轮齿廓修形机理
在一对齿的啮合过程中,由于参与啮合的齿轮对数变化引起了啮合刚度变化,在极短的时间内,啮合刚度急剧变化将引起严重的激振,为使啮合刚度变化比较和缓;剃齿的修形剃齿是齿轮的一种精加工方法,它的主要工作原理是根据交错轴斜齿轮副作无侧隙的啮合时,在齿面上产生相对滑动的原理。为减小由于基节误差和受载变形所引起的啮入和啮出冲击;或为了改善齿面润滑状态防止胶合发生,而把原来的渐开线齿廓在齿顶或接
设计齿轮
轮齿廓修形机理
在一对齿的啮合过程中,由于参与啮合的齿轮对数变化引起了啮合刚度变化,在极短的时间内,啮合刚度急剧变化将引起严重的激振,为使啮合刚度变化比较和缓;剃齿的修形剃齿是齿轮的一种精加工方法,它的主要工作原理是根据交错轴斜齿轮副作无侧隙的啮合时,在齿面上产生相对滑动的原理。为减小由于基节误差和受载变形所引起的啮入和啮出冲击;或为了改善齿面润滑状态防止胶合发生,而把原来的渐开线齿廓在齿顶或接近齿根圆角的部位修去一部分,使该处的齿廓不再是渐开线形状,这种措施或方法就是所谓的齿廓修形。


经过齿顶、齿根修缘后在单对齿和双对齿啮合交替过程中,冲击载荷降低,使运转趋于平稳,减小了噪声和振动。
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。磨齿是进行硬齿面齿形加工的工艺方法之一,加工精度高,但磨齿存在着设备昂贵、生产率低和调整困难等缺点。传统的研磨齿只能使齿面粗糙度有所好转,能少量修整齿形和齿向误差,对其他误差修整作用很小。为了避免啮合冲击,改善齿面润滑状态,降低啮合噪音,需对齿轮的齿顶和齿向进行修整。因为研磨齿时,两轮处于自由啮合状态,滚滑量在整个齿面上不均匀,在节圆附近滑动小,在齿根、齿顶滑动大,因此研磨时间长会由于不均匀滑动而使齿形质量降低。齿轮齿数的选择要使两互研齿轮的精度同时提高,使两轮的齿数互研时有相同的概率。
变速器噪音主要是在齿轮啮合运转时产生的,由于不可避免的制造和安装误差、齿轮轮齿的弹性变形、扭转变形及热变形等因素,使齿轮在啮合过程中会产生冲击、振动和偏载,如仅仅考虑借助提高齿轮制造和安装精度来改善齿轮的运转质量,必然会增加齿轮的制造成本。我厂是汽车变速器制造厂,主要生产东风五吨级变速器及三吨级变速器。这意味着进出口格局将产生新的变化,更多的国际产品将进入与国产直接竞争。我厂为提高产量,降低齿轮噪音,特别是带变速器进行了不断的探索和试验,对齿轮的修形方面做了大量工作,并通过对齿轮轮齿的齿顶和齿根的修缘,有效地改善了齿轮的啮合性能,使变速器齿轮的噪音有效的控制。随着现代机械工业的发展,齿轮修形的意义愈来愈受到广大学者和机械制造业的广泛关注与重视。
轮齿变形的影响比调质齿轮大得多
齿轮对硬齿面齿轮,经磨削后的齿轮精度一般选6级精度。线速度特别高时选4-5级,对振动、噪音有特别要求时,目前可达3级精度。硬齿面齿轮模数增大后,或调质齿轮直径增大后,如不提高齿轮精度,则模数,直径增大带来的强度的提高将被动负荷的增大所抵消。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。这点以前的国内调质齿轮传动装置在水泥、冶金行业中的使用发生失效的经验和教训可以证明提高齿轮加工精度的必要。齿轮直径增大后,热处理后由于工件容积效应,齿面从齿顶到齿根各部位硬度不均,硬度差达20HB。
为对齿轮制造质量严格控制,从德国引进齿面硬度检查仪,对大模数的大型齿轮用硝盐淬火,提高工件的淬透性。轮齿是一个弹性体,工作受力后不可避免地要发生弯曲变形。此外,通过挖根可增大齿根过渡曲线的曲率半径,以减小齿根圆角处的应力集中。虽然啮合结束后恢复原状,但啮合时的变形会发生基节误差那样的影响,使下一对齿的齿顶和齿根发生干涉,能产生很大的冲击而引起啮合噪音。 表面渗碳淬火齿轮的许用K系数约为调质齿轮的4-5倍。
轮齿变形的影响,比调质齿轮大得多。为了避免啮合冲击,改善齿面润滑状态,降低啮合噪音,需对齿轮的齿顶和齿向进行修整。。插齿刀的往复运动是插齿的主运动,而插齿刀与工件按一定比例关系所作的圆周运动是插齿的进给运动。挖根是对轮齿的齿根过渡曲面进行修整。经淬火和渗碳的硬齿面齿轮,在热处理后需要磨齿,为避免齿根部磨削和保持残余压应力的有利作用,齿根部不应磨削,为此在切制时可进行挖根。


此外,通过挖根可增大齿根过渡曲线的曲率半径,以减小齿根圆角处的应力集中。沿齿线方向微量修整齿面,使其偏离理论齿面。通过齿向修形可以改善载荷沿轮齿接触线的不均匀分布,提高齿轮承载能力。
齿向修形的方法主要有齿端修薄、螺旋角修整、鼓形修整和曲面修整等.齿端修薄是对轮齿的一端或两端在一小段齿宽上将齿厚向端部逐渐削薄它是简单的修形方法,但修整效果较差。螺旋角修整是微量改变齿向或螺旋角β的大小,使实际齿面位置偏离理论齿面位置。近年来,利用具有流动性的压力传递介质,致使薄壁套产生弹性变形对工件进行定位夹紧的液压胀套式夹具,在机加工及测量方面的应用正在日益增多。螺旋角修整比齿端修薄效果好,但由于改变的角度很小,因此不能在齿向各处都有显著效果。
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