一种多压力角双接触齿轮的设计

一种多压力角双接触齿轮的设计

齿轮传递具有传递效率高、传递稳定、结构紧凑、传递旋转和速度范围广等优点。广泛应用于汽车、工程机械、工业、农业、军事等领域。这是目前最广泛的机械传动形式。1双领域角和牙齿轮廓形成1.1不同压力角的齿形面多压力角双接触齿廓的齿形面上设计了大于3个不同压力角的齿形面，如图1所示。第1齿形面压力角α第2齿形面压力角α第3齿形面压力角α该齿形面上也可以设计出更多的齿形面1.2功率-转速-转速特性曲线依据整车匹配的要求，已知发动机(或电机)功率-转矩-转速特性曲线，可推算出输入轴与输出轴之间的中心距a，齿轮的大概布置空间也能确定。先预设齿轮的模数m1.3齿轮传递分析对预设齿轮参数进行强度计算，根据传递的功率、齿轮的转速、齿轮的布置方式、齿宽径比、使用系数、动载系数、多压力角接触弧长系数等一系列系数结合经验公式可计算出大小齿轮的接触疲劳强度、弯曲疲劳强度安全系数、短期过载的静强度放大系数，同时可以计算出基于积分温度法的胶合安全系数，齿轮在传递过程中所产生的轴向力与径向力，为轴承设计计算提供输入条件。如果强度计算能通过，就只需要对预设齿轮参数做微量调整优化即可，反之，就要重新预设齿轮参数。齿轮强度计算结果如图3所示。1.4齿轮传动精度计算对新的齿形参照渐开线齿轮计算的标准(ISO/TR10064,ISO/TR1328,DIN3967,GB/Z18620.1)，图4是齿轮传动精度与效率计算结果。1.5生成齿轮测量中心测量文件上述仅仅完成了齿轮基础性参数计算，还要进行一系列验证计算。小轮旋动曲线计算、大轮过渡曲线计算、齿面曲线平滑性计算、直接用于生产的齿廓修形计算，用于德国KAPP磨齿机的齿形齿槽对中Y轴的磨齿坐标点计算，以及用于温特齿轮测量中心TXT文件的生成计算等，计算生成引导条目及测量中心TXT文件。2双弹簧角制造技术的实现多压力角双接触齿制需要设计专用滚刀和专用金刚滚轮才能实现制造2.1上端面压力角多压力角专用滚刀在原渐开线滚刀的基础上通过齿形角的变化来实现式中:ααxyj由于不同圆柱面上的螺旋角保持不变，故第2齿形角上端面压力角为:式中:bg依此类推，可得:式中:αxyjα传统的圆柱齿轮是纯渐开线啮合，对齿形各部分的精度没有过高的要求，但是双接触齿轮是齿面上具有不同齿形部位的双位置啮合。对于用来加工这种双接触齿的专用滚刀，建立了凸角圆弧有水平移出量(T2.2组合结构的改进磨齿机用的金刚轮是用来修整砂轮的，不同厂家和型号的机床对金刚轮构造的要求不同。金刚轮齿形设计决定了砂轮的齿形，砂轮的齿形又会复制到被磨齿轮上，所以重点研究金刚轮。初期与德国KAPP公司讨论形成了主齿形面+圆顶辅齿形面的组合结构，这种结构要求加工精度高、制造成本高;后来在国内设计制造了这种组合金刚轮，虽然成本大幅降低了，但金刚滚轮的精度难以保证。经过反复设计、制造研究，改良设计了主齿形面+平顶辅齿形面的套装组合结构，大大简化了制造的复杂程度，并且精度可以保证。多压力角双接触齿制金刚滚轮设计计算结果如图6所示。3产品试验与试验验证3.1金刚石齿轮及磨齿机以某新能源汽车减速器齿轮优化设计为例，参数如表1所示。按2.2节砂轮及金刚轮计算方法设计出金刚滚轮，并通过德国KAPP公司磨齿机进行精加工试制，如图7所示。同时，通过对克林贝格齿轮检测设备软件二次开发可实现特殊齿制的检测，检测设备及检测结果如图8所示。3.2疲劳寿命试验按照QC/T1022—2015《纯电动乘用车用减速器总成技术条件》试验大纲要求，对装有多压力角双接触齿轮的某新能源汽车减速器进行了疲劳寿命试验和静扭试验，并与同中心距的渐开线圆柱齿轮进行了对比，试验使用台架如图9所示。对特殊齿制减速器完成疲劳耐久试验后进行了拆解分析，如图10所示。箱体与齿轮轴接触的面磨损很小，轴承运转正常，齿轮表面光洁，处于正常啮合阶段，耐久试验通过，试验数据对比如表2所示。4齿轮的度比渐开线圆柱齿轮提高(1)在相同条件下，通过滚齿+磨齿工艺制造的多压力角双接触齿轮弯曲疲劳强度比渐开线圆柱齿轮至少提高30%。(2)多