直齿轮齿廓修形研究

直齿锥齿轮齿廓修形
陈霞;夏巨谌;胡国安;金俊松;李大才;胡明发
【期刊名称】《机械设计》
【年(卷),期】2007(24)7
【摘要】根据啮合刚度和噪声之间的关系,以修形减振降噪为目的,用旋转渐开线曲线对直齿锥齿轮进行齿廓修形。

以减小齿轮传动误差和啮合刚度的波动大小为衡量标准,同时确保载荷变化呈平稳过渡。

静态计算结果表明,直齿锥齿轮齿廓长修形具有较好的减振效果。

直齿锥齿轮采用冷精锻进行齿廓修形,显著地降低了成本,这为齿轮传动系统的修形、减振、降噪和设计提供了一种新的研究方法。

【总页数】3页(P42-44)
【关键词】直齿锥齿轮;准静态啮合;修形;传动误差;啮合刚度
【作者】陈霞;夏巨谌;胡国安;金俊松;李大才;胡明发
【作者单位】华中科技大学材料成形模拟及模具技术国家重点实验室;东风汽车精工齿轮厂
【正文语种】中文
【中图分类】TH132.421
【相关文献】
1.渐开线直齿圆柱齿轮齿廓修形设计 [J], 王亮;吴凤林;刘曦永
2.基于修形插齿刀具的非圆柱齿轮齿廓修形方法 [J], 王璇;郑方焱
3.渐开线直齿圆锥齿轮齿廓圆弧修形方法研究 [J], 华林;黄海浪;韩星会;冯玮
4.基于模糊综合决策的直齿圆柱齿轮齿廓最佳修形 [J], 罗彪;李威;于静
5.直齿锥齿轮齿廓圆弧修形 [J], 陈霞;夏巨谌;胡国安;金俊松;李大才;胡明发
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1.2.1 齿轮系统动力学研究从齿轮动力学的研究发展来看，先后进行了基于解析方法的非线性齿轮动力学研究、基于数值方法的齿轮非线性动力学研究、基于实验方法的齿轮系统的非线性动力学研究和考虑齿面摩擦及齿轮故障的齿轮系统的非线性动力学研究。

其中，解析方法包括谐波平衡法、分段技术法和增量谐波平衡法等；数值方法则不胜枚举，包括Ritz法、Parametric Continuation Technique方法等。

[1]齿轮系统间隙非线性动力学的研究起始于1967年K.Nakamura的研究。

[2]在1987年，H. Nevzat ?zgüven等人对齿轮系统动力学的数学建模方法进行了详细的总结。

他分别从简化的动力学因子模型、轮齿柔性模型、齿轮动力学模型、扭转振动模型等几个方面分类，详细总述了齿轮动力学的发展进程。

[3]1990年，A. Kaharman等人分析了一对含间隙直齿轮副的非线性动态特性，考虑了啮合刚度、齿侧间隙和静态传递误差等内部激励的影响，考察了啮合刚度与齿侧间隙对动力学的共同影响。

[4] 1997年，Kaharaman和Blankenship对具有时变啮合刚度、齿侧间隙和外部激励的齿轮系统进行了实验研究，利用时域图、频域图、相位图和彭家莱曲线等揭示了齿轮系统的各种非线性现象。

[5]同年，M. Amabili和A. Rivola 研究了低重合度单自由度的直齿轮系统的稳态响应及其系统的稳定性。

[6]2004年，A. Al-shyyab等人用集中质量参数法建立了含齿侧间隙的直齿齿轮副的非线性动力学模型，利用谐波平衡阀求解了方程组的稳态响应，并研究了啮合刚度、啮合阻尼、静态力矩和啮合频率对齿轮系统振动的影响。

[7]2008年，Lassaad Walha等人建立了两级齿轮系统的非线性动力学模型，考虑了时变刚度、齿侧间隙和轴承刚度对动力学的影响。

对非线性系统分段线性化并用Newmark迭代法进行求解，研究了齿轮脱啮造成的齿轮运动的不连续性。

圆柱齿轮设计齿廓的综述摘要:本文结合我国最新齿轮标准，就GB/T10095.1-2001渐开线圆柱齿轮精度第一部分，对圆柱齿轮K形齿的（注：本文将设计齿廓简称为K形齿）设计，检测与误差进行分析，并对当前的齿轮检测现状和今后的发展提出自己的看法。

一.K形齿的发展：初期K形齿的设计大多采用中凸或4拐点式，并且K形齿的齿廓图仅仅是一张框图，如图一所示4拐点的K形齿廓图。

图一随着对设计齿廓的进一步的研究，渐渐大家有了一个共识，那就是设计齿廓不能仅用一个K形齿廓图来要求，它同样也应该有齿廓的倾斜偏差f Hα和齿廓的形状误差f fα要求。

所以现在的ISO标准，我国的最新齿轮标准GB/T10095.1，以及近两年来我厂新接收到美国伊顿公司的齿轮设计图中均已增加了齿廓倾斜偏差f Hα这个项目。

如图二所示五拐点K齿形框图，图二由上面二图可以看出，图一只有一个K形框图，也就是测量的齿廓曲线必须落在K形框图内才算合格。

由于没有齿轮的齿廓倾斜偏差要求，对被测齿轮压力角误差要求过严，剃齿刀的修磨难度增加，也影响了齿轮的加工生产。

图二所示K形图，对齿廓要求则更进一步细化（多了一个拐点）,而且更加合理了（增加了齿廓倾斜偏差）。

更利于剃齿刀的修磨和齿轮的加工生产。

二.K形齿的设计K形齿是以渐开线为基础，考虑到齿轮加工误差和材料因载荷引起的弹性变形等产生的噪声，对齿廓进行修正的齿形。

实际上K齿形就是修正的渐开线，也包括修缘齿形，凸齿形等。

关于K齿形的设计步骤，作者早在1998年就有过论述。

下面结合我国的最新齿轮标准GB/T10095.1，就K齿形的基本设计步骤简述如下：第一步.首先计算出齿轮的端面重叠系数（重合度）。

在苏联ГОСТ3058-54标准中推荐：对于直齿轮当ε＜1.089,斜齿轮εS＜1时不进行修正。

高速齿轮修正，低速齿轮不修正。

我国齿轮手册中也有论述，对于直齿轮，沿啮合线有一段长度等于一个基节的部份应留下来不作修正，以保证啮合时重合度大于1。

齿形齿向修形初探陕西汽车齿轮总厂付治钧摘要：随着齿轮传动研究和齿轮制造技术水平的提高，齿轮的修形技术有了很大发展，特别是国外的重型汽车变速箱齿轮应用更为广泛。

通过齿轮的修形明显改变了齿轮运转的平稳性，降低了齿轮的噪音和振动，提高了齿轮的承载能力，延长了齿轮的使用寿命，给齿轮生产厂带来了很大的经济效益。

b5E2RGbCAP目前世界上各齿轮制造厂家，已把齿廓修正数据和图形标注在图纸上，或标注在专门的工艺卡片上<透明胶片图）。

检测人员可用该透明胶片对生产制造的齿轮进行检测。

本文就结合国外变速箱齿轮的修形，对设计齿形，设计齿向着一初探。

p1EanqFDPw关键词：设计齿形，设计齿向，K框图1、设计齿形、设计齿向的定义设计齿形是以渐开线为基础，考虑制造误差和弹性变形对噪声，动载荷的影响加以修正的理论渐开线，它包括修缘齿形，凸齿形等。

为了防止顶刃啮合，在新齿标中还明确规定，齿顶和齿根处的齿形误差只允许偏向齿体内。

为了避免齿廓修正的齿轮与变位齿轮混淆，渐开线圆柱齿轮精度标准中定名为“设计齿形”。

如图1所标。

DXDiTa9E3d图一设计齿向是要求的实际螺旋角与理论螺旋角有适当的差值，或使齿向各处为不尽相同的螺旋角，以初偿齿轮在全工况下多种原因造成的螺旋有畸变的齿向，实现齿宽均匀受载，提高齿轮承载能力及减小啮合噪声。

设计齿向可以是修正的圆柱螺旋线，或其它修形曲线，如图1所示。

RTCrpUDGiT2、设计齿形、设计齿向的设计2.1设计齿形的设计在设计齿形概念使用之前，通常所说的齿形是指标准的渐开线齿形，当齿轮齿廓为一理想<即没有形状或压力角误差）渐开线时，实测记录曲线是一条直线，如图2<a）。

实际生产中，齿轮的齿形总是有偏差的，如图2<b）为正齿顶齿形，图2<c）为副齿顶齿形，当给定齿形公差为Δff 时，在图2<a）<b）中，只要包容实际齿形误差曲线的两条平行线之间的距离不超过Δff时，该齿形均判合格。

第50卷第5期中南大学学报(自然科学版) V ol.50No.5 2019年5月Journal of Central South University (Science and Technology)May 2019 DOI: 10.11817/j.issn.1672−7207.2019.05.010一种新的直齿轮复合修形设计方法杨硕文，唐进元(中南大学机电工程学院，高性能复杂制造国家重点实验室，湖南长沙，410083)摘要：以直齿轮齿廓修形量、齿廓修形高度、齿廓修形幂指数、齿向修形量这4个基本参数为变量，取动态传递误差峰峰值、最大接触应力加权最小为优化目标，使用有限元方法计算接触应力；考虑轴承、轴、陀螺力等因素的影响，使用有限元节点法计算动态传递误差，以 Kriging方法为优化方法，构建一种新的直齿轮复合修形设计方法，并通过一对实际齿轮传动来验证计算模型。

研究结果表明：用所提出的方法优化后得到齿轮动态传递误差峰峰值相对于优化前降低75.98%，最大接触应力降低21.48%，这表明所提出的复合修形优化方法对齿轮修形设计具有参考与应用价值。

关键词：齿轮传动；复合修形；Kriging方法；有限元节点法中图分类号：TH132.41 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2019)05−1082−07A new design method for compound modification of spur gearYANG Shuowen, TANG Jinyuan(State Key Laboratory of High Performance Complex Manufacturing,School of Mechanical and Electrical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)Abstract: Taking four basic parameters of the spur gear modification as the variables, and taking the peak-to-peak value of the dynamic transmission error and the maximum contact stress weighted minimum as the optimization goal, the contact stress was calculated using the finite element method. Considering the influence of factors such as bearings, shafts and gyro, etc, the finite node element method was used to calculate the dynamic transfer error. Taking the Kriging method as the optimization method, a new spur gear compound modification design method was constructed. A pair of actual gear transmissions was used to verify the method. The results show that the peak−to−peak value of the dynamic transmission error of the gear after optimization obtained by the present method is reduced by 75.98% and the maximum contact stress is reduced by 21.48%,which indicates that the proposed optimization method of compound modification has reference and application value for gear modification design.Key words: gear transmission; compound modification; Kriging method; finite element node method齿轮修形是降低齿轮振动、噪声和提高可靠性的重要途径[1]。