應用球面漸開線于圓錐齒輪,是十九世紀列菲福爾在1828年提出來的。
在中國、上世紀50年代起以李華敏為代表的一批學者,開展了系統(tǒng)的理論分析研究和設計制造應用等方面的討論。并結合球面三角學基本原理推導了極座標方程和直角座標方程。
70年代、對國外球面漸開線磨齒機和測量設備的引進,圓錐齒輪球面漸開線齒形齒廓得以直接制造加工及可測量。於時陜西渭陽柴油機廠的付耀先先生曾撰文,針對刨齒機在以假想平面原理和假想平頂原理設計加工圓錐齒輪時,其產(chǎn)成齒形曲線與標準球面漸開線齒形曲線之間的誤差,進行了精確的計算分析和實測比較。
隨著國內(nèi)工業(yè)的迅速發(fā)展,錐齒輪傳動機構在各相關領域得到廣泛的應用和大批量生產(chǎn),其制造加工方式也基本上形成兩大主流。
其一、切削加工方式:有仿型法、展成刨齒法、展成銑齒法、圓拉法和近似原理的磨齒加工。
其二、材料塑性成型方式:有熱精鍛、冷擠壓(冷精鍛)、粉末合金壓冶及材料流動成型。
但真正具備標準球面漸開線齒形齒廓制造能力的企業(yè)卻微乎幾微,究其原因。
一、在切削加工方面,無論是國產(chǎn)專業(yè)切削加工設備還是引進國外較先進專業(yè)切削加工設備,其切削狀態(tài)仍是線性的,即只能滿足平面齒形曲線產(chǎn)成機理。如上述切削加工方式相對應各方法專業(yè)設備所加工出的錐齒輪齒形曲線,均為平面近似替代或近似圓弧替代。
二、在材料塑性成型或流動成型方面,其傳統(tǒng)制模手段除受上述切削加工設備限制外。另一方面,實際應用設計計算無可操作性依據(jù)可循。如至今國內(nèi)相關專業(yè)大,中專院校教材,尤其是各版本設計手冊也都是延用平面近似替代理論的設計計算方法。
三、相關理論實際應用研究國內(nèi)只是在局部領域的較小范圍內(nèi),其建立在球面三角學理論基礎上的極座標方程及其推演出的直角坐標方程,在實際設計應用上處于較難推廣狀態(tài)。
上世紀末期至今數(shù)控技術、計算機技術在國內(nèi)的發(fā)展與普及,為球面漸開線應用于圓錐齒輪從設計到制造都奠定了良好的基礎。尤其是在以材料塑性成型或流動成型方式為制造手段的各方法上,大批量生產(chǎn)制造球面漸開線齒形齒廓圓錐齒輪已可大范圍應用和推廣。
CDJA科技近年來經(jīng)潛心致力地研究,創(chuàng)立了獨有的實用理論和設計方法。
——從理論上,已系統(tǒng)完整地推導出建立在平面幾何三角學理論基礎上更具普遍可操作性的計算方法和公式。
——從操作上,運用計算機可在無須依賴任何模式參數(shù)化軟件,直接對球面漸開線齒形齒廓進行精準作圖設計,模擬造型和驗證分析。任意地按實際所需狀態(tài)完成各類齒形齒廓在對應球面上共軛曲線,面的設計,同時可超越特定量的限制。如:
一、同球心球面或非同球心球面漸開線共軛齒形齒廓設計。
二、球面上非漸開線齒形曲線共軛齒形齒廓設計。
其中:1、球心收縮比模數(shù)或非球心收縮比模數(shù)設定。
2、等壓力角或非等壓力角設定。
3、等變位系數(shù)或非等變位系數(shù)設定。
4、等齒高系數(shù)或非等齒高系數(shù)設定。
——從應用上,已成熟地完成了多種規(guī)格,多種結構形式精準實體的批量制造加工,尤其完成了適用于大批量制造生產(chǎn)的材料塑性成型、流動成型,如:熱精鍛、冷擠壓(冷精鍛)、粉末合金壓冶等方式所需制模電脈沖電極的制造,成型模腔的制造。并且經(jīng)過大批量產(chǎn)品產(chǎn)出的生產(chǎn)驗證。
——從效果上,已對多種不同使用特性錐齒輪副重新設計和完善制造工藝,達到綜合性能大幅度提高。
1、傳遞動力扭矩的汽車差速器齒輪,其特點是行星輪齒數(shù)少。在非球面漸開線齒形齒廓設計制造時,重合度底、接觸區(qū)少亦差、局部受力集中、齒頂沖擊力大和卡齒現(xiàn)象都是造成早期失效的主要原因。
2、傳遞動力扭矩的卡盤錐齒輪副中,大批量制造時,大齒盤齒形為定模數(shù)盤形銑刀一次成型加工。小齒輪或為定模數(shù)盤形銑刀多刀加工,或為展成滾齒加工,前者多有頂涉,后者多有根切。不但生產(chǎn)效率低,而且輪齒強度差,多者齒廓形不成共軛關系。
3、傳遞動力扭矩和運動的減速器、變速器錐齒輪副中,非球面漸開線曲線齒形齒廓無論其精度低與高,終因共軛關系未建立在球面內(nèi)的本質(zhì)性區(qū)別。其突出表現(xiàn)為噪聲高且難以控制,負載時功率因數(shù)低,特征曲線性能指標差,且強度低,故而造成體積大材料浪費。
4、精密傳動中,非球面漸開線齒形曲線達不到瞬時勻速傳動,故影響了系統(tǒng)傳遞精度。
CDJA科技在球面漸開線應用于圓錐齒輪廣泛領域的探索和實踐中,以全新的方法,將理論分析研究嚴密的與應用設計相結合,應用設計合理的與實際制造加工相聯(lián)系。力求理論實用、設計完善、制造可行,并從理論分析、數(shù)理推導、設計計算、制造加工、測量技術、生產(chǎn)工藝全方位實施設計與制造的推廣。
一、嚴密的理論分析,數(shù)理推導過程及完整的實用計算公式。
二、三維圖形分析及作圖法繪制已選定參數(shù)相對應的精準球面漸開線,并可與計算法互相印證。
三、計算機三維造型。
1、任意面模數(shù)設定。
2、任意面壓力角設定。
3、齒形、齒面修形及分析。
4、共軛曲線匹配、共軛曲面匹配。
5、鼓形量設定、凸形量設定。
6、接觸區(qū)設定及接觸狀態(tài)模擬分析。
7、重合度驗證。
8、標準測量觸點點位座標。
四、計算機三維造型數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換,機-機對接,可制造加工出精準實體。
1、標準球面(含修形面)漸開線齒形齒輪。
2、制模電脈沖電極。
3、材料以塑性變形,壓力成形,流動成形,如:熱精鍛、冷擠壓、粉末合金壓制、
壓鑄、澆鑄等成型模腔。(包括非金屬制品零件成型模腔)
五、觸式或非觸式點位座標給定,可精密檢測加工誤差,分析精度。
六、齒形參數(shù)及相關結構優(yōu)化設計。
七、精密傳動分析。
八、未知參數(shù)實物錐齒輪測繪,原制式齒形誤差分析,與標準球面漸開線相對誤差分析。
CDJA科技以“做一項中國品牌的實用科學技術”為理念,參與推動人類科學技術進步的同時,亦為創(chuàng)造較大的社會經(jīng)濟效益為已任,愿與各相關產(chǎn)業(yè)企業(yè)共同合作,攜手發(fā)展。