陳靈方，楊 林

(沈陽工業(yè)大學(xué)，遼寧沈陽 110870)

0 引言

在螺旋錐齒輪的加工中，加工參數(shù)調(diào)整是否合理至關(guān)重要，直接決定齒輪傳動性能的優(yōu)劣。在傳統(tǒng)的切齒計(jì)算過程中，加工參數(shù)調(diào)整是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的，可能需要多次試切和檢測，工作效率很低，而采用計(jì)算機(jī)對齒輪副進(jìn)行虛擬齒面接觸分析(Tooth Contact Analysis，TCA)，不需要將齒輪加工出來，就可對齒輪的接觸情況進(jìn)行調(diào)整，可以極大地提高生產(chǎn)率，減少工作量［1］。

采用TCA方法研究小輪加工時產(chǎn)形輪節(jié)錐距和垂直輪位改變對齒輪副接觸特性的影響，得出其影響規(guī)律，為實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行加工參數(shù)調(diào)整提供依據(jù)。

1 算例

齒面接觸分析是研究計(jì)算齒面嚙合特性的常用工具。根據(jù)不同的齒輪加工方法，建立了相關(guān)的齒面接觸分析數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用Matlab編制了相關(guān)的加工參數(shù)計(jì)算程序和TCA程序［2］。本文給出了一對采用HGM方法加工的準(zhǔn)雙曲面齒輪的算例，齒輪副的設(shè)計(jì)參數(shù)見表1，加工參數(shù)見表2。

根據(jù)表1、2的參數(shù)進(jìn)行TCA分析，結(jié)果見圖1。圖1中，接觸橢圓長軸和其方向角從齒面進(jìn)入接觸到退出接觸無明顯變化，接觸區(qū)域未出現(xiàn)嚴(yán)重的不良接觸;通過分析運(yùn)動曲線圖，運(yùn)動曲線位于橫軸之下，三條曲線首尾相交，齒輪副接觸情況較理想。

表1 準(zhǔn)雙曲面齒輪輪坯基本參數(shù)

表2 準(zhǔn)雙曲面齒輪基本加工參數(shù)

2 影響參數(shù)分析

當(dāng)改變加工參數(shù)，對接觸區(qū)進(jìn)行調(diào)整，可得到一系列的齒輪副接觸區(qū)域圖和運(yùn)動曲線圖，現(xiàn)將調(diào)整小輪加工時的產(chǎn)形輪節(jié)錐距和垂直輪位，來研究加工參數(shù)對齒輪副齒面接觸的影響以及規(guī)律。

圖1 TCA結(jié)果

2．1 產(chǎn)形輪節(jié)錐距對接觸特性的影響

圖2 為小輪產(chǎn)形輪節(jié)錐距變化時的齒輪副接觸區(qū)域圖和運(yùn)動曲線圖。表3列出了圖2中各種接觸情況所對應(yīng)的小輪產(chǎn)形輪節(jié)錐距。

圖2 小輪產(chǎn)形輪節(jié)錐距變化對齒面接觸影響

通過觀察圖2中各圖接觸區(qū)域變化，當(dāng)小輪產(chǎn)形輪節(jié)錐距向正方向調(diào)整時，內(nèi)對角接觸情況減輕，當(dāng)小輪產(chǎn)形輪節(jié)錐距向負(fù)方向調(diào)整時，內(nèi)對角接觸現(xiàn)象加劇;通過觀察運(yùn)動曲線在橫坐標(biāo)為0時的斜率k，可得出當(dāng)小輪產(chǎn)形輪節(jié)錐距向負(fù)方向調(diào)整時k＞0，當(dāng)小輪產(chǎn)形輪節(jié)錐距向正方向調(diào)整時k＜0。

表3 小輪產(chǎn)形輪節(jié)錐距變化值

2．2 垂直輪位對接觸特性的影響

筆者還對小輪的垂直輪位調(diào)整對齒輪副接觸情況的影響進(jìn)行了研究，在圖1所對應(yīng)加工參數(shù)基礎(chǔ)上對小輪加工垂直輪位分別向正方向和負(fù)方向每次改變0．5 mm，觀察接觸情況變化。小輪加工時垂直輪位的變化對齒面接觸區(qū)規(guī)律是當(dāng)垂直輪位減小時，會使圖1中的魚尾紋接觸減輕，當(dāng)垂直輪位增加時，魚尾紋接觸情況加劇。小輪的垂直輪位調(diào)整對運(yùn)動曲線的影響是當(dāng)垂直輪位減小時，曲線在橫坐標(biāo)為0時的斜率k＞0，當(dāng)垂直輪位增加時，曲線在橫坐標(biāo)為0時的斜率k＜0。

3 結(jié)語

通過對小輪產(chǎn)形輪節(jié)錐距和小輪加工垂直輪位進(jìn)行調(diào)整，得到其對齒輪副齒面接觸的影響以及規(guī)律，為實(shí)際生產(chǎn)加工參數(shù)調(diào)整提供了理論依據(jù)。通過觀察接觸區(qū)域，能夠得出小輪的產(chǎn)形輪節(jié)錐距對齒輪副的接觸區(qū)域和運(yùn)動曲線影響最大，在實(shí)際TCA分析過程中可先對小輪的產(chǎn)形輪節(jié)錐距進(jìn)行調(diào)整，保證運(yùn)動曲線理想的情況下，對其他參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，來獲得較為理想的齒面接觸區(qū)域。

［1］ 曾 韜．螺旋錐齒輪設(shè)計(jì)與加工［M］．哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1989．

［2］ 谷霽紅，李建華．MATLAB環(huán)境下的弧齒錐齒輪嚙合接觸分析［J］．重型機(jī)械，2009(5):40-43．