申请/专利权人：大连理工大学;南京高速齿轮制造有限公司

申请日：2021-10-26

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN113836668B

主分类号：G06F30/17

分类号：G06F30/17;G06F30/20;G06T17/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2022.01.11#实质审查的生效;2021.12.24#公开

摘要：本发明属于机械设计风电齿轮建模领域，提供了一种含齿形齿向修形的风电圆柱齿轮三维数字化建模方法，步骤如下：首先，根据齿数将圆柱齿轮沿着圆周方向分成和齿数相同的单个齿；其次，根据给定的修形建模精度，将圆柱齿轮沿着齿宽方向分割成若干层；然后，在每层齿形根据齿轮参数、齿形修形以及齿向修形参数进行精确建模，形成单个齿；最后，利用阵列将单个齿进行圆周整列形成整个齿轮。利用本发明建立的修形齿轮的数字化模型可以很好的结合齿形修形与齿向修形的影响，建模精度高。

主权项：1.一种含齿形齿向修形的风电圆柱齿轮三维数字化建模方法，其特征在于，首先根据齿数将圆柱齿轮沿着圆周方向分成和齿数相同的单个齿；其次，根据给定的修形建模精度，将圆柱齿轮沿着齿宽方向分割成若干层；然后，在每层齿形根据齿轮参数、齿形修形以及齿向修形参数进行精确建模，利用扫掠功能形成单个齿；最后，利用阵列将单个齿进行圆周整列形成整个齿轮；具体步骤如下：1建立输入界面，该界面包含一系列输入框，负责接受必须的参数，包含齿轮参数：法向模数mn、螺旋角β、法向压力角αn、齿数z、齿轮宽度B、法面顶隙系数法面齿顶高系数变位系数xn和左旋右旋；齿形修形参数：最大修形量ΔXmax和修形长度l；齿向修形参数：鼓形修形量Cc和螺旋角修形量CHβ；建模误差ε；2根据建模误差ε，沿着分度圆渐开线曲线，计算弓高误差为ε时所需要的齿轮宽度B1，于是确定沿着齿宽方向需要分割的份数m＝BB1，m为层数，若m为小数，则对m进行取整处理，处理原则为：m为大于该小数且距离该小数最近的整数，在此条件下，B1＝Bm；由此，确认需要精确计算齿形的层数；3由于齿向修形的存在，导致每层齿形曲线是各不相同，是唯一的，必须分别单独计算；对于任意一层的齿形曲线，都是由齿根圆弧、过度曲线、渐开线和修形曲线构成；因此，为了求第i层或第i个截面，i＝1，2，3，...，m，需要根据参数，求解每一段曲线，包含齿根圆弧、过度曲线、渐开线和修形曲线；4取一个齿槽作为建模对象，然后建立坐标系，其圆心位于齿轮端面的圆心，少轴位于是过原点且为齿槽中心线，z轴为齿轮轴线，x轴通过右手法则确定；又因为齿轮平行与端面的截面与法面参数不同，因此，需要获取齿轮端面参数，齿轮端面参数与法面参数之间的联系用下列等式表示： 式中，αt为端面压力角，mt端面模数，r为端面分度圆半径，为端面齿顶高系数，为端面顶隙系数，xt为端面变位系数；在端面中，基圆半径rb为：rb＝mtzcosαt2由于齿顶圆与齿根圆不受端面和法面的影响，所以，齿顶圆半径ra与齿根圆半径rf为： 起始角σ0表示为：σ0＝πmt4r-tanαt-αt在此基础上，渐开线上的一点M用下式表示： 对于第i层，与对应的点用下式求解：右旋齿轮： 左旋齿轮 5对于齿形修形，距离齿顶坐标为y处的修形量ΔX用下式表示： 式中，b为指数，根据需求选择；对于鼓形修形，第i层修形量Ci为： 式中，R为鼓形修形所在鼓形的半径，bi为鼓形弓高；对于螺旋角修形，螺旋线修形的实质是齿端修薄，齿槽所在的左右齿面的螺旋角发生了变化，对于右齿面来说，螺旋角变βr为： 对于左齿面来说，螺旋角变βl为： 然而，齿槽的螺旋角不发生变化；在实际操作过程中，首先进行齿向修形计算，α′0是由于齿向修形引起的起始角，由下式计算： 此时，第i层，与对应的点用下式求解：右旋齿轮： 左旋齿轮： 在齿向修形的基础上，进行齿形修形计算，计算公式如下： 最后，获取修形曲线，该曲线上的一点用下式计算：右旋齿轮： 左旋齿轮： 式中，γ为修形后与Y轴之间的夹角，用下式计算： 6根据修形信息以及齿轮参数，获取所有截面处的齿形；7所有截形获取后，利用三维软件的沿路径扫掠功能，扫掠截形选择所有建立的截形，扫掠路径选择齿槽中心的螺旋线与齿轮中心线，完成扫掠体；此时，即建立一个修形齿槽数字化实体模型；8利用三维软件的圆周整列功能，将步骤7中的单个齿槽进行圆周整列，圆周整列的个数为齿轮的齿数；9利用三维软件的求和功能，将步骤8形成的所有齿槽进行求和，得到的即为所需的风电齿轮在修形后的数字化三维模型。

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