(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111576129.3 (22)申请日 2021.12.21 (71)申请人 中国航发中传机 械有限公司 地址 410200 湖南省长 沙市望城区郭亮中 路248号 (72)发明人 刘国亮　邓明明　田旭　陈善刚　 冼剑华　袁邀玮　 (74)专利代理 机构 湖南兆弘专利事务所(普通 合伙) 43008 代理人 谭武艺 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 基于全工序法的螺旋锥齿轮齿根过渡圆角 建模方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于全工序法的螺旋锥 齿轮齿根过渡圆角建模 方法及系统， 本发明包括 基于刀盘参数构建刀具曲面方程； 基于机床调整 参数构建工件坐标系下的刀具曲面方程， 求解啮 合原理得到齿根方程； 输入节锥角、 外锥距和齿 宽， 限定齿根方程的边界； 将齿根方程基于边界 离散得到离散后的齿根点； 将 离散后的齿根点导 入三维软件中进行点 ‑线‑面的啮合过程， 完成齿 根过渡圆角建模。 本发明采用基于全工序法的数 值计算的方式， 通过求解刀具与齿坯相切时的啮 合方程， 可精确求 解螺旋锥齿轮过渡圆角面。 权利要求书2页 说明书8页 附图7页 CN 114239300 A 2022.03.25 CN 114239300 A 1.一种螺 旋锥齿轮的齿根过渡圆角建模方法， 其特 征在于， 包括： 1)基于刀盘参数构建刀具曲面方程； 2)基于机床调整参数构建工件坐标系下的刀具曲面方程， 求解啮合原理得到齿根方 程； 3)输入节 锥角、 外锥 距和齿宽， 限定齿根方程的边界； 4)将齿根方程基于边界离 散得到离散后的齿根 点； 5)将离散后的齿根点导入三维软件中进行点 ‑线‑面的啮合过程， 完成齿根过渡圆角建 模。 2.根据权利要求1所述的螺旋锥齿轮的齿根过渡圆角建模方法， 其特征在于， 步骤1)中 的刀盘参数包括刀位点半径Rc， 刀顶圆弧半径ρf， 刀具压力角αc， 刀顶圆弧角度λf以及刀具 回转参数θ 。 3.根据权利要求2所述的螺旋锥齿轮的齿根过渡圆角建模方法， 其特征在于， 步骤1)中 构建的刀具曲面方程的函数表达式为： 上式中， rc( λf, θ )为刀盘点矢表达式， nc( λf, θ )为法矢表达式， Rc为刀位点半径， ρf为刀 顶圆弧半径， αc为刀具压力角， λf为刀顶圆弧角度， θ为刀具回转参数， +和 ‑表示齿轮加工的 凸面和凹面。 4.根据权利要求3所述的螺旋锥齿轮的齿根过渡圆角建模方法， 其特征在于， 步骤2)中 的机床调整参数包括刀倾角、 刀转角、 刀位、 基本摇台角、 垂直轮位、 床位、 水平轮位以及根 锥安装角。 5.根据权利要求4所述的螺旋锥齿轮的齿根过渡圆角建模方法， 其特征在于， 步骤2)中 构建的工件坐标系下的刀具曲面方程的函数表达式为： F( ξ )＝Mbc(Ra,Sr,EM,XD,XB,γm, σ, ζ； φ)·rc( λf, θ ) 上式中， F( ξ )为工件坐标系 下的刀具曲面方程， ξ为所有设计参数的集合， Mbc为刀具运 到齿坯的转换矩阵， Ra为滚比， Sr为径向刀位， EM为垂直轮位， XD为水平轮位， XB为床位， γm为 根锥安装角， σ 为刀倾角， ζ为刀转角， φ为基本摇台角， rc( λf, θ )为刀盘点矢表达式， λf为刀 顶圆弧角度， θ 为刀具回转 参数。 6.根据权利要求5所述的螺旋锥齿轮的齿根过渡圆角建模方法， 其特征在于， 步骤2)中 求解啮合原理得到的齿根方程的函数表达式为： 上式中， F( ξ )为工件坐标系下的刀具曲面方程， ξ为所有设计参数的集合， nb为齿根过渡权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114239300 A 2圆角面的方向矢 量， vbc为加工过程中刀具与齿坯的相对 速度， F( ξ*)为齿根部分的每 一个坐 标点。 7.根据权利要求4所述的螺旋锥齿轮的齿根过渡圆角建模方法， 其特征在于， 步骤4)包 括： 4.1)获取刀具的刀顶圆弧角度 λf的边界， 对刀顶圆弧角度 λf离散； 4.2)将离散后的刀顶圆弧角度 λf带入啮合原理， 给定运动参数φ的初值， 得到刀具回转 角度 θ； 4.3)将离散后的刀顶圆弧角度 λf、 运动参数φ、 刀具回转角度 θ 带入齿 根方程， 得到齿面 离散点的坐标(x,y,z)； 4.4)根据齿面离 散点的坐标(x,y,z)得到 旋转投影点 坐标(R,L)； 4.5)基于旋转投影点坐标(R,L)构建约束条件： R＝KiL+Bi， 其中Ki为斜率,Bi为截距； 判 断KiL+Bi‑R＝0是否成立， 若成立， 则跳转执行下一步； 否则， 根据Δ＝KiL+Bi‑R计算变化量 Δ， 根据割线法基于变化 量Δ修改运动参数φ； 跳转执 行步骤4.3)； 4.6)完成齿根方程的离 散。 8.根据权利要求4所述的螺旋锥齿轮的齿根过渡圆角建模方法， 其特征在于， 步骤5)包 括： 5.1)在三维软件中导入齿坯实体模型； 5.2)编制宏调用程序， 将存为指定格式的齿面离 散点导入三维软件中； 5.3)针对导入三维软件中的齿面离散点， 先由点构线、 再由线构面， 分别凹凸两个齿 面， 借助草图中齿根线旋转生成一齿根圆锥面并与前两齿面相交修剪， 完成一个齿槽的曲 面设计； 5.4)根据导入齿根方程离散点完成建模， 并匹配工作齿面部分建模， 则完成一个齿槽 的模型设计， 再根据齿数选取旋转轴进行阵列， 得到所有 齿槽的模型； 5.5)将所有 齿槽的模型与齿坯实体模型进行作布尔运 算， 完成整个齿面模型的建立。 9.一种螺旋锥齿轮的齿根过渡圆角建模系统， 包括相互连接的微处理器和存储器， 其 特征在于， 该微处理器被编程或配置以执行权利要求 1～8中任意一项 所述螺旋锥齿轮的齿 根过渡圆角建模方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 该计算机可读存储介质中存储有被编 程或 配置以执行权利要求1～8 中任意一项所述螺旋锥齿轮的齿根过渡圆角建模方法的计算机 程序。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114239300 A 3