专利名称：模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及滚刀参数模拟系统技术领域，特别涉及一种模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法及装置。
背景技术：
风电设备偏航变桨在负荷不断变化的风场运行中，其输出齿轮在承受大扭矩的情况下，齿面出现裂纹甚至断齿的现象时有发生。究其原因，主要是齿轮粗加工时，采用普通磨前滚刀滚齿，造成齿轮根切加剧，使用渐开线展开长度降低，重合系数变小，啮合运动中出现冲击造成。为规避及改善上述情况，一般生产厂家普遍是针对特殊齿轮订制专用滚刀一即将齿轮设计参数传送给滚刀设计生产厂家，由其进行滚刀的设计。但是由于每一款齿轮配 备一把专用滚刀，容易形成同一种模数的不同齿数，甚至是相近齿数的齿轮，也无法采用同一把滚刀。最后结果是每把滚刀只能针对特定一种齿轮，滚刀库存增加，滚刀的管理成本将上升，造成成本的浪费。因此，如何避免滚刀的管理成本上升，造成成本的浪费，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法及装置，以避免滚刀的管理成本上升，造成成本的浪费。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案—种模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法，包括步骤I)根据滚刀的公法线Wn和留磨量δ ，计算滚刀的分度圆齿厚Sn;2)根据公式Sc=Mn π -Sn计算分度圆齿槽宽Sc，其中Mn为滚刀的法向模数；3)根据公式Y= (Sc-SngVtan ( α η)，计算滚刀在滚齿过程中，公法线加工至工艺要求时的滚刀所处位置Y，其中Sng为滚刀标准齿厚，an为滚刀法向压力角；4)根据公式da(B)=ZMn-2Y-2 (Ho-Hea)，计算滚齿形成的实际渐开线起始点B直径da (B)，其中Ho为滚刀设计的齿厚齿顶高，Hea为滚刀留磨量设计的过渡曲线高；5)以公式LAE' =^(da/2)2- Cdb/2)2 j(da (B) /2)2- (db/2)2 得到实际渐开线起始点B的际渐开线展开有效长度LAE'，其中da为滚刀的齿顶圆直径，db为滚刀的基圆直径；6)若LAE'彡LAE为齿形设计合格，LAE' < LAE为齿形设计不合格，其中LAE为待加工齿轮的渐开线展开有效长度。优选地，在上述模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法中，还包括全齿高判断步骤，具体包括以下步骤7)根据公式Hg= (da_df)/2,计算滚齿后的全齿高Hg,其中，滚齿后齿根圆直径df=ZMn-2Y-2Ho ；8)若H+0. IMn ^ Hg ^ H为全齿高设计合格，否则全齿高设计不合格，其中H为待加工齿轮的全齿高。优选地，在上述模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法中，若LAE在待加工齿轮
的图纸没有标注，则按下列公式计算
LAE= V(dao/2)2- (dbo/2)2 - {Z0Mn0/[cos ( α η ) ]}sin ( α η0 )/2-(haVXn())Mn[sin (. αη0)];其中，ha*0为待加工齿轮的齿顶高系数，Z0为待加工齿轮的齿数，Mn0为待加工齿 轮的法向模数，α η0为待加工齿轮的法向压力角，Xntl为待加工齿轮的变为系数,da0为待加工齿轮的齿顶圆直径，db0为待加工齿轮的为基圆直径。优选地，在上述模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法中，若Clatl和Clbtl在待加工齿轮的图纸没有标注，则按下列公式计算da0=Z0Mn0+2 (Xn0+ha*0), db0=Z0Mn0cos (αη0)。优选地，在上述模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法中，若H在待加工齿轮的图纸没有标注，则按下列公式计算H=MnciGha^V(Tci),其中ha*Q为待加工齿轮的齿顶高系数，Mn。为待加工齿轮的法向模数，C*0为待加工齿轮的顶隙系数。一种模拟计算滚齿后渐开线展开长度的装置，包括输入模块，用于输入滚刀的法向模数Mn，滚刀的公法线Wk、滚刀的留磨量δ ，滚刀标准齿厚Sng，滚刀法向压力角αη，滚刀设计的齿厚齿顶高Ho，滚刀留磨量设计的过渡曲线高Hea，滚刀的齿顶圆直径da，滚刀的基圆直径db ；处理模块，用于根据公式LAE'=^(da/2)2- (db/2)2 _V(da (B) /2)2- (db/2)2 得到实际渐开线起始点B的际渐开线展开有效长度LAE'，其中，da(B)=ZMn-2Y-2 (Ho-Hea),Y= (Sc-Sng) / tan (an), Sc=Mn η -Sn ；判断模块，判断LAE !是否不小于LAE，若LAE ^彡LAE为齿形设计合格，LAE !< LAE为齿形设计不合格，其中LAE为待加工齿轮的渐开线展开有效长度。优选地，在上述模拟计算滚齿后渐开线展开长度的装置中，所述处理模块还用于根据公式Hg= (da-df)/2，计算滚齿后的全齿高Hg，其中，滚齿后齿根圆直径df =ZMn-2Y-2Ho ；所述判断模块还用于判断Hg是否介于H+0. IMn和H之间，若H+0. IMn彡Hg彡H为全齿高设计合格，否则全齿高设计不合格，其中H为待加工齿轮的全齿高。优选地，在上述模拟计算滚齿后渐开线展开长度的装置中，若LAE在待加工齿轮的图纸中有标注，则直接将LAE输入输入模块；若LAE在待加工齿轮的图纸没有标注，则在输入模块中输入待加工齿轮的齿顶高系数ha"；,待加工齿轮的齿数Ztl,为待加工齿轮的法向模数Mntl, a Iici为待加工齿轮的法向压力角，Xn0待加工齿轮的变为系数，待加工齿轮的齿顶圆直径Clatl，待加工齿轮的为基圆直径db0,所述处理模块根据公式LAE=V(dao/2)2- (dbo/2)2 -{Z0Mno/[cos ( an0)]}sin( an0) /2-(ha*0-Xn0)Mn[sin ( an0)]
计算LAE。优选地，在上述模拟计算滚齿后渐开线展开长度的装置中，若Clatl和Clbtl在待加工齿轮的图纸没有标注，所述处理模块根据公式da0=Z0Mn0+2 (Xn0+ha*0), db0=Z0MnOcos ( α η0)计算 da。和 db0。优选地，在上述模拟计算滚齿后渐开线展开长度的装置中，若H在待加工齿轮的图纸没有标注，所述处理模块根据公式H=Mn0 (计算H，其中ha^为待加工齿轮的齿顶高系数，Mntl为待加工齿轮的法向模数，C*0为待加工齿轮的顶隙系数。从上述的技术方案可以看出，本发明提供的模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方 法，模拟磨前滚刀在滚齿后，滚刀齿顶最高点在滚齿后形成的齿轮根圆，滚刀的正常齿面和留磨量过渡曲线转折点在齿轮滚齿后形成的渐开线起始圆，与齿轮齿顶圆之间的渐开线展开长度，对比图纸设计要求，判定实际滚齿后渐开线展开长度是否合格。本发明在滚刀设计后，生产厂家可根据产品图纸，按程序验算滚刀齿形设计是否设计合理，是否达到渐开线展开长度的要求，减少滚刀齿形设计出错的几率。本发明有利于生产者在加工同一种模数齿数相对比较接近的齿轮、或同一模数相同齿数但不同变位系数的齿轮时挑选合适的滚刀，减少滚刀的库存，在保证产品质量的前提下，降低刀具成本。
具体实施例方式本发明公开了一种模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法及装置，以避免滚刀的管理成本上升，造成成本的浪费。本发明实施例提供的模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法，包括步骤SOl :根据滚刀的公法线Wn和留磨量δ w，计算滚刀的分度圆齿厚Sn，其中公式为Sn=MnZv [sin {>/ (2Zv)+2Xntan ( α n)/Zv}]，其中Zv为当量齿数，Xn为变位系数；Zv=Z/ (cos3 β )；Xn=Ws/Mn - cos α η { π (k - O. 5) +Ζ; invan}/ (2sin a η)；其中Ws为留量后公法线即Ws=Wn+δ W，其中为留量；V =Z (inv a t/inv a η),其中，a t 为端面压力角 a t=arctan (tan α n/cos β );Inv a t 和 inv α η 渐开线函数，inv a n=tan an- an, inv a t=tan at- at;公法线Wn和留磨量δ 均为已知参数，或可通过测量得到。步骤S02 :根据公式Sc=Mn Ji-Sn计算分度圆齿槽宽Sc，其中Mn为滚刀的法向模数；步骤S03:根据公式Y= (Sc-Sng) /tan ( α η),计算滚刀在滚齿过程中，公法线加工至工艺要求时的滚刀所处位置Y，其中Sng为滚刀标准齿厚，an为滚刀法向压力角；步骤S04 :根据公式da(B)=ZMn-2Y_2 (Ho-Hea),计算滚齿形成的实际渐开线起始点B直径da (B)，其中Ho为滚刀设计的齿厚齿顶高，Hea为滚刀留磨量设计的过渡曲线高；步骤S05 :以公式LAE^ =V(da/2)2- (db/2)2 —"(da (B) Hf - (db/2)2 得到实际渐开线起始点B的际渐开线展开有效长度LAE'，其中da为滚刀的齿顶圆直径，db为滚刀的基圆直径；步骤S06 :若LAE^彡LAE为齿形设计合格，LAEi < LAE为齿形设计不合格，其中LAE为待 加工齿轮的渐开线展开有效长度。本发明提供的模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法，模拟磨前滚刀在滚齿后，滚刀齿顶最高点在滚齿后形成的齿轮根圆，滚刀的正常齿面和留磨量过渡曲线转折点在齿轮滚齿后形成的渐开线起始圆，与齿轮齿顶圆之间的渐开线展开长度，对比图纸设计要求，判定实际滚齿后渐开线展开长度是否合格。本发明在滚刀设计后，生产厂家可根据产品图纸，按程序验算滚刀齿形设计是否设计合理，是否达到渐开线展开长度的要求，减少滚刀齿形设计出错的几率。本发明有利于生产者在加エ同ー种模数齿数相对比较接近的齿轮、或同一模数相同齿数但不同变位系数的齿轮时挑选合适的滚刀，减少滚刀的库存，在保证产品质量的前提下，降低刀具成本。为了进一步优化上述技术方案，本发明在步骤S04之后还可包括全齿高判断步骤，具体包括以下步骤步骤S07 :根据公式Hg= (da_df)/2,计算滚齿后的全齿高Hg,其中,滚齿后齿根圆直径 df = ZMn-2Y-2Ho ；步骤S08 :若H+0. IMn ^ Hg ^ H为全齿高设计合格，否则全齿高设计不合格，其中H为待加工齿轮的全齿高。本发明通过增加全齿高的判断步骤，在滚刀设计后，生产厂家可根据产品图纸，按程序验算滚刀齿形设计是否设计合理，是否达到齿轮对全齿高的要求，減少滚刀齿形设计出错的几率。如果待加工齿轮的图纸已经给定渐开线展开长度LAE，则可直接进行比较，若LAE在待加工齿轮的图纸没有标注，则按下列公式计算
LAE=V(dao/2)2- (dbo/2)2 -{ZoMn0/[cos( αη。)]jsin( oc η。)/2-(ha*0-Xn0)Mn[sin(a η ο )]；其中，ha*0为待加工齿轮的齿顶高系数，Z0为待加工齿轮的齿数，Mn0为待加工齿轮的法向模数，α η0为待加工齿轮的法向压カ角，Xntl为待加工齿轮的变为系数,da0为待加エ齿轮的齿顶圆直径，db0为待加工齿轮的为基圆直径。如果待加工齿轮的图纸已经给定Clatl和Clbci,则可直接带入公式
LAE=V(dao/2)2- (dbo/2)2 -{ZoMn0/[cos ( Ocn0 ) ]}sin ( an。) /2-(ha*o-Xno)Mn[sin
(an0)]即可，若daQ和dbQ在待加工齿轮的图纸没有标注，则分别按下列公式计算da0=Z0Mn0+2 (Xn0+ha*0), db0=Z0MnOcos (αη0)。如果待加工齿轮的图纸已经给定H，则可直接进行比较，若H在待加工齿轮的图纸没有标注，则按下列公式计算H=MnciQha^V(Tci),其中ha*Q为待加工齿轮的齿顶高系数，Mn。为待加工齿轮的法向模数，C*0为待加工齿轮的顶隙系数。本发明实施例提供的模拟计算滚齿后渐开线展开长度的装置，包括以下模块
输入模块，用于输入滚刀的法向模数Mn，滚刀的公法线Wk、滚刀的留磨量δ ，滚刀标准齿厚Sng，滚刀法向 压カ角αη，滚刀设计的齿厚齿顶高Ho，滚刀留磨量设计的过渡曲线高Hea，滚刀的齿顶圆直径da，滚刀的基圆直径db ；处理模块，用于根据公式LAE, =^(da/2)2- (db/2)2 .^Cda (B) /2)2- (db/2)2 得到实际渐开线起始点B的际渐开线展开有效长度LAE'，其中，da(B)=ZMn-2Y-2 (Ho-Hea),Y= (Sc-Sng) / tan (an), Sc=Mn η -Sn ；判断模块，判断LAE !是否不小于LAE，若LAE ^彡LAE为齿形设计合格，LAE !< LAE为齿形设计不合格，其中LAE为待加工齿轮的渐开线展开有效长度。本发明提供的模拟计算滚齿后渐开线展开长度的装置，能够模拟磨前滚刀在滚齿后，滚刀齿顶最高点在滚齿后形成的齿轮根圆，滚刀的正常齿面和留磨量过渡曲线转折点在齿轮滚齿后形成的渐开线起始圆，与齿轮齿顶圆之间的渐开线展开长度，对比图纸设计要求，判定实际滚齿后渐开线展开长度是否合格。在本发明一具体实施例中，所述处理模块还用于根据公式Hg= (da_df)/2，计算滚齿后的全齿高Hg，其中，滚齿后齿根圆直径df = ZMn-2Y-2Ho ；所述判断模块还用于判断Hg是否介于H+0. IMn和H之间，若H+0. IMn彡Hg彡H为全齿高设计合格，否则全齿高设计不合格(即Hg > H+0. IMn为全齿高设计不合格，Hg < H为全齿高设计不合格)，其中H为待加工齿轮的全齿高。如果待加工齿轮的图纸已经给定渐开线展开长度LAE，则可直接进行比较，若LAE在待加工齿轮的图纸中有标注，则直接将LAE输入输入模块；若LAE在待加工齿轮的图纸没有标注，则在输入模块中输入待加工齿轮的齿顶高系数ha"；,待加工齿轮的齿数Ztl,为待加工齿轮的法向模数Mntl, a Iici为待加工齿轮的法向压力角，Xn0待加工齿轮的变为系数，待加工齿轮的齿顶圆直径Clatl，待加工齿轮的为基圆直径db0,所述处理模块根据公式LAE=
V(dao/2)2- (dbo/2)2 -{ZoMno/[cos ( αη。)]}sin ( αη0) /2-(ha*o-Xn0)Mn[sin ( αηο)]
计算LAE。如果待加工齿轮的图纸已经给定(Iatl和(Ibtl,则可直接带入公式LAE=V(dao/2)2- (dbo/2)2 -{ZuMn0/[cos ( αηο ) ]}sin (αηο) /2-(ha*o-Xno)Mn[sin
(αη0)]即可，若daQ和dbQ在待加工齿轮的图纸没有标注，所述处理模块根据公式da0=Z0Mn0+2 (Xn0+ha*0), db0=Z0Mn0cos ( α n0)计算 daQ 和 db0。如果待加工齿轮的图纸已经给定H，则可直接进行比较，若H在待加工齿轮的图纸没有标注，所述处理模块根据公式H=Mn0 Qha^+Cf。)计算H，其中ha*Q为待加工齿轮的齿顶高系数，Mn。为待加工齿轮的法向模数，C*0为待加工齿轮的顶隙系数。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相參见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。·
权利要求
1.一种模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法，其特征在于，包括步骤 1)根据滚刀的公法线fc和留磨量δW，计算滚刀的分度圆齿厚Sn ； 2)根据公式Sc=Mn-Sn计算分度圆齿槽宽Sc，其中Mn为滚刀的法向模数； 3)根据公式Y=(Sc-SngVtan ( α η)，计算滚刀在滚齿过程中，公法线加工至工艺要求时的滚刀所处位置Y，其中Sng为滚刀标准齿厚，an为滚刀法向压力角； 4)根据公式da(B)=ZMn-2Y-2(Ho-Hea),计算滚齿形成的实际渐开线起始点B直径da (B)，其中Ho为滚刀设计的齿厚齿顶高，Hea为滚刀留磨量设计的过渡曲线高； 5)以公式
2.如权利要求I所述的模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法，其特征在于，还包括全齿高判断步骤，具体包括以下步骤 7)根据公式Hg=(da-df) /2，计算滚齿后的全齿高Hg，其中，滚齿后齿根圆直径df =ZMn-2Y-2Ho ； 8)若H+0.IMn ^ Hg ^ H为全齿高设计合格，否则全齿高设计不合格，其中H为待加工齿轮的全齿高。
3.如权利要求I或2所述的模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法，其特征在于，若LAE在待加工齿轮的图纸没有标注，则按下列公式计算
4.如权利要求3所述的模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法，其特征在于，若Clatl和db0在待加工齿轮的图纸没有标注，则按下列公式计算da0=Z0Mn0+2 (Xn0+ha*0)，db0=Z0Mn0cos ( α n0)。
5.如权利要求2所述的模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法，其特征在于，若H在待加工齿轮的图纸没有标注，则按下列公式计算 H=MnQ (2ha*Q+C*Q)，其中ha*Q为待加工齿轮的齿顶高系数，Mn。为待加工齿轮的法向模数，Otl为待加工齿轮的顶隙系数。
6.一种模拟计算滚齿后渐开线展开长度的装置，其特征在于，包括 输入模块，用于输入滚刀的法向模数Mn，滚刀的公法线Wk、滚刀的留磨量δ w，滚刀标准齿厚Sng，滚刀法向压力角α n，滚刀设计的齿厚齿顶高Ho，滚刀留磨量设计的过渡曲线高Hea,滚刀的齿顶圆直径da,滚刀的基圆直径db ； 处理模块，用于根据公式
7.如权利要求6所述的模拟计算滚齿后渐开线展开长度的装置，其特征在于，所述处理模块还用于根据公式Hg= (da-df) /2，计算滚齿后的全齿高Hg，其中，滚齿后齿根圆直径df = ZMn-2Y-2Ho ； 所述判断模块还用于判断Hg是否介于H+0. IMn和H之间，若H+0. IMn彡Hg彡H为全齿高设计合格，否则全齿高设计不合格，其中H为待加工齿轮的全齿高。
8.如权利要求6或7所述的模拟计算滚齿后渐开线展开长度的装置，其特征在于，若LAE在待加工齿轮的图纸中有标注，则直接将LAE输入输入模块； 若LAE在待加工齿轮的图纸没有标注，则在输入模块中输入待加工齿轮的齿顶高系数ha*Q，待加工齿轮的齿数Z。，为待加工齿轮的法向模数Mn。，an。为待加工齿轮的法向压力角，Xnc^t加工齿轮的变为系数，待加工齿轮的齿顶圆直径Clatl，待加工齿轮的为基圆直径db0,所述处理模块根据公式LAE=
9.如权利要求8所述的模拟计算滚齿后渐开线展开长度的装置，其特征在于，若Clatl和db0在待加工齿轮的图纸没有标注，所述处理模块根据公式da0=Z0Mn0+2 (Xn0+ha*0), db0=Z0Mn0cos ( α n0)计算 daQ 和 db0。
10.如权利要求7所述的模拟计算滚齿后渐开线展开长度的装置，其特征在于，若H在待加工齿轮的图纸没有标注，所述处理模块根据公式 H=Mn0 (2ha气+C气)计算H，其中ha气为待加工齿轮的齿顶高系数，Mntl为待加工齿轮的法向模数，Otl为待加工齿轮的顶隙系数。
全文摘要
本发明公开了一种模拟计算滚齿后渐开线展开长度的方法，包括步骤计算滚刀的分度圆齿厚Sn；根据Sc=Mnπ-Sn计算分度圆齿槽宽Sc；根据Y=(Sc-Sng)/tan(αn)，计算滚刀在滚齿过程中，公法线加工至工艺要求时的滚刀所处位置Y；根据da(B)=ZMn-2Y-2(Ho-Hea)，计算滚齿形成的实际渐开线起始点B直径da(B)；以得到实际渐开线起始点B的际渐开线展开有效长度LAE′；若LAE′≥LAE为齿形设计合格，LAE′＜LAE为齿形设计不合格。本发明有利于生产者在加工同一种模数齿数相对比较接近的齿轮、或同一模数相同齿数但不同变位系数的齿轮时挑选合适的滚刀，减少滚刀的库存，在保证产品质量的前提下，降低刀具成本。本发明还公开了一种模拟计算滚齿后渐开线展开长度的装置。
文档编号F16H55/08GK102817990SQ20121031855
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者郑捷, 辛泽民, 詹成仁, 粟慧 申请人:重庆齿轮箱有限责任公司