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,花键齿轮生产,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。
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,惠州齿轮,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,如何齿轮生产,经济性好。
齿轮传动的基本特点:
1、齿轮传递的功率和速度范围很大,功率可从很小到数十万千瓦,圆周速度可从很小到每秒一百多米以上。齿轮尺寸可从小于1mm到大于10m。
2、齿轮传动属于啮合传动,齿轮齿廓为特定曲线,瞬时传动比恒定,且传动平稳、可靠。
3、齿轮传动效率高,使用寿命长。
4、齿轮种类繁多,可以满足各种传动形式的需要。
5、齿轮的制造和安装的精度要求较高。
高精度齿轮齿轮损坏其基本情况相近,都是齿轮轮缘局部拆齿,少则几齿,多则达十几齿,齿面上有点状压痕。一般新装一对齿轮由于制造和装配等原因需要跑合一段时间,跑合情况从接触线上很容易看出,我们注意到两齿轮啮合条件极差,看不出跑合线,甚至还不如初装齿轮精度。从局部拆齿原因上分析,因斜齿轮传动为线接触,受载不均匀,安装误差或轴弯曲变形过大等都能引起拆齿。受载不均匀是齿轮加工精度低造成的,齿轮6级精度且多家生产不可能都不合格。两齿轮均为刚性轴,不存在弯曲。这两条可以排除。因此只能从安装上找原因。
从齿轮拆齿现场看到,齿轮基线附近完好,不存在疲劳破坏,通过弯曲强度校核,弯曲强度足够。排除各种可能后,我们断定拆齿是由于传动过程中产生非正常因素造成齿轮受到冲击负荷过大,振动造成的。至于齿面上的坑状压痕,是由于拆齿后碎屑的压痕,主要原因仍是拆齿。这样拆齿原因就转为研究冲击负荷从哪来,不均匀负荷怎么产生的。我们研究发现减速箱高低速轴支撑均采用7000型圆柱推力轴承,另外我们注意到热力方面的原因。首先看看减速箱与透平之间的联接是用膜盘联轴节联在一起的。因活塞体磨损部位在活塞正上方,对轴向平衡没有影响,生产齿轮厂,故只对缸陷部位作去毛刺处理,主要是解决因高温形成边缘区域的变形,以恢复活塞体轴向的平衡。
目前,各国在齿轮传动的供油量选择方面存在许多观点。经验值、经验计算公式和条件性计算公式等并行使用。我们不难发现,不同供油观点,对同一运转工况的齿轮传动所规定的供油量是不相同的。因而对齿轮传动装置的润滑和冷却效果的影响(例如:抗胶合能力,抗点蚀能力、振动、噪音和传动效率等)也不相同。这其中有一种现象很值得我们深思,即在某种条件下(如低速小尺寸传动),各供油观点所规定的供油量都十分接近,润滑和冷却效果也很好,一般都能从齿面传出总发热量的90以上。也就是说,大多数供油观点,都可以获得满意的润滑和冷却效果。
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