准端面单圆弧齿轮齿廓曲率分析

1、中国科技论文在线准端面单圆弧齿轮齿廓曲率分析 作者简介：陈沛（1988-），男，本科，主要研究方向：机械制造. E-mail: chenpei20041.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.5School of Mechanical and Electrical Engineering,Xuzhou Normal University ,Xuzhou 221116徐州师范大学机电工程学院，徐州 2211162211161361511537615862114858江苏省徐州市徐州师范大学泉山校区 机电工程学院 常彦伟老

2、师（收）chenpei2004陈沛（1988-），男，本科，主要研究方向：机械制造陈沛CHEN Pei1.51.51.51.51.51.51.51.51.51*|*期刊*|*段德荣，常彦伟.准端面双圆弧齿轮及其齿面方程J.机械传动，2009(02):10-14<CR>2*|*学位论文*|*常彦伟.准端面圆弧齿轮的研究D.太原：太原理工大学机械学院，2000.<CR>3*|*技术标准*|*吴宗泽，JB929-67.67型圆弧齿轮滚刀的基准齿形S.北京：机械工业出版社，2008.<CR>4*|*学位论文*|*陈平.准端面双圆弧齿轮的齿形分析及参数选择D.徐州：徐

3、州师范大学，2010*|1|陈沛|CHEN Pei|徐州师范大学机电工程学院，徐州 221116|School of Mechanical and Electrical Engineering,Xuzhou Normal University ,Xuzhou 221116|陈沛（1988-），男，本科，主要研究方向：机械制造|江苏省徐州市徐州师范大学泉山校区 机电工程学院 常彦伟老师（收）|221116|chenpei200413615115376准端面单圆弧齿轮齿廓曲率分析|Curvature analysis of quais-contrate single-ci

4、rcular-arc gear|- 4 -（徐州师范大学机电工程学院，徐州 221116）摘要：本文根据准端面单圆弧齿轮的形成机理，借助计算机软件PRO/E建立了准端面单圆弧齿轮的三维模型，并对准端面单圆弧齿轮端面齿廓的几何形状进行分析；利用不圆度对具有不同初始螺旋角的准端面单圆弧齿轮端面齿廓进行了圆度测量。结果表明，初始螺旋角选取30°时端面齿廓最为接近圆弧，初始螺旋角合理的选择范围为25°到35°。关键词：准端面单圆弧齿轮；不圆度；端面齿廓；初始螺旋角中图分类号：TH132.415Curvature analysis of quais-contrate sin

5、gle-circular-arc gearCHEN Pei(School of Mechanical and Electrical Engineering,Xuzhou Normal University ,Xuzhou 221116)Abstract: In this paper according to the forming mechanism of quais-contrate single-circular-arc gear, we create the three-dimensional model of the quais-contrate single-circular-arc

6、 gear by Pro/ENGINEER software, which we use to analyze the contrate tooth profiles of the gear; By using ovality, we measure the ovality of different initial helix angle of contrate tooth profiles .The results show that when initial helix angle is 30°, contrate tooth profiles is closer to arc

7、and the reasonable range of the initial helix angle is 25°to 35°.Key words: quais-contrate single-circular-arc gear;ovality;contrate tooth profiles;initial helix angle0 引言准端面圆弧齿轮12，即从弯曲强度及圆弧齿轮最常采用的螺旋角范围考虑确定一个初始螺旋角，并按此螺旋角设计加工一把端面圆弧齿轮滚刀，用这把滚刀加工具有不同螺旋角的齿轮。准端面圆弧齿轮的端面齿廓非常接近圆弧齿轮，因而减弱了接触位置对误差的敏感性

8、。单圆弧齿轮与双圆弧齿轮相比，具有易制造结构，易磨齿的特点，故在工程上得到广泛应用。准端面单圆弧齿轮理论上可得到比法面圆弧齿轮更为接近圆弧的齿廓曲线，减弱了圆弧齿轮对接触敏感性，使得齿轮在动力传动中有着更加优良的性能。1 准端面单圆弧齿轮模型的建立由文献1可知，准端面圆弧齿轮的端面表达式为：（1.1）在Pro/ENGINEER辅助设计软件中参数3化设置完毕后，将表达式1.1输入到软件中，软件将自动生成准端面单圆弧齿轮凸齿齿廓的几何图形如图1.1所示，再经过修剪、镜像和拉伸处理会生成齿轮的一个轮齿的三维图形如图1.2所示。 图1.1 准端面单圆弧齿轮凸齿齿廓图 图1.2 准端面单圆弧齿轮凸齿三维

9、模型在图1.1中，由右往左，三个较大的圆弧分别为齿顶圆、节圆、齿根圆。齿顶圆与节圆之间圆弧为凸齿端面齿廓圆弧，节圆与齿根圆之间圆弧为齿根圆弧。端面齿廓圆弧和齿根圆弧相切构成了准端面单圆弧齿轮凸齿的齿廓线，齿根圆弧与齿根圆相切说明了图形绘制的正确。在包络法形成的端面齿廓方程中，由于初始螺旋角和螺旋角的影响，顶端圆弧与齿顶圆相交并超出，通过修剪形成完整的齿形曲线如图1.2所示。2 准端面单圆弧齿轮的齿形圆度分析圆度在参考文献4中的定义，为表述方便叙述如下：不圆度4：齿形不圆度为在圆弧齿轮齿形的单段圆弧中，曲率差与最大曲率的比值，记做：对于圆的半径R与其曲率K，有下面的关系：由此可以得出：对于准端面

10、单圆弧端面齿廓不圆度的分析，由Pro/ENGINEER软件中的“几何分析”功能，得到最大与最小半径，经过计算即可绘制出齿形曲线半径分析图。为分析方便，选取模数Mn=10，齿数Z=20，初始螺旋角与螺旋角取值范围均为10o40o。绘制出凸齿和凹齿齿形曲线半径分析如图2.1图2.4所示：图2.1 凸齿不圆度系数均值表图2.2 凸齿不圆度系数方差表图2.3 凹齿不圆度系数均值表图2.4 凹齿不圆度系数方差表由图2.1图2.4可知：1、准端面圆弧齿轮与法面圆弧齿轮相比，有着更小的不圆度，说明准端面圆弧齿轮齿廓比法面圆弧齿轮的齿廓更加接近圆弧，可见从20°后到30°准端面单圆弧齿轮的

11、不圆度均值和方差值均成下降趋势。30°后有所抬头，但仍然比法面圆弧齿轮齿廓不圆度要小，说明准端面圆弧齿轮比法面圆弧齿轮有着更好的啮合状态。2、由不同初始螺旋角构成的准端面单圆弧齿轮，由均值和方差图（见图2.1-图2.4），当初始螺旋角选取30°时，齿廓最为接近圆弧，25°和35°次之。3、当初始螺旋角给定，螺旋角数值越接近初始螺旋角时，准端面单圆弧齿轮的端面齿廓越接近圆弧。3 结论本文由参考文献中1中准端面圆弧齿轮的定义，利用计算机辅助设计软件Pro/E建立了准端面单圆弧齿轮的三维模型，并对不同初始螺旋角的准端面单圆弧齿轮的端面齿廓进行了圆度分析，得出了准端面圆弧齿轮比法面圆弧齿轮有着更好的啮合状态和初始螺旋角选取30°及30°附近时齿廓最为接近圆弧的结论。参考文献 (Re