[发明专利]风电齿轮成形磨削极限位置的获取方法

权利要求书

1.一种风电齿轮成形磨削极限位置的获取方法，其特征在于，包括步骤如下：

(1)根据滚齿加工展成法获取滚齿形成的齿形曲线；

(1.1)建立齿轮坐标系，以齿轮中心为齿轮坐标系原点O，y轴为齿轮齿面对称中心线，z轴为齿轮轴线，通过右手法则获取x轴；

(1.2)建立滚刀坐标系，以滚刀节线和齿轮分度圆的相切点为滚刀坐标系的原点O₁，z₁轴和z轴平行，y₁轴和y轴同轴，x₁轴通过右手法则获取；

(1.3)滚刀节线到滚刀齿顶的高度为齿轮齿根圆与分度圆的半径差，

h_f0为滚刀节线到齿顶距离；为齿顶高系数，c^*为齿根高系数，m为模数；

(1.4)滚齿加工过程中，滚刀坐标系为变化量，初始滚刀坐标系的坐标轴为x₁(0)、y₁(0)和z₁(0)轴，其数学含义由下列等式表示：

表示x₁(0)轴方向向量，为y₁(0)轴方向向量，是z₁(0)轴的方向向量，r表示齿轮分度圆半径，r＝mz/2，m为模数，z为齿数；

(1.5)滚刀节线在齿轮的分度圆上做纯滚动运动，当滚刀沿着一个转角θ，滚刀坐标系的各个方向向量由下式求解：

其中，顺时针为负，逆时针为正；P为齿轮坐标系中滚刀节线和齿轮分度圆的相切点；

(1.6)滚刀坐标系内任一点Q₁(x₁(θ),y₁(θ),0)在齿轮坐标系中以Q(x,y,0)表示：

接触点公法线方向通过滚刀节线和齿轮分度圆的相切点P，同时滚刀在该接触点的法线通过点P；点P在滚刀坐标系中由P₁表示：P₁＝[rθ 0 0]^T，滚刀的齿形曲线为C₁(x₁(t,θ),y₁(t,θ),0)，则P点处的切线方向为：

x₁，y₁设置为关于t的参数；齿形曲线满足其与P₁点的连线和接触点的切线垂直，

t₁(x₁(t,θ),y₁(t,θ),0)·(P₁-C₁(x₁(t,θ),y₁(t,θ),0))＝0

(1.7)标准滚刀法截面由直线G₀G₁、直线G₁G₂、圆弧直线G₃G₄、圆弧直线G₅G₆以及直线G₆G₇构成，各点分别由下式表示：

其中，α₀为刀具滚刀齿廓主切削刃法向齿形角，α₁为滚刀齿廓副切削刃法向齿形角，R₀为滚刀齿顶法向截面内圆弧半径，h₀为滚刀齿高，S₀为滚刀中级齿厚，h_a0为滚刀半齿高，h_h0为滚刀副切削刃高度；

(1.8)滚刀法面内齿形为：

上式中，t∈[0,1]，C₁(t,θ)为C₁(x₁(t,θ),y₁(t,θ),0)的简化形式，t₁(x₁(t,θ),y₁(t,θ),0)简写为t₁(t,θ)；

(2)以成型磨削为基础，在不同进给余量的前提下，建立极限磨削位置的数学模型，利用数值迭代算法获取成形磨削极限位置；根据步骤(1.7)中求得滚齿齿形曲线上的点，G₀,G₁,G₂,G₃,G₄,G₅,G₆,G₇齿形曲线上的点用下列集合表示：

{Q₁,Q₂,Q₃,…,Q_N}

Q_i，i＝1,2,3,…,N为齿形曲线上的点；

每一加工过程设有若干冲程，每一冲程均设有一加工余量，加工余量定义为齿轮坐标系中成形砂轮与齿轮接触线的下端点与基圆之间的垂直高度；设成形砂轮和齿轮接触线的形状与齿轮齿形渐开线的形状完全一致，齿轮齿形渐开线，其数学描述为：

上式中，r_b为基圆半径，σ₀起始点向量与Y轴夹角为起始角，为渐开线上的一点，表示展开角，基圆半径用下式进行计算，α_n为齿轮的端面压力角：

成形砂轮截形的位置为：

ε为加工余量，为成形砂轮上的一点；极限磨削位置点Q(u)满足下述条件：

利用数值算法，获取磨削极限位置点。