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,韶关齿轮,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。
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,齿轮模数,切齿工序仍是采用传统的滚齿或插齿加工。近,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,齿轮参数,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,斜齿轮,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。
1、插齿的齿形精度比滚齿高。这是因为插齿刀在制造时,可通过精度磨齿机获得的渐开线齿形。
2、插齿后的齿面粗糙度值比滚齿小。其原因是插齿的周进给量通常 较小,插齿过程中包络齿面的切削刃数较滚齿多,因而插齿后的齿面粗糙度小。
3、循齿的运动精度比滚齿差。因为在滚齿时,一般只是滚刀某几圈的刀齿参加切削,件上所有齿槽都是这些刀齿切出的;而插齿时,插齿刀上的各刀齿顺次切削工件各齿槽,而,插齿刀上的齿距累积误差将直接传给被切齿轮;另外,机床传动链的误差使插齿刀麓产生的转角误差,也使得插齿后齿轮有较大的运动误差。
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