一种渐开线齿轮齿根修形方法与流程

本发明涉及机械制造，具体为齿轮精加工时的一种渐开线齿轮齿根修形方法。

背景技术：

当齿轮齿数大于37时，该齿轮的基圆直径小于齿根圆直径，即齿轮齿数大于37，齿轮加工后不会出现齿轮根切的情况，实践证明齿数大于37的齿轮噪音多数原因是齿形齿根凸出，这时齿轮的啮入啮出时，两个互相啮合齿轮的齿顶与齿根发生干涉，出现齿轮噪音，这是因为齿轮进行齿面磨齿精加工时，由于砂轮顶部与齿轮齿根接触的位置，线速度最大，刚性最小，所以此处的砂轮最容易脱粒磨损，从而造成齿轮齿根齿形凸出。由标准齿轮基圆和齿根圆计算公式可知，齿轮的齿顶高系数和齿根高系数按国家标准GB/Z19414-2003分别取1和0.25时，基圆直径＝模数*齿数*COS压力角，齿根圆直径＝模数*(齿数-2*齿顶高系数-2*齿根高系数)＝模数*(齿数-2*1-2*0.25)＝模数*齿数-模数*2*1.25。通过计算压力角为20°的齿轮可得基圆直径和齿根圆直径，例如模数为2，齿数为37的齿轮，基圆直径＝2*37*COS20°＝69.54，齿根圆直径＝2*37-2*1.25*2＝69.5。当不同模数齿轮在齿数为37时，该齿轮的基圆直径和齿根圆直径基本相等，见图3，当齿数小于37时，该齿轮基圆直径大于齿根圆直径，正常加工后会出现根切的情况，即齿轮根部被多切削一块，这样虽然对齿轮的强度有影响，但是齿轮的啮入啮出时，主动轮和被动轮的齿顶与齿根不会出现干涉现象，从而减少了齿轮噪音。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种渐开线齿轮齿根修形方法，减小齿根修形量，从而改善轮齿啮入啮出时的齿轮噪音。

本发明的这种渐开线齿轮齿根修形方法，针对齿轮齿数大于37，用于7级精度以上需要对齿面进行磨齿精加工的高精度渐开线齿轮，其特征在于设计齿轮的齿根修形参数在齿根圆与标准渐开线之间求X向最大修形量与Y向最大修形量；并按照齿根修形参数定制修整砂轮的金刚滚轮，该金刚滚轮齿根有与齿根修形线d形的凹缺，再用定制的金刚滚轮修整磨齿机床砂轮，该砂轮此处为相对应的凸出外形，第三步用修整后的磨齿砂轮在磨齿机床上磨削加工齿轮得到要求的齿根修形量；第四步用此磨齿砂轮的齿根修形量参数，逐个对相互啮合的主动齿轮和被动齿轮每个齿进行齿根修形，使齿轮的齿面和齿根形成过渡修形曲线，该修形曲线与齿面未修形的渐开线相切，与齿根圆弧过渡，以保证齿面的修形曲线平滑过渡以及所述修形曲线与齿根的平滑过渡，从而改善轮齿啮入啮出时的齿轮噪音。

本发明只针对齿数大于37的齿轮。该齿根修形方法由于齿根修形的量比较小，对齿轮的强度影响可忽略不计，并且有效减少了齿轮噪音。此外，通过齿根修形可增大齿根过渡曲线的曲率半径，以减小齿根圆角处的应力集中。

附图说明

图1为本发明的一个齿轮轮齿的左面渐开线齿根修形方法示意图；

图2为本发明的齿根修形量数值表；

图3为基圆直径和齿根圆直径比较表。

具体实施方式

本发明一种渐开线齿轮齿根修形方法，修形如图1，可见对称侧齿面的左侧，a为齿顶圆，c为齿根圆，在坐标上A、B、E连成曲线b为标准渐开线，其特征在于步骤一，设计齿轮的齿根修形参数：B和E是齿根修形的起点和终点，D是修形的中间点，d为齿根修形线，△max是X向最大修形量，hmax是Y向最大修形量，修形量的大小根据模数大小来确定。设计齿轮的齿根修形参数，求齿根修形曲线d：从齿顶圆a到齿根圆c齿表面由A、B、E点连成曲线为标准渐开线b，B点是齿根修形的起点，E点是齿根修形的终点，D点是修形的中间点，E点与D点之间的△max是X向最大修形量，B点与D点之间的hmax是Y向最大修形量，修形量的大小根据模数大小来确定。

设计齿轮的齿根修形参数在齿根圆与标准渐开线之间求X向最大修形量与Y向最大修形量，计算出各模数的横向和纵向矢量，见图2。

把图1所示齿根修形参数关系，按符合国家标准的基圆直径和齿根圆直径比较表，换算成常见齿根模数的修形矢量，见图2；根据国家标准GB/Z19414-2003规定齿根圆系数为0.25，分别取1和0.25时，基圆直径＝模数*齿数*COS压力角，齿根圆直径＝模数*齿数-2*1.25*模数。根据装配现场的齿轮零件噪音反馈，通过多次的实验，为避免齿根修形使齿根弯曲强度削弱，取X向最大修形系数为0.01，取Y向最大修形系数为0.2；则X向最大修形量△max＝0.01*模数(M)，Y向最大修形量hmax＝0.2*模数(M)。例如模数2的齿轮，计算X向最大修形量△max＝0.01*2＝0.02，Y向最大修形量hmax＝0.2*2＝0.4。最大修形系数0.01是经验值。

由标准齿轮基圆和齿根圆计算公式可知，齿轮的齿顶高系数和齿根高系数按国家标准GB/Z19414-2003分别取1和0.25时，基圆直径＝模数*齿数*COS压力角，齿根圆直径＝模数*(齿数-2*齿顶高系数-2*齿根高系数)＝模数*(齿数-2*1-2*0.25)＝模数*齿数-模数*2*1.25。通过计算压力角为20°的齿轮，可得基圆直径和齿根圆直径，例如模数为2，齿数为37的齿轮，基圆直径＝2*37*COS20°＝69.54，齿根圆直径＝2*37-2*2*1.25＝69.5。当不同模数齿轮在齿数为37时，该齿轮的基圆直径和齿根圆直径基本相等，见图3，当齿数小于37时，该齿轮基圆直径大于齿根圆直径，正常加工后会出现根切的情况，即齿轮根部被多切削一块，这样虽然对齿轮的强度有影响，但是齿轮的啮入啮出时，主动轮和被动轮的齿顶与齿根不会出现干涉现象，从而减少了齿轮噪音。

步骤二按照齿根修形参数得到的齿根修形线d，定制与图1所示同形状的修整磨齿砂轮的金刚滚轮，齿根处有齿根修形线d形的凹缺；步骤三用定制的金刚滚轮修整磨齿机床砂轮，使砂轮齿根处呈现出与齿根修形线d形的凹缺相对应的凸出外形，再用该砂轮磨削加工齿轮便得到要求的齿根修形量形状，得到的齿轮数据应当与国家标准的基圆直径和齿根圆直径比较表一致，见图3。

图1中渐开线未修形处是AB段，修形处是BE段，是同一个齿面。第四步用要求的齿根修形量形状，对相互啮合的主动齿轮和被动齿轮均进行齿根修形，使齿轮的齿面和齿根形成修形曲线过渡，该修形曲线与齿面未修形的渐开线相切，与齿根圆弧过渡，以保证齿面的平滑过渡以及所述修形曲线与齿根的平滑过渡，从而改善轮齿啮入啮出时的齿轮噪音。设计齿轮的齿根修形参数，并按照齿根修形参数定制修整砂轮的金刚滚轮。