准双曲面齿轮V-H-J研齿调整算法及实施方案

【34】?第35卷?第7期?

2013-07(下)

收稿日期：2013-04-19

基金项目：国家自然科学基金项目（51205109）

作者简介：闫花茹（1979 -），女，河南新乡人，讲师，硕士，研究方向为先进传动件、机械制造与自动化。准双曲面齿轮V/H/J研齿调整算法及实施方案

V/H/J lapping adjusting algorithm and implementation scheme for hypoid gears

闫花茹1，王 伟1，张 华2

YAN Hua-ru 1，WANG Wei 1，ZHANG Hua 2

(1. 河南机电高等专科学校，新乡 453003；2. 河南科技大学，洛阳 471003）

摘 要：研齿作为一种齿轮切齿后的精加工工序，可以显著降低振动和噪声，微量地改善齿面接触状况，鉴于传统研齿机的低效低精度，本文基于准双曲面齿轮局部共轭的啮合理论，利用几何坐标变换关系，建立了准双曲面齿轮V/H/J研齿调整算法，设计了齿面均匀研磨和不良接触区重点研磨方案，并用实验验证了该研齿算法的正确性及研齿方案的可行性，为齿面研磨点运动轨迹的准确控制和高精度研齿机数控化发展奠定了基础。

关键词：准双曲面锥齿轮；研齿调整算法；均匀研磨；不良接触区研磨；V/H/J 中图分类号：TH132.41 文献标识码：B 文章编号：1009-0134(2013)07(下)-0034-03Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2013.07(下).09

0 引言

在准双曲面齿轮的生产过程中，由于刀具磨损、机床变形及后序的热处理引起的变形等原因，均会致使齿轮产生一定的齿面误差[1]。研齿作为一种齿轮切齿后的精加工工序，可以显著降低传动中的振动和噪声,微量地改善齿面接触状况，提高齿面光洁度，使其传动达到最佳的平稳性和降低运转噪声，它较磨齿更经济、高效。所以在准双曲面齿轮切齿后的精加工工序中，广泛使用研齿来提高齿面质量。

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图1 研磨示意图

准双曲面齿轮副研磨示意图如图1所示，研

磨时大小齿轮配对进行，研磨液依靠两个分离的高速喷头喷向齿轮，一个对正正车齿侧，一个对正倒车齿侧，通过齿轮的正反两方向的啮合旋转运动，利用研磨剂微细颗粒并施加一定的制动力进行磨削，使轮齿啮合误差得到充分的研合与均化，最终达到提高轮齿啮合性能与质量的目的。研磨过程中齿面实质上同时充当了刀具和工件的作用。

国内的机械式研齿过程是先在滚检机上改变V/H/J（V为小轮偏置距改变量；H为小轮安装距的改变量；J为大轮安装距的改变量），使齿轮副齿面的接触区分别移向小端和大端，同时记下这些移动量以作为操作研齿机的调整数据，所以国内的机械式研齿机及相应研齿工艺, 主要依靠经验和齿面印痕检验，不仅对操作工人要求较高，而且难以获得高精度与高效率，本文以实现高精度高效的研齿数控化为方向，确定了准双曲面齿轮研磨点位置控制的调整算法，并设计应用了基于此算法的两种研齿方案。

1 V/H/J 与研磨点之间的联系

一对准双曲面齿轮副在啮合过程中的任意时刻两齿面都有公共接触点[2]，每一公共接触点均对应着一组V/H/J值（其值在标准安装距下均为0），为了能实现整个齿面的研磨，齿轮副在研磨时需要通过改变V/H/J的值来改变两齿轮在空间的位置，控制齿面研磨接触区的位置，同时保证研齿的侧隙不变。

1.1 研磨点在大轮坐标系中的位置关系

文中“1”、“2”均表示小、大齿轮，以大

轮齿面为例，如图2所示，

为大轮节锥顶点，

为大轮根锥顶点，

为大轮面锥顶点，

为齿宽，为确定研磨点相对于齿面中心的偏离

量，以齿面中心

为坐标原点建立坐标系

，

为固连于大轮的坐标系，则研磨点

在