模腔直齒輪的非標(biāo)齒根優(yōu)化(插齒刀單橢圓齒頂形成的齒根過渡曲線)

目成

大家都清楚，模腔齒根形狀，只要不干涉，盡可自由選取，以達(dá)到更好的齒體強(qiáng)度。
現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，各設(shè)計(jì)和加工者水準(zhǔn)不同，齒根形狀五花八門，尤以簡單倒R為多。
比較專業(yè)的設(shè)計(jì)和加工廠家，已經(jīng)采取單圓滾刀的齒根過渡線了。

但實(shí)際上，ISO6336及KS軟件早就有了基于圖解法的齒根優(yōu)化設(shè)計(jì)。

國內(nèi)的此類研究也很久了，在1996年，洛陽工學(xué)院就發(fā)表了《橢圓形刀頂曲線的形狀對(duì)齒根彎曲應(yīng)力的影響》論文。

以上都是建立在齒條刀具基礎(chǔ)上（簡單倒R除外）。
插齒刀齒頂形狀對(duì)齒根的影響，看到過定性描述，沒查到此類論文。
定性分析，插齒刀加工的齒根強(qiáng)度，要高于齒條刀具的。

于是一段時(shí)間以來，俺逐步建立了插齒刀單橢圓齒頂形成的齒根過渡曲線直齒輪3D模型。
雖沒有時(shí)間理論驗(yàn)證，但從形狀上定性分析，這種齒根形狀應(yīng)該是已知的最佳強(qiáng)度齒形。
下面3副圖，供讀者驗(yàn)證：

1. 齒條刀頂雙圓弧形成的齒輪副：
   

2. 齒條刀頂單圓弧形成的齒輪副：
   

3. 插齒刀頂單橢圓弧形成的齒輪副：
   

齒條刀頂單橢圓弧形成的齒輪模型俺沒做，有做的朋友請(qǐng)?zhí)峁﹫D來對(duì)比。

mingluo86

圍觀現(xiàn)場。學(xué)習(xí)！

成形極限

齒輪專家來講課了。應(yīng)該有更詳細(xì)的吧？

qdtruck

塑料齒輪粉末冶金好用！

志文168

謝謝老師在這里講解，，有一個(gè)問題，是不是在不產(chǎn)生跟切和嚙干涉的情況下，齒根圓角半徑越大則齒跟的抗疲勞強(qiáng)度越好？，，，剛開始研究KS覺得這個(gè)還不錯(cuò)，，，我是搞全自動(dòng)焊接機(jī)械手研發(fā)的，，目前想自己設(shè)計(jì)專用的行星減速器，，老師有好的加工單位介紹的話請(qǐng)指點(diǎn)。

志文168

根據(jù)KS的解法，，好像使用圖形求解出來的齒廓無論是點(diǎn)接觸還是齒跟的疲勞安全系數(shù)或多或少總會(huì)有點(diǎn)提高，，可不可以這樣理解，，所謂的齒輪優(yōu)化就是用圖形求解呢？

我是壞蛋我怕誰

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目成

對(duì)彎曲疲勞強(qiáng)度的影響，一是多國都在采用的30°定出危險(xiǎn)界面計(jì)算法，二是有限元分析。
對(duì)于前者，優(yōu)化后危險(xiǎn)界面寬度明顯增大。
對(duì)于后者，危險(xiǎn)界面點(diǎn)的曲率半徑有所增大。
Mn=1、Z=25、An=20°、c*=0.35、X=0.3376的直齒輪，齒條刀頂單圓弧與插齒刀頂單橢圓所形成的齒根如下圖示（紅色為齒條刀形成，青色為插齒刀形成）：

兩者的危險(xiǎn)界面點(diǎn)的確僅相差0.03左右


但危險(xiǎn)界面點(diǎn)處的曲率半徑，相差0.2左右（40%），這對(duì)彎曲應(yīng)力的影響可不能小覷。
下圖是曲率梳分析：


我所看到的KS齒根修形文章結(jié)論如下表：

	SF 用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO6336精選型	SF 結(jié)合國際ISO 6336和圖解法精選型
齒形 1 (fP=0.38)	2.5940	2.4966
齒形 2 (fP=0.45)	2.7584	2.6756
齒形 3 (橢圓)	2.7584	2.8868
從齒形1到齒形3的改進(jìn)	6%*	16%

而插齒刀頂橢圓，比上表中的齒形3還有進(jìn)一步改進(jìn)。
對(duì)塑膠齒輪而言，10%的彎曲疲勞強(qiáng)度增加，在那些既要追求小型化、又要保證強(qiáng)度的場合，應(yīng)該不是可有可無的選項(xiàng)。

目成

志文168 發(fā)表于 2013-12-28 14:17
根據(jù)KS的解法，，好像使用圖形求解出來的齒廓無論是點(diǎn)接觸還是齒跟的疲勞安全系數(shù)或多或少總會(huì)有點(diǎn)提高，， ...

內(nèi)部計(jì)算結(jié)構(gòu)不知道，但曲線變化會(huì)對(duì)齒根疲勞強(qiáng)度有影響，這點(diǎn)是肯定的。

decipher001

學(xué)習(xí)了