[发明专利]基于全工序法的螺旋锥齿轮齿根过渡圆角建模方法及系统

权利要求书

1.一种螺旋锥齿轮的齿根过渡圆角建模方法，其特征在于，包括：

1)基于刀盘参数构建刀具曲面方程；

2)基于机床调整参数构建工件坐标系下的刀具曲面方程，求解啮合原理得到齿根方程；所述机床调整参数包括刀倾角、刀转角、刀位、基本摇台角、垂直轮位、床位、水平轮位以及根锥安装角；

3)输入节锥角、外锥距和齿宽，限定齿根方程的边界；

4)将齿根方程基于边界离散得到离散后的齿根点，包括：

4.1)获取刀具的刀顶圆弧角度λ_f的边界，对刀顶圆弧角度λ_f离散；

4.2)将离散后的刀顶圆弧角度λ_f带入啮合原理，给定运动参数φ的初值，得到刀具回转角度；

4.3)将离散后的刀顶圆弧角度λ_f、运动参数φ、刀具回转角度带入齿根方程，得到齿面离散点的坐标(x,y,z)；

4.4)根据齿面离散点的坐标(x,y,z)得到旋转投影点坐标(R,L)；

4.5)基于旋转投影点坐标(R,L)构建约束条件：R＝K_iL+B_i，其中K_i为斜率,B_i为截距；判断K_iL+B_i-R＝0是否成立，若成立，则跳转执行下一步；否则，根据D＝K_iL+B_i-R计算变化量D，根据割线法基于变化量D修改运动参数φ；跳转执行步骤4.3)；

4.6)完成齿根方程的离散；

5)将离散后的齿根点导入三维软件中进行点-线-面的啮合过程，完成齿根过渡圆角建模。

2.根据权利要求1所述的螺旋锥齿轮的齿根过渡圆角建模方法，其特征在于，步骤1)中的刀盘参数包括刀位点半径R_c，刀顶圆弧半径ρ_f，刀具压力角α_c，刀顶圆弧角度λ_f以及刀具回转参数θ。

3.根据权利要求2所述的螺旋锥齿轮的齿根过渡圆角建模方法，其特征在于，步骤1)中构建的刀具曲面方程的函数表达式为：

上式中，r_c(λ_f,θ)为刀盘点矢表达式，n_c(λ_f,θ)为法矢表达式，R_c为刀位点半径，ρ_f为刀顶圆弧半径，α_c为刀具压力角，λ_f为刀顶圆弧角度，θ为刀具回转参数，+和-表示齿轮加工的凸面和凹面。

4.根据权利要求3所述的螺旋锥齿轮的齿根过渡圆角建模方法，其特征在于，步骤2)中构建的工件坐标系下的刀具曲面方程的函数表达式为：

F(ξ)＝M_bc(R_a,S_r,E_M,X_D,X_B,γ_m,σ,ζ；φ)·r_c(λ_f,θ)

上式中，F(ξ)为工件坐标系下的刀具曲面方程，ξ为所有设计参数的集合，M_bc为刀具运到齿坯的转换矩阵，R_a为滚比，S_r为径向刀位，E_M为垂直轮位，X_D为水平轮位，X_B为床位，γ_m为根锥安装角，σ为刀倾角，ζ为刀转角，φ为基本摇台角，r_c(λ_f,θ)为刀盘点矢表达式，λ_f为刀顶圆弧角度，θ为刀具回转参数。

5.根据权利要求4所述的螺旋锥齿轮的齿根过渡圆角建模方法，其特征在于，步骤2)中求解啮合原理得到的齿根方程的函数表达式为：

上式中，F(ξ)为工件坐标系下的刀具曲面方程，ξ为所有设计参数的集合，n_b为齿根过渡圆角面的方向矢量，v_bc为加工过程中刀具与齿坯的相对速度，F(ξ*)为齿根部分的每一个坐标点。