模腔直齿轮的非标齿根优化(插齿刀单椭圆齿顶形成的齿根过渡曲线)

目成

大家都清楚，模腔齿根形状，只要不干涉，尽可自由选取，以达到更好的齿体强度。
现实当中，各设计和加工者水准不同，齿根形状五花八门，尤以简单倒R为多。
比较专业的设计和加工厂家，已经采取单圆滚刀的齿根过渡线了。

但实际上，ISO6336及KS软件早就有了基于图解法的齿根优化设计。

国内的此类研究也很久了，在1996年，洛阳工学院就发表了《椭圆形刀顶曲线的形状对齿根弯曲应力的影响》论文。

以上都是建立在齿条刀具基础上（简单倒R除外）。
插齿刀齿顶形状对齿根的影响，看到过定性描述，没查到此类论文。
定性分析，插齿刀加工的齿根强度，要高于齿条刀具的。

于是一段时间以来，俺逐步建立了插齿刀单椭圆齿顶形成的齿根过渡曲线直齿轮3D模型。
虽没有时间理论验证，但从形状上定性分析，这种齿根形状应该是已知的最佳强度齿形。
下面3副图，供读者验证：

1. 齿条刀顶双圆弧形成的齿轮副：
   

2. 齿条刀顶单圆弧形成的齿轮副：
   

3. 插齿刀顶单椭圆弧形成的齿轮副：
   

齿条刀顶单椭圆弧形成的齿轮模型俺没做，有做的朋友请提供图来对比。

飞翔elite

长知识了

志文168

目成 发表于 2013-12-28 19:12
对弯曲疲劳强度的影响，一是多国都在采用的30°定出危险界面计算法，二是有限元分析。
对于前者，优化后危 ...

老师讲解的例子很有说服力，也很直观，，我现在用的也是通用行的行星减速器，日本电产新宝的一款，也很稳定。但是对于机械体积和美观来说令人不是很满意，减速器对于机械手，机器人来说也是相当关键，所以才偿试着设计自己专用的减速器。自己研发的控制系统也已经很稳定了，想让机器再上一个档次，才有这个想法。还希老师多出好文章，让像我这样的新手分享老师的心得。

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学习了

目成

志文168 发表于 2013-12-28 14:17
根据KS的解法，，好像使用图形求解出来的齿廓无论是点接触还是齿跟的疲劳安全系数或多或少总会有点提高，， ...

内部计算结构不知道，但曲线变化会对齿根疲劳强度有影响，这点是肯定的。

目成

对弯曲疲劳强度的影响，一是多国都在采用的30°定出危险界面计算法，二是有限元分析。
对于前者，优化后危险界面宽度明显增大。
对于后者，危险界面点的曲率半径有所增大。
Mn=1、Z=25、An=20°、c*=0.35、X=0.3376的直齿轮，齿条刀顶单圆弧与插齿刀顶单椭圆所形成的齿根如下图示（红色为齿条刀形成，青色为插齿刀形成）：

两者的危险界面点的确仅相差0.03左右


但危险界面点处的曲率半径，相差0.2左右（40%），这对弯曲应力的影响可不能小觑。
下图是曲率梳分析：


我所看到的KS齿根修形文章结论如下表：

	SF 用国际标准ISO6336精选型	SF 结合国际ISO 6336和图解法精选型
齿形 1 (fP=0.38)	2.5940	2.4966
齿形 2 (fP=0.45)	2.7584	2.6756
齿形 3 (椭圆)	2.7584	2.8868
从齿形1到齿形3的改进	6%*	16%

而插齿刀顶椭圆，比上表中的齿形3还有进一步改进。
对塑胶齿轮而言，10%的弯曲疲劳强度增加，在那些既要追求小型化、又要保证强度的场合，应该不是可有可无的选项。

我是坏蛋我怕谁

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志文168

根据KS的解法，，好像使用图形求解出来的齿廓无论是点接触还是齿跟的疲劳安全系数或多或少总会有点提高，，可不可以这样理解，，所谓的齿轮优化就是用图形求解呢？

志文168

谢谢老师在这里讲解，，有一个问题，是不是在不产生跟切和啮干涉的情况下，齿根圆角半径越大则齿跟的抗疲劳强度越好？，，，刚开始研究KS觉得这个还不错，，，我是搞全自动焊接机械手研发的，，目前想自己设计专用的行星减速器，，老师有好的加工单位介绍的话请指点。

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