制造方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种针对安装缓速器的重载车桥螺旋锥齿轮副的反驱动面修形方法，以解决加装缓速器导致车桥减速器螺旋锥齿轮副的反驱动面加载接触区偏移、产生边缘接触和寿命降低的问题。

本发明采用如下技术方案实现：

一种安装缓速器的重载车桥螺旋锥齿轮副的反驱动面修形方法，包括如下步骤：

第一步，对安装缓速器的重载车桥螺旋锥齿轮副的反驱动面进行有限元加载接触分析，得到反驱动面上的加载接触区位置(即偏移理论接触区)；

第二步，根据第一步得到的反驱动面上的加载接触区位置设计小轮反驱动面(即小轮凸面)的参考点、大对角接触迹线和传动误差曲线，以修形前的初始加工参数对应的初始大轮反驱动面(即大轮凹面)作为产形轮，按照啮合坐标系中的坐标转换矩阵将该产形轮展成与初始大轮反驱动面共轭并满足大对角接触迹线和传动误差曲线的小轮反驱动面；

第三步，对第二步得到的小轮反驱动面进行分区，即将小轮反驱动面沿啮合线方向划分为齿面大端、齿面中间接触区和齿面小端三个区域，设计沿啮合线方向的三条修形曲线分别对小轮反驱动面的三个区域进行修形，最终得到修形后的目标小轮反驱动面Σ^*；

第四步，建立修形后的目标小轮反驱动面Σ^*与修形前的初始小轮反驱动面Σ⁽⁰⁾的离散点偏差修正模型，建立离散点偏差修正的非线性方程组，对非线性方程组求解得到对应修形后的目标小轮反驱动面Σ^*的机床加工参数。

具体的，所述第一步中，通过三维软件建立螺旋锥齿轮副，轴承和齿轮轴的几何模型，然后导入到有限元软件中进行网格划分并设置材料属性、边界和加载条件对螺旋锥齿轮的反驱动面进行加载接触分析，获得缓速器制动时螺旋锥齿轮副反驱动面的加载接触区。

具体的，所述第二步中，传动误差幅值Δψ₂(ψ₁)定义为小轮转过一个角度ψ₁时，大轮实际转角ψ₂与理论转角(z1/z2)·ψ₁的差值，即公式(1)：