齿轮传动是一种应用广的机械传动形式,具有传动效率高、结构紧凑等特点。但由于不可避免地存在制造和安装误差,齿轮传动装置的振动和噪声往往较大,特别是在一些大功率传动装置中(如兆瓦级风力发电增速器、船用齿轮减速器等,以及对要求较高的传动装置中(如汽车变速箱等),振动和噪声问题尤为突出。
齿轮修形是降低齿轮传动装置振动和噪声的一种成熟而有效的技术,近年来获得了越来越广泛的应用。齿轮修形包括齿廓修形和齿向修形,本文将对齿轮修行的基本原理以及应用情况进行介绍。
齿廓修形原理
齿轮啮合传动过程中主、被动齿轮的基节处处相等,从理论上讲,渐开线刚性齿轮是完全能够实现上述目标的。但实际中的齿轮副均为弹性体,在一定啮合力作用下会产生相应的弹性变形,使处于啮合线位置的主动轮和被动轮基节出现变化,不再相等。
向修形原理
齿轮传动系统在载荷的作用下将会产生弹性变形,包括轮齿的弯曲变形、剪切变形和接触变形,还有支撑轴的弯曲变形和扭转变形。这些变形将会使轮齿的螺旋线发生畸变,导致轮齿沿一端接触,造成载荷分布不均匀,出现偏载现象。
齿轮传动为了实现降低振动噪声、避免干涉、改善载荷分布、减少应力集中等目的,通常要对齿轮进行修形,包括齿廓修形和齿向修形。
齿轮加工带锯床主要分为圆柱齿轮加工带锯床和锥齿轮加工带锯床两大类。圆柱齿轮加工带锯床主要用于加工各种圆柱齿轮、齿条、蜗轮。常用的有滚齿机,插齿机、铣齿机、剃齿机等。在近两年工业产业的发展中,绿色环保的理念被越来越多地提及。
绿色环保是全社会都在提倡的一个话题,无论是哪个行业,在追求效益的同时都应该把绿色放在首位。绿色设计的好处当然远远不止环保这方面,还能极大地提高带锯床的生产效率、降低工件的加工成本。高精度齿轮加工带锯床是一种技术含量高且结构复杂的装备,特别是随着汽车工业和风力发电行业的高速发展,对齿轮的需求量日益增加,对齿轮加工的效率、质量及加工成本的要求愈来愈高,使齿轮加工带锯床在汽车、风力发电等行业中占有越来越重要的地位。
齿条插刀加工齿轮时,刀具的节线与被加工齿轮齿坯节圆的分度圆相切并作纯滚动运动,齿轮插刀加工齿轮时,刀具的节圆与齿坯节圆相切 并作纯滚动运动,该运动称为范成运动。
根据动瞬心线法形成共轭齿廓的原理,当直线齿廓的齿条与动瞬心线(直线)S相固结并沿齿轮作纯滚动时,可以包络出渐开线齿廓来。这种方法还可以看成是利用齿轮与齿条相啮合或齿轮与齿轮相啮合时,其齿廓互为包络的原理来加工齿轮齿廓的,这种齿轮加工方法称为范成法。
为了准确地传递动力并保证齿轮运转协调,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,圆柱齿轮,从而带动蜗杆转动,齿轮模数,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,齿轮,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,齿轮参数,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。
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