[发明专利]风电齿轮成形磨削极限位置的获取方法

说明书

本发明属于机械制造成形磨削技术领域，提出了一种风电齿轮成形磨削极限位置的获取方法，该方法根据滚齿加工展成法的基本原理，获取了滚齿形成的齿形曲线；以成型磨削为基础，在不同进给余量的前提下，建立了极限磨削位置的数学模型，并利用合适的数值迭代算法获取了该位置，本发明对于了解磨削过程、优化磨削参数以及消除加工缺陷至关重要。

技术领域

本发明涉及机械制造成形磨削技术领域，具体涉及一种风电齿轮成形磨削极限位置的获取方法。

背景技术

风电作为绿色能源之一，国家的投入力度不断加大。作为风力发电装置的核心部件，增速齿轮箱的质量是保证风电装备高效、长寿命运行的关键因素之一。风电齿轮箱是风电机组主传动链中将风速转化为发电机所需转速的关键部件，大模数风电齿轮的加工精度直接决定齿轮箱的使用性能，因此对该类齿轮加工精度的研究是当前的热点之一。成形法加工风电齿轮主要分为两个阶段：滚齿和磨齿，其中滚齿为粗加工，磨齿为精加工。针对滚齿阶段，吕向东等针对磨前滚齿，开发出计算机辅助模拟滚齿和磨齿过程软件来检验磨前滚刀齿顶触角参数；王建力等对滚齿加工出的斜齿轮的端面内齿根过渡曲线的形状和曲线方程进行了研究，指出滚刀齿顶圆弧在齿轮端截面内的廓形已变为椭圆弧，提出了相应的算法计算了齿轮齿形曲线。

针对磨齿阶段，夏政等根据齿轮啮合原理，推导出针对修形齿轮磨削的成形砂轮截形的一般数学式；郭二廓等从成形磨削原理出发，求解出砂轮与齿面之间的接触线，通过分析其性质，总结出磨削参数对接触线的影响规律。目前对滚齿的研究主要集中在其机理、磨前滚齿表面质量的研究，对磨齿的研究主要集中在温度场、几何误差、残余应力场以及加工效率等方面的研究。而实际上，在滚齿完成后，滚齿表面没有全部被磨削，在齿根部分会留有一部分滚齿齿面，而该部分曲面的多少与振动和噪声具有直接关系，因此分析在磨削过程中磨削滚齿齿面的极限位置至关重要。

发明内容

针对现有方法存在的缺陷，本发明提供了一种风电齿轮成形磨削极限位置的获取方法，该方法根据滚齿加工展成法的基本原理，获取了滚齿形成的齿形曲线；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，并利用合适的数值迭代算法获取该位置。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种风电齿轮成形磨削极限位置的获取方法，包括步骤如下：

在实施方案中，滚齿过程实际上是螺旋齿轮的啮合过程，可以看作齿轮齿条之间的啮合过程。建立滚刀坐标系与齿轮坐标系，在滚齿加工过程中，滚刀坐标系与滚刀固联，齿轮坐标系和齿轮固连。

(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)滚刀的坐标原点建立在滚刀的节线上，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：