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,齿轮,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,螺旋锥齿轮,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。
齿形有多种形式,其中以渐开线齿形为常见。磨齿加工渐开线齿形常用的加工方法有两大类,即成形法和展成法。
1.铣齿
采用盘形模数铣刀或指状铣刀铣齿属于成形法加工,齿轮传动,铣刀刀齿截面形状与齿轮齿间形状相对应。此种方法加工效率和加工精度均较低,仅适用于单件小批生产。
2.成形磨齿
也属于成形法加工,因砂轮不易修整,使用较少。
3.滚齿
属于展成法加工,其工作原理相当于一对螺旋齿轮啮合。齿轮滚刀的原型是一个螺旋角很大的螺旋齿轮,因齿数很少(通常齿数z = 1),牙齿很长,绕在轴上形成一个螺旋升角很小的蜗杆,再经过开槽和铲齿,便成为了具有切削刃和后角的滚刀。
4.剃齿
在大批量生产中剃齿是非淬硬齿面常用的精加工方法。其工作原理是利用剃齿刀与被加工齿轮作自由啮合运动,借助于两者之间的相对滑移,从齿面上剃下很细的切屑,齿轮加工厂,以提高齿面的精度。剃齿还可形成鼓形齿,用以改善齿面接触区位置。
现今我国使用的齿轮精度国家标准为GB/T10095.1-2008,其中齿轮齿部质量精度评定的多个项目可大致分为单个齿面的评定项目(齿廓偏差、螺旋线偏差)及对多个齿分析的评定项目(齿距累积偏差)。单个齿面评定的项目影响齿轮啮合时的接触情况;多个齿分析项目则影响齿轮的传动性能。
齿轮测量中心的大量应用,使修形齿轮评定项目这类微观的参数形象清楚地展现出来,并对数值进行评测。而对于有特殊要求的,如齿廓有K形、凸度和螺旋线有鼓度特定公差带的齿轮,也可以进行评估,使齿轮质量评估工作更清晰和直观。但是由于特殊修形齿轮刻意引入误差,原来单独通过误差大小评定齿轮加工质量的方式便不适用此类齿轮。
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,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
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