齿轮传动系统设计时,设计者往往从经济因素考虑,尽可能比较经济的确定齿轮精度等级,殊不知精度等级是齿轮产生噪声等级与侧隙的标记。高精度等级齿轮比低精度等级齿轮产生的噪声要小的多。因此,在条件允许的情况下,应尽可能提高齿轮的精度等级,来减小齿轮噪声,减少传动误差。
齿轮宽度
在齿轮传动系统允许时,增加齿宽,可以减少恒定扭矩下的单位负荷。降低轮齿挠曲,螺旋伞齿轮,减少噪声激励,从而降低传动噪声。扭矩恒定时,小齿宽比大齿宽噪声曲线梯度高。同时增长齿宽能加大齿轮的承载能力。
齿距和压力角
小齿距能保证有较多的轮齿同时接触,齿轮重叠增多,减少单个齿轮挠曲,降低传动噪声,提高传动精度。较小的压力角由于齿轮接触角和横向重叠比都比较大,因此运转噪声小、精度高。
运转速度
随着齿轮运转速度增加,噪声等级升高。
齿轮声辐射特征分析
在选择用不同结构形式的齿轮时,对其特定结构建立声辐射模型,进行动力学分析,对齿轮传动系统噪声进行预先评估。
众所周知,当前国内外圆柱齿轮的加工工艺还是以切削加工为主,切齿工序仍是采用传统的滚齿或插齿加工。近,齿轮,美国Gleason-Pfauter公司开发出了一种全新的高效圆柱齿轮切齿方法——强力刮齿 (Power Skiving)及相应的切齿机床。这种切齿方法虽然早在数十年前就在国内外有所研究,但是限于当时的条件,这种切齿方法仅处在试验阶段,一直没有能够在生产中得到实际应用。
磨齿加工分齿运动 即工件的旋转运动,其运动的速度必须和滚刀的旋转速度保持齿轮与齿条的啮合关系。其运动关系由分齿挂轮的传动比来实现。对于单线滚刀,当滚刀每转一转时,齿坯需转过一个齿的分度角度,即1/z转(z为被加工齿轮的齿数)。
垂直进给运动 即滚刀沿工件轴线自上而下的垂直移动,这是保证切出整个齿宽所必须的运动,由进给挂轮的传动比再通过与滚刀架相连接的丝杆螺母来实现。
在滚齿时,必须保持滚刀刀齿的运动方向与被切齿轮的齿向一致,然而由于滚刀刀齿排列在一条螺旋线上,刀齿的方向与滚刀轴线并不垂直。所以,必须把刀架扳转一个角度使之与齿轮的齿向协调。滚切直齿轮时,扳转的角度就是滚刀的螺旋升角。滚切斜齿轮时,还要根据斜齿轮的螺旋方向,以及螺旋角的大小来决定扳转角度的大小及扳转方向。
齿轮滚刀是一种专用刀具,每把滚刀可以加工模数相同而齿数不等的各种大小不同的直齿或斜齿渐开线外圆柱齿轮。
齿轮的齿部加工质量直接影响到齿轮传动的有效性及齿轮自身寿命,然而齿部精度的评定一直受到诸多因素的影响。随着齿轮检测仪器的进步,检测数据越来越清晰地反映出齿部的微观情况,伞齿轮计算,齿轮精度理论也从齿轮误差几何学理论、运动学理论一路发展到现今的动力学理论。齿轮误差动力学理论考虑到齿轮在传动过程中的弹性形变对齿廓进行修形,有意地引入误差,从而补偿齿轮承载后的弹性形变来获得动态性能。
由于齿轮设计时普遍引入齿轮修形,在此情况下沿用传统齿轮精度评定中的主要项目对齿轮加工情况进行评定,伞型齿轮,已经不能够真实反映齿轮质量,对齿轮精度的测量及评定都提出了新的要求。
为了使齿轮啮合接触位置居于齿面中部,齿轮设计中经常对齿轮螺旋线进行修形,即螺旋线两端缩进,中部鼓起,也就是常说的螺旋线有鼓形。对于有鼓形的齿轮,齿部精度评定项目中的螺旋线总偏差不能用来决定齿轮质量,而是需要设计者给出鼓形量的螺旋线在此范围内即为合格。
与齿廓的评定方式相同,对于有螺旋线修形的齿轮,螺旋线精度的评定也同样必须结合螺旋线形状偏差及倾斜偏差,即此三项皆合格则视为齿轮螺旋线精度合格。
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