一种双啮标准轮的再制造设计方法

技术领域

本发明属于齿轮设计领域，涉及一种双啮标准轮的再制造设计方法。

背景技术

随着全球制造业日益高精尖，齿轮精度逐渐增高，与齿轮精度相对应的是齿轮测量的精度，它决定着齿轮传动的平稳性和运动传递的准确性。双面啮合检查作为齿轮测量主要检验方式之一，以齿轮精度理论的误差运动学理论为基础，能反映出齿轮各要素偏差的综合结果。双面啮合检查用标准齿轮(后简称双啮标准轮)主要用于齿轮的双面啮合检查，只是检查齿轮的毛刺、磕碰等。故只需有效齿面内全接触皆可，齿厚不做严格要求。

双啮标准轮的精度一般要比被测齿轮的精度高3级以上。对照GB/T10095.2中精度等级的规定，被测齿轮精度达到5级及以上的，测量齿轮的精度要比被测齿轮的精度高l～2级，否则无法实现测量。目前常用齿轮精度为5、6、7级，对应的双啮标准轮需要4、5级。在齿轮检测啮合过程中，在切入、切出以及啮合传动时会出现标准齿轮的磕碰、摩擦及挤压等现象，从而直接导致标准齿轮齿形超差，无法继续使用。而4、5级标准轮的制造成本普遍较高，单次磨损齿形超差后直接报废将是极大的浪费，因此迫切需要一种双啮标准轮的再制造设计方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双啮标准轮的再制造设计方法，使用该方法再制造的双啮标准轮时只需根据新的中心距进行微调即可，对双啮标准轮的再制造提供了合理的设计方案，提高了标准轮利用率，减少了浪费。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种双啮标准轮的再制造设计方法，包括以下步骤：

确定单次刃磨厚度；

获取双啮标准轮的热处理渗碳层厚度，结合渗碳层厚度和单次刃磨厚度的确定刃磨次数；

结合单次刃磨厚度和刃磨次数确认再制造后的双啮标准轮的设计参数。

确定单次刃磨厚度具体如下：

根据机床刃磨精度和标准齿轮4-6级的公差范围确定单次刃磨厚度，单次刃磨厚度不小于机床刃磨精度。

结合渗碳层厚度和单次刃磨厚度确定刃磨次数具体如下：

获取双啮标准轮的热处理渗碳层厚度，使单次刃磨厚度与刃磨次数的乘积小于渗碳层厚度。

再制造后的双啮标准轮的设计参数包括双啮标准轮分圆法向弧齿厚、啮合角、中心距、双啮标准轮的渐开线起始圆直径和双啮标准轮的渐开线终止圆直径。

分圆弧齿厚的确定过程如下：

S

其中，S

啮合角过程的确定过程具体如下：

其中，α

中心距的确定过程具体如下：

其中，A

双啮标准轮的渐开线起始圆直径的确定过程具体如下：

ρ

其中，ρ

双啮标准轮的渐开线终止圆直径的确定过程具体如下：

ρ

其中，ρ

标准轮的设计参数确定之后需要对设计参数进行校核，具体如下：

若齿顶与齿根不发生抵触，则第N次刃磨后双啮标准轮的顶隙需要满足如下条件：

若不发生边缘啮合需要满足如下条件：

ρ

A

若不发生负啮合需要满足如下条件：

invα

其中，c

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种双啮标准轮的再制造设计方法，具体如下：确定单次刃磨厚度。获取双啮标准轮的热处理渗碳层厚度，结合渗碳层厚度和单次刃磨厚度的确定刃磨次数，本方法综合考虑设计参数限制和常规热处理渗碳层厚度等方面因素，最终得到合理的单次刃磨厚度以及刃磨次数。结合单次刃磨厚度和刃磨次数确认再制造后的双啮标准轮的设计参数。根据单次刃磨厚度和刃磨次数得到刃磨参数表，并依此对双啮标准轮进行再制造。使用再制造的双啮标准轮时只需根据新的中心距进行微调即可。该方法针对双啮标准轮的再制造提供了合理的设计方案，提高标准轮利用率，减少了浪费，有效地降低了双啮标准轮的使用成本。

附图说明

图1为本发明的双啮标准轮再制造流程图；

图2为本发明的双啮标准轮再制造设计原理示意图；

图3为本发明的双啮标准齿轮主视图；

图4为本发明的双啮标准齿轮侧视图。

其中，1、双啮标准轮；2、第一次再造标准轮；3、第二次再造标准轮。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明公开了一种双啮标准轮的再制造设计方法，包括以下步骤：

确定单次刃磨厚度；

具体如下：

根据机床刃磨精度和标准齿轮4-6级的公差范围确定单次刃磨厚度，单次刃磨厚度不小于机床刃磨精度。

获取双啮标准轮的热处理渗碳层厚度，结合渗碳层厚度和单次刃磨厚度的确定刃磨次数；

结合渗碳层厚度和单次刃磨厚度确定刃磨次数具体如下：

获取双啮标准轮的热处理渗碳层厚度，使单次刃磨厚度与刃磨次数的乘积小于渗碳层厚度。

结合单次刃磨厚度和刃磨次数确认再制造后的双啮标准轮的设计参数。

再制造后的双啮标准轮的设计参数包括双啮标准轮分圆法向弧齿厚、啮合角、中心距、双啮标准轮的渐开线起始圆直径和双啮标准轮的渐开线终止圆直径。

分圆弧齿厚的确定过程如下：

S

其中，S

啮合角的确定过程具体如下：

其中，α

中心距的确定过程具体如下：

其中，A

双啮标准轮的渐开线起始圆直径的确定过程具体如下：

ρ

其中，ρ

双啮标准轮的渐开线终止圆直径的确定过程具体如下：

ρ

其中，ρ

标准轮的设计参数确定之后需要对设计参数进行校核，具体如下：

若齿顶与齿根不发生抵触，则第N次刃磨后双啮标准轮的顶隙需要满足如下条件：

若不发生边缘啮合需要满足如下条件：

ρ

A

若不发生负啮合需要满足如下条件：

invα

其中，c

优选实施例一：

参见图1，本发明公开了一种双啮标准轮的再制造设计方法，包括以下步骤：

确定单次刃磨厚度；

获取双啮标准轮的热处理渗碳层厚度，结合渗碳层厚度和单次刃磨厚度的确定刃磨次数；

结合单次刃磨厚度和刃磨次数确认再制造后的双啮标准轮的设计参数。

本方法综合考虑设计参数限制和常规热处理渗碳层厚度等方面因素，最终得到合理的单次刃磨厚度以及刃磨次数。根据单次刃磨厚度和刃磨次数得到刃磨参数表，并依此对双啮标准轮进行再制造，参见图2为本发明的双啮标准轮再制造设计原理示意图，图3和图4为本发明的双啮标准轮结构图。磨损的双啮标准轮1通过再制造方法依次能够得到第一次再造标准轮2和第二次再造标准轮3，即依据本方法可实现磨损的双啮标准轮1的多次再制造。使用再制造的双啮标准轮时只需根据新的中心距进行微调即可。该方法针对双啮标准轮的再制造提供了合理的设计方案，提高标准轮利用率，减少了浪费，有效地降低了双啮标准轮的使用成本。

优选实施例二：

S1.确定单次刃磨厚度；

具体如下：

根据机床刃磨精度和标准齿轮4-6级的公差范围确定单次刃磨厚度，单次刃磨厚度不小于机床刃磨精度。

单次刃磨厚度的ΔS确定主要考虑以下两点内容：

消除常规磨损及齿形超差所需的刃磨厚度：根据国标，标准齿轮4-6级的公差范围基本在几十微米左右。对于使用后齿形超差的标准轮，单次修磨厚度至少在这个数量级以上才能保证刃磨效果。

机床刃磨精度：机床单次修磨厚度单边约在0.05-0.15mm左右，若设计的单次刃磨厚度过小则机床无法保证。这个需要根据实际机床的精度而定。

S2.获取双啮标准轮的热处理渗碳层厚度，结合渗碳层厚度和单次刃磨厚度的确定刃磨次数；

结合渗碳层厚度和单次刃磨厚度的确定刃磨次数具体如下：

获取双啮标准轮的热处理渗碳层厚度，使单次刃磨厚度与刃磨次数的乘积小于渗碳层厚度。

刃磨次数的确定主要考虑以下几点因素：

设计参数限制：由刃磨原理可知，经过刃磨标准轮齿厚降低，啮合中心距减少，标准齿轮变位系数降低，需对刃磨后标准轮的设计参数进行验证，详见设计过程。

热处理渗碳层厚度：为保证标准轮表面性能，标准轮一般都要经过热处理。一般渗碳层厚度范围为0.8-1.2mm，刃磨厚度与次数的乘积要小于渗碳层厚度。

已知新双啮标准轮参数，包括齿数Z

S3.结合单次刃磨厚度和刃磨次数确认再制造后的双啮标准轮的设计参数。

再制造后的双啮标准轮的设计参数包括双啮标准轮分圆法向弧齿厚、啮合角、中心距、双啮标准轮的渐开线起始圆直径和双啮标准轮的渐开线终止圆直径。参见图2为本发明的双啮标准轮再制造设计原理示意图，图3和图4为本发明的双啮标准齿轮结构图。磨损的双啮标准轮1通过再制造方法依次能够得到第一次再造标准轮2和第二次再造标准轮3，即依据本方法可实现磨损的双啮标准轮1的多次再制造，提高标准轮利用率，减少了浪费，有效地降低了双啮标准轮的使用成本。

分圆弧齿厚的确定过程如下：

S

其中，S

啮合角过程的确定过程具体如下：

其中，α

中心距的确定过程具体如下：

其中，A

双啮标准轮的渐开线起始圆直径的确定过程具体如下：

ρ

其中，ρ

双啮标准轮的渐开线终止圆直径的确定过程具体如下：

ρ

其中，ρ

标准轮的设计参数确定之后需要对设计参数进行校核，具体如下：

若齿顶与齿根不发生抵触，则第N次刃磨后双啮标准轮的顶隙需要满足如下条件：

若不发生边缘啮合需要满足如下条件：

ρ

A

若不发生负啮合需要满足如下条件：

invα

其中，c

本发明的方法通过分析标准齿轮的基本设计原理，结合实际加工制造状态，提出了一种双啮标准齿轮的再制造设计方法。综合考虑设计参数限制、机床刃磨精度以及常规热处理渗碳层厚度等方面因素，最终得到合理的单次刃磨厚度以及刃磨次数。根据单次刃磨厚度计算出不同刃磨次数下的双啮标准轮分圆齿厚，基于标准轮设计原理计算出中心距等其余参数，得到刃磨参数表，并依此对双啮标准轮进行再制造。使用再制造的双啮标准轮时只需根据新的中心距进行微调即可。该方法针对双啮标准轮的再制造提供了合理的设计方案，提高标准轮利用率，有效地降低了双啮标准轮的使用成本。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。