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                            山東齒輪廠家:齒輪的設計準則

                            發布于:2020-09-11 17:17

                            針對齒輪五種失效形式,應分別確立相應的設計準則。但是對于齒面磨損、塑性變形等,由于尚未建立起廣為工程實際使用而且行之有效的計算方法及設計數據,所以設計齒輪傳動時,通常只按保證齒根彎曲疲勞強度及保證齒面接觸疲勞強度兩準則進行計算。對于高速大功率的齒輪傳動(如航空發動機主傳動、汽輪發電機組傳動等),還要按保證齒面抗膠合能力的準則進行計算(參閱GB6413-1986)。至于抵抗其它失效能力,雖然一般不進行計算,但應采取的措施,以增強輪齒抵抗這些失效的能力。

                            1、閉式齒輪傳動

                            由實踐得知,在閉式齒輪傳動中,通常以保證齒面接觸疲勞強度為主。但對于齒面硬度很高、齒芯強度又低的齒輪(如用20、20Cr鋼經滲碳后淬火的齒輪)或材質較脆的齒輪,通常則以保證齒根彎曲疲勞強度為主。如果兩齒輪均為硬齒面且齒面硬度一樣高時,則視具體情況而定。

                            功率較大的傳動,例如輸入功率超過75kW的閉式齒輪傳動,發熱量大,易于導致潤滑不良及輪齒膠合損傷等,為了控制溫升,還應作散熱能力計算。

                            2、開式齒輪傳動

                            開式(半開式)齒輪傳動,按理應根據保證齒面抗磨損及齒根抗折斷能力兩準則進行計算,但如前所述,對齒面抗磨損能力的計算方法迄今尚不夠完善,故對開式(半開式)齒輪傳動,僅以保證齒根彎曲疲勞強度作為設計準則。為了延長開式(半開式)齒輪傳動的壽命,可視具體需要而將所求得的模數適當增大。

                            前已述之,對于齒輪的輪圈、輪輻、輪轂等部位的尺寸,通常僅作結構設計,不進行強度計算。

                             

                            齒輪傳動類型

                            1.圓柱齒輪傳動

                            用于平行軸間的傳動,一般傳動比單級可到8,最大20,兩級可到45,最大60,三級可到200,最大300。傳遞功率可到10萬千瓦,轉速可到10萬轉/分,圓周速度可到300米/秒。單級效率為0.96~0.99。直齒輪傳動適用于中、低速傳動。斜齒輪傳動運轉平穩,適用于中、高速傳動。人字齒輪傳動適用于傳遞大功率和大轉矩的傳動。圓柱齒輪傳動的嚙合形式有3種:外嚙合齒輪傳動,由兩個外齒輪相嚙合,兩輪的轉向相反;內嚙合齒輪傳動,由一個內齒輪和一個小的外齒輪相嚙合,兩輪的轉向相同;齒輪齒條傳動,可將齒輪的轉動變為齒條的直線移動,或者相反。

                            2.錐齒輪傳動

                            用于相交軸間的傳動。單級傳動比可到6,最大到8,傳動效率一般為0.94~0.98。直齒錐齒輪傳動傳遞功率可到370千瓦,圓周速度5米/秒。斜齒錐齒輪傳動運轉平穩,齒輪承載能力較高,但制造較難,應用較少。曲線齒錐齒輪傳動運轉平穩,傳遞功率可到3700千瓦,圓周速度可到40米/秒以上。

                            3.雙曲面齒輪傳動

                            用于交錯軸間的傳動。單級傳動比可到10,最大到100,傳遞功率可到750千瓦,傳動效率一般為0.9~0.98,圓周速度可到30米/秒。由于有軸線偏置距,可以避免小齒輪懸臂安裝。廣泛應用于汽車和拖拉機的傳動中。

                            4.螺旋齒輪傳動

                            用于交錯間的傳動,傳動比可到5,承載能力較低,磨損嚴重,應用很少。

                            5.蝸桿傳動

                            交錯軸傳動的主要形式,軸線交錯角一般為90°。蝸桿傳動可獲得很大的傳動比,通常單級為8~80,用于傳遞運動時可達1500;傳遞功率可達4500千瓦;蝸桿的轉速可到3萬轉/分;圓周速度可到70米/秒。蝸桿傳動工作平穩,傳動比準確,可以自鎖,但自鎖時傳動效率低于0.5。蝸桿傳動齒面間滑動較大,發熱量較多,傳動效率低,通常為0.45~0.97。

                            6.圓弧齒輪傳動

                            凸凹圓弧做齒廓的齒輪傳動??蛰d時兩齒廓是點接觸,嚙合過程中接觸點沿軸線方向移動,靠縱向重合度大于1來獲得連續傳動。特點是接觸強度和承載能力高,易于形成油膜,無根切現象,齒面磨損較均勻,跑合性能好;但對中心距、切齒深和螺旋角的誤差敏感性很大,故對制造和安裝精度要求高。

                            7.擺線齒輪傳動

                            用擺線作齒廓的齒輪傳動。這種傳動齒面間接觸應力較小,耐磨性好,無根切現象,但制造精度要求高,對中心距誤差十分敏感。僅用于鐘表及儀表中。

                            8.行星齒輪傳動  具有動軸線的齒輪傳動。行星齒輪傳動類型很多,不同類型的性能相差很大,根據工作條件合理地選擇類型是非常重要的。常用的是由太陽輪、行星輪、內齒輪和行星架組成的普通行星傳動,齒差行星齒輪傳動,擺線針輪傳動和諧波傳動等。行星齒輪傳動一般是由平行軸齒輪組合而成,具有尺寸小、重量輕的特點,輸入軸和輸出軸可在同一直線上。其應用愈來愈廣泛。

                             

                            減少噪音方法

                            為了避免減速機不能通過出廠測試,原因之一是減速機存在間歇性高噪聲;用ND6型精密聲級計測試,低噪聲減速機為72.3Db(A),達到了出廠要求;而高噪聲減速機為82.5dB(A),達不到出廠要求。經過反復測試、分析和改進試驗,得出的結論是必須對生產的各個環節進行綜合治理,才能有效降低齒輪傳動的噪聲。

                            1.控制齒輪的精度:齒輪精度的基本要求:經實踐驗證,齒輪精度必須控制在GB10995-887~8級,線速度高于20m/s齒輪,齒距極限偏差、齒圈徑向跳動公差、齒向公差一定要穩定達到7級精度。在達到7級精度齒輪的情況下,齒部要倒棱,要嚴防齒根凸臺。

                            2.控制原材料的質量:高質量原材料是生產高質量產品的前提條件,該公司用量最大的材料40Cr和45鋼制造齒輪。無論通過何種途徑,原材料到廠后都要經過嚴格的化學成分檢驗、晶粒度測定、純潔度評定。其目的是及時調整熱處理變形,提高齒形加工中的質量。

                            3.防止熱處理變形:齒坯在粗加工后成精鍛件,進行正火或調質處理,以達到:

                            ⑴軟化鋼件以便進行切削加工;

                            ⑵消除殘余應力;

                            3)細化晶粒,改善組織以提高鋼的機械性能;

                            ⑷為最終能處理作好組織上的準備。應注意的是,在正火或調質處理中,一定要保持爐膛溫度均勻,以及采用工位器具,使工件均勻地加熱及冷卻,嚴禁堆放在一起。需鉆孔減輕重量的齒輪,應將鉆孔序安排在熱處理后進行。齒輪的最終熱處理采用使零件變形較小的齒面高頻淬火;高頻淬火后得到的齒面具有高的強度、硬度、耐磨性和疲勞極限,而心部仍保持足夠的塑性和韌性。為減少變形。齒面高頻淬火應采用較低的淬火溫度和較短的加熱時間、均勻加熱、緩慢冷卻。

                            4.保證齒坯的精度:齒輪孔的尺寸的精度要求在孔的偏差值的中間差左右分布,定在±0.003~±0.005mm;如果超差而又在孔的設計要求范圍內,必須分類,分別轉入切齒工序。齒坯的端面跳動及徑向跳動為6級,定在0.01~0.02mm范圍內。

                            5.切齒加工措施:對外購的齒輪刀具必須進行檢驗,必須達到AA級要求。齒輪刀具刃磨后必須對刀具前刃面徑向性、容屑槽的相鄰周節差、容屑槽周節的最大累積誤差、刀齒前面與內孔軸線平行度進行檢驗。在不影響齒輪強度的前提下,提高齒頂高系數,增加0.05~0.1m,,改善刀具齒頂高系數,避免齒輪傳動齒根干涉。M=1~2的齒輪采用齒頂修圓滾刀,修圓量R=0.1~0.15m。消除齒頂毛刺,改善齒輪傳動時齒頂干涉。切齒設備每年要進行一次精度檢查,達不到要求的必須進行維修。操作者亦要經常進行自檢,特別是在機床主軸徑向間隙控制在0.01mm以下,刀軸徑跳0.005mm以下,刀軸竄動0.008mm以下。刀具的安裝精度:刀具徑向跳動控制在0.003mm以下,端面跳動0.004mm以下。切齒工裝精度,心軸外徑與工件孔的間隙,保證在0.001~0.004mm以內。心軸上的螺紋必須在丙頂類定位下,由螺紋床進行磨削:垂直度≦0.003mm,徑跳≦0.005mm。螺母必須保證內螺紋與基準面一次裝夾車成,墊圈的平行度≦0.003mm。

                            6.文明生產:齒輪傳動噪聲有30%以上的原因來自毛刺、磕碰傷。有的工廠在齒輪箱裝配前,去除毛刺及磕碰傷,是一種被動的做法。⑴齒輪軸類零件,滾齒后齒部立即套上專用的塑料保護套后轉入下道工序,并帶著專用的塑料保護套入庫和發貨。⑵進行珩齒工藝,降低齒面粗糙度,去除毛刺,并防止磕碰傷,能有效地降低齒輪傳動噪聲。

                            7.采取其它材料及熱處理、表面處理方式:⑴ 可利用粉末冶金成型技術,齒輪成型后齒部高頻淬火。⑵ 采用墨鑄鐵,齒輪切削加工后,再進行軟氮化處理。⑶ 采用40Cr材料,齒輪切削功工后,采用軟氮化處理或齒部鍍銅處理?!【C合所述,要根治齒輪傳動噪聲,齒輪材料及熱處理是要本,齒坯精度是保證,齒輪精度是關鍵,文明生產是基礎。


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