为了准确地传递动力并保证齿轮运转协调,齿轮联轴器,要求主、被动齿轮在转动过程中的转角要准确,也就是齿轮转一周的实际转角与理论转角的误差应在要求的精度之内,该精度称为齿轮的运动精度。齿轮在啮合运转的传动瞬间会产生附加动载荷,并发生冲击和噪声。评定齿轮传动瞬间变化的指标称为工作平稳性。齿面接触区的位置、形状及大小对齿轮能否正常传递载荷、是否平稳、有无噪声等影响极大,齿面的这种精度称为接触精度。两齿轮啮合齿非工作齿面的间隙称为齿侧间隙,或者说一个齿轮在相配齿轮不动的条件下的转动量(空量)称为齿轮啮合齿隙。
传动齿轮,尤其是圆锥齿轮,其运动精度、接触精度、啮合齿隙及齿轮工作的平稳性等,是评定一对齿轮运转是否可靠和能否发挥性能的主要指标,也是齿轮使用寿命的主要依据。以.上各精度中的任何一种达不到时,就可能使啮合齿轮的工作面受到损伤或破坏,齿面出现点蚀、剥落、烧蚀,甚至轮齿折断等。
所有的行星轮一般固定在一个行星架上。行星齿轮系统的传动有双自由度的特性,即在三个传动部件中,固定任意一个部件,另外两个就可传动。在电动执行机构中,常常固定齿圈,太阳轮与电机主轴相联,行星架与蜗杆相联。这样,在电机转动时,太阳轮会驱动行星轮带着行星架围绕太阳轮旋转,从而带动蜗杆转动,输出动力。行星齿轮传动的特性:行星齿轮传动相对蜗轮蜗杆传动有许多独特的优点,恰好弥补克服上述蜗轮蜗杆传动的缺点:1)机构紧凑:占用空间小,无轴向力。2)工作平稳:震荡及噪音小。3)滑动摩擦小:摩擦损耗小,传动效率高。
热模锻仍然是汽车齿轮件广泛使用的毛坯锻造工艺。近年来,楔横轧技术在轴类加工上得到了大范围推广。这项技术特别适合为比较复杂的阶梯轴类制坯,它不仅精度较高、后序加工余量小,而且生产效率高。
为了满足高精度齿轮加工的定位要求,齿坯的加工全部采用数控车床,使用机械夹紧不重磨车刀,实现了在一次装夹下孔径、端面及外径加工同步完成,既保证了内孔与端面的垂直度要求,又保证了大批量齿坯生产的尺寸离散小。从而提高了齿坯精度,确保了后序齿轮的加工质量。另外,数控车床加工的高效率还大大减少了设备数量,经济性好。
采用磨齿加工的齿轮具有低传动噪音、高传动效率和长使用寿命的优点。磨齿加工曾被认为是一种用于航空或其它高技术领域的昂贵齿轮加工手段。但现在,观念已经改变:磨齿机的效率提高了
,齿轮,砂轮性能也更好,高额成本得以大幅下降。由此,磨齿加工已开始大规模应用于齿轮加工中,如汽车、摩托车齿轮的制造,而且已达到普遍应用的程度。事实上,所有一级汽车齿轮供应商为保持竞争力,已普遍拥有磨齿机。汽车工业在未来2~5年内将逐渐成为硬齿面加工的增长市场。由于磨齿加工能去掉热处理畸变,因此许多齿轮箱均使用磨削齿轮,以更好地控制传动空程和噪音。磨齿加工工艺在整个齿轮行业中已基本成熟并在快速增长。 磨齿机的进步今天的磨齿机比十年前的同类型机床的效率提高了许多。这来源于一系列重大改进:
1 机载测量许多磨齿机因配备了机载测量系统而变得更为。由于使用了在机测量,不必将齿轮从工作台上拆卸下来送到其它地方去检测,避免了再加工时的二次安装误差。加工时,先由机载测量系统初步分析齿轮,再将实测参数与理论设计参数对比,求出所需修正量,控制系统采集到这些修正数据后自动调整磨齿加工状态,然后再进行磨齿和测量。如此反复循环,直至达到所需的精度要求。一体化机载测量和机载修正系统使现代磨齿机更加高效。在国内,如秦川发展股份有限公司的YK75100型成型砂轮磨齿机,配以成都工具研究所的CEP 1000型上置式齿轮测量系统,已成功尝试了开环式在机测量(实测数据的反馈与控制还需人工完成)。但就国内整体水平而言,加工与测量的精度还需进一步提高。
2 直驱电机近年来,结构紧凑的直驱电机在砂轮主轴和齿轮工件主轴上的使用日渐增加。直驱主轴可避免传动链误差。因此,在“修砂轮—磨齿轮”循环中运用直驱电机,并配以较好的砂轮和多轴联动控制,可消除切削纹、偏畸几何形状、齿轮使用噪音的高频误差及有害振动。
磨齿通常作为齿轮硬齿面精加工的后一道工序,以全面纠正齿轮磨前的各项误差,获得高的齿轮精度。主要的齿轮磨削加工分为展成磨合成型磨两大类,展成法磨削又分为大平面砂轮磨齿,锥面砂轮磨齿,双碟面砂轮磨齿和蜗杆砂轮磨齿等。
为了提高齿轮的承载能力和噪声性能,齿轮通常在热后进行精加工。磨齿工艺作为热后精加工的一种形式,由于加工效率高,已取代中小型齿轮批量生产中其它的研齿工艺。
尽管这一工艺在工业上得到了广泛的应用,但仅有少数几种科学分析方法存在。基于科学的齿轮磨削分析需要大量的试验和时间,其中一个原因是刀具与齿面之间复杂的接触条件改变了在磨削过程中齿面的连续性。这使得其他磨削工艺的现有知识在齿轮的展成中的应用变得更加复杂。复杂的接触条件导致了用于机床设计、控制工程和工艺设计的较高的工艺动力学过程,这是一个较大的挑战。
齿轮滚齿和齿轮磨齿是基于相同的运动学原理。通过增加法向截面的数目,可以得到近似连续磨削蜗杆通过比较模拟的关键数值和解析的计算值,通过所需的截面数,可以确定其他参数的为模拟磨削数值。这个数值依赖于工件和刀具的几何形状。
齿根部分的切屑体积比齿顶附近更大。这种不均匀的刀具轮廓磨损会由于不同的刀具局部负荷,导致工件的轮廓偏差。
在齿轮磨削过程中,蜗杆与齿轮之间的接触条件是复杂的,一方面是侵彻的不断变化,另一方面是接触次数的变化。齿轮与刀具之间的接触点在一次刀具旋转过程中是可变的。
磨齿是齿形加工中精度的一种方法。适用于淬硬齿轮的精加工,其加工精度可达到4~6级,3级,齿面粗糙度值Ra为0.8~0.2um。磨齿对磨前齿轮误差或热处理变形有较强的修正能力,故多用于高精度的硬齿面齿轮、插齿刀和剃齿刀等的精加工,但生产率低,锥齿轮,机床结构复杂,调整困难,加工成本高。
磨齿方法有仿形法和展成法两大类。生产中常用展成法。展成法可分为锥面砂轮磨齿、蝶形砂轮磨齿、蜗杆砂轮磨齿等。
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