一种用于提高齿轮箱扭矩的齿轮滚刀设计方法与流程

本发明涉及齿轮加工，尤其涉及一种用于提高齿轮箱扭矩的齿轮滚刀设计方法。

背景技术：

1、工业齿轮箱是现代传动过程中的重要组成部分，尤其是当前工业齿轮箱减速器，其高转速、高功率、高重合度及大传动比和长寿命，并且要求齿轮箱拥有高传动效率和低振动噪声，这对齿轮箱的加工和设计提出了很高的要求。其中，改善齿轮箱扭矩是提高齿轮质量的一条重要途径。

2、目前，齿轮加工领域多数情况下采用单圆弧和双圆弧刀具设计方法，虽然使齿轮强度有了一定的改善，但是仍然不能满足高强度和长寿命的要求，齿轮强度仍然需要进一步提高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种用于提高齿轮箱扭矩的齿轮滚刀设计方法，以解决传统方法不能实现齿轮的高强度设计的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种用于提高齿轮箱扭矩的齿轮滚刀设计方法，包括以下步骤：

3、s1、根据被加工齿轮的基本参数，确定使用刀具的基本轮廓线及磨齿工艺；

4、s2、根据刀具的基本轮廓线，确定曲线的控制点p2、p3；

5、s3、根据磨齿工艺确定滚刀顶端控制距离和滚刀凸角，确定曲线控制点p4；

6、s4、根据磨齿工艺确定滚刀凸头量；

7、s5、采用catmull-rom插值方法确定刀具的刀头曲线，根据已经确定的p2、p3、p4控制点，设置曲线时间间隔t及张紧度系数τ，对catmull-rom曲线进行求导，根据压力角和滚刀凸头量求得曲线的切线斜率，反复迭代计算，得到误差满足设定条件的最优的p1点，从而确定滚刀最终轮廓。

8、优选地，步骤s1中，所述确定使用刀具的基本轮廓线具体包括：

9、根据被加工齿轮基本参数，确定刀具齿厚参数、刀具全齿高参数、齿顶高参数和非造型切削刃长度，绘制刀具的基本轮廓线。

10、优选地，步骤s5具体包括：

11、以齿根过渡曲线底部为坐标系原点，平行与齿厚方向为x轴，建立刀具轮廓线坐标系，建立刀具轮廓线表达式为：

12、y1＝k1x+b1；

13、y2＝k2x+b2；

14、

15、其中k1为为主切削刃斜率，b1为主切削刃斜率上的截距，b2为非造型切削刃的截距，k1和k2斜率相同，k1和k2通过压力角求得，y1的直线方程由k1及p3点求得，滚刀凸头量是k1、k2直线之间距离，由滚刀凸头量及三角函数关系得到曲线切点坐标，从而求出y2的直线方程，k2为非造型切削刃斜率，k1和k2通过压力角和滚刀凸头量求得，τ为张紧度系数，p1、p2、p3、p4均为曲线控制点，下述曲线为关于t的三次方程曲线；

16、

17、式中，α＝0.5为采用的向心化catmull-rom曲线，ti为当前点到下一个点之间的时间间隔，(xi,yi)与(xi+1,yi+1)为当前点与下一个点，(xi,yi)初始位置为p2，(xi+1,yi+1)利用p2、p3点插值逼近算法，给出一个数值，以此类推，使(xi+1,yi+1)无限逼近切点位置，初始给出一个假定的p1点，结合catmull-rom插值曲线方程，通过不断进行数据迭代及前后两点之间的采样点间隔，寻找最优的p1；

18、通过p1、p2、p3、p4四个控制点及catmull-rom插值曲线方程绘制滚刀最终轮廓。

19、优选地，设定条件为切线方程与catmull-rom曲线的插值结果误差满足0.001mm之内。

20、优选地，基本参数包括但不限于齿轮齿数、压力角、螺旋角、中心距、齿轮齿高、模数。

21、本发明的有益效果：本发明提供的用于可提高齿轮箱扭矩的齿轮滚刀设计方法，采用catmull-rom插值算法，通过滚刀与齿轮直接的啮合关系，反复迭代寻求最优解，从而得到滚刀的轮廓曲线。该方法通过将传统的单圆弧和双圆弧刀具设计方法替换为catmull-rom插值算法，实现齿轮的高强度设计，可直接用于实际工程当中，从而提高齿轮箱产品的质量。

技术特征：

1.一种用于提高齿轮箱扭矩的齿轮滚刀设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于提高齿轮箱扭矩的齿轮滚刀设计方法，其特征在于，步骤s1中，所述确定使用刀具的基本轮廓线具体包括：

3.根据权利要求1所述的用于提高齿轮箱扭矩的齿轮滚刀设计方法，其特征在于，步骤s5具体包括：

4.根据权利要求1所述的用于提高齿轮箱扭矩的齿轮滚刀设计方法，其特征在于，所述设定条件为切线方程与catmull-rom曲线的插值结果误差满足0.001mm之内。

5.根据权利要求1所述的用于提高齿轮箱扭矩的齿轮滚刀设计方法，其特征在于，所述基本参数包括但不限于齿轮齿数、压力角、螺旋角、中心距、齿轮齿高、模数。

技术总结本发明涉及齿轮加工技术领域，尤其涉及一种用于提高齿轮箱扭矩的齿轮滚刀设计方法，通过根据被加工齿轮的基本参数，确定使用刀具的基本轮廓线及磨齿工艺根据刀具的基本轮廓线，确定曲线的控制点p<subgt;2</subgt;、p<subgt;3</subgt;，根据磨齿工艺确定曲线控制点p<subgt;4</subgt;，再采用Catmull‑Rom插值算法，通过滚刀与齿轮直接的啮合关系，反复迭代寻求最优解，从而得到滚刀的轮廓曲线。该方法通过将传统的单圆弧和双圆弧刀具设计方法替换为Catmull‑Rom插值算法，实现齿轮的高强度设计，可直接用于实际工程当中，从而提高齿轮箱产品的质量。技术研发人员：方瑞,王景召,吴梦洁,李泊晋受保护的技术使用者：江苏环欧智能传动设备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9