型腔類小模數(shù)齒輪的精確設(shè)計(jì)

目成

近兩年，幫幾個(gè)企業(yè)改善齒輪傳動(dòng)，碰到不少型腔類（塑膠、粉末冶金、鋅合金）齒輪的設(shè)計(jì)不良導(dǎo)致噪音、強(qiáng)度等問題。
例如：


很明顯，上圖都不是好的設(shè)計(jì)、甚至是錯(cuò)誤設(shè)計(jì)。不是齒形不對(duì)，就是齒根過渡不對(duì)，有的即便對(duì)了，也沒有優(yōu)化參數(shù)或沒有優(yōu)化齒根曲線。

對(duì)于小模數(shù)（特別是小于m0.6）少齒數(shù)的齒輪，要想做到精確設(shè)計(jì)，只掌握機(jī)械、齒輪手冊(cè)或使用Kissoft等軟件，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。至少還需注意以下幾點(diǎn)：

• 齒頂?shù)箞A對(duì)嚙合參數(shù)的影響
  型腔類齒輪齒頂，不可能沒倒圓。
  模數(shù)小于0.6，倒圓對(duì)滑動(dòng)率、重合度的影響就比較大了，必須計(jì)算在內(nèi)。
  例：
  m0.5，Z12:Z67，xn1=0.43、xn2=0.094697749，中心距18.5，齒頂?shù)箞A0.1
  
  
  若不考慮齒頂?shù)箞A， 滑動(dòng)率為 3.067、1.689；重合度為1.4067。
  考慮了齒頂?shù)箞A0.1，滑動(dòng)率為 1.756、1.585；重合度為1.2714。
  特別要留心兩個(gè)均為少齒數(shù)的型腔類小模數(shù)齒輪副，稍不注意，重合度就會(huì)因齒頂?shù)箞A而小于1，影響傳動(dòng)的連續(xù)性。
• 中心距允差
  很多齒輪盒為塑膠制品，不同注塑條件下，尺寸有變化。
  作為這類齒輪設(shè)計(jì)，必須給出準(zhǔn)確的尺寸允差，來限制和規(guī)范塑膠件的變動(dòng)。
  中心距變動(dòng)下的嚙合示意：
  
  在此例中，中心距綜合允差為+0.15/-0.1。
  刨去齒輪徑跳允差、齒頂圓允差、軸孔間隙允差后，中心距允差為+0.07/-0.03，比較合適。
• 齒輪精度
  根據(jù)驗(yàn)算經(jīng)驗(yàn)，型腔類小模數(shù)齒輪精度不能大于10級(jí)（GB/T 10095或ISO 1328）。否則會(huì)嚴(yán)重?cái)D壓中心距、側(cè)隙、軸孔間隙的允差空間。
• 齒根過渡曲線
  經(jīng)常遇到齒根彎曲疲勞斷裂的問題，齒根強(qiáng)度不可等閑視之。
  推薦采用齒條刀具展成的全圓過渡曲線，最好采用插齒刀展成的橢圓過渡曲線，下圖示：
  
  并且，在最小綜合中心距情況下，要校核過渡曲線干涉：
  
• 側(cè)隙
  不僅要考慮在最小綜合中心距情況下，要留有0.05m左右的最小側(cè)隙，還要照顧到側(cè)隙太大對(duì)齒體強(qiáng)度的影響。
• 平衡強(qiáng)度
  當(dāng)遇到金屬齒輪與塑膠齒輪嚙合時(shí)，應(yīng)盡可能減小金屬齒厚，加大塑膠齒厚：
  
  上圖灰色為鋅合金齒輪，與之嚙合的黃色塑膠齒輪明顯加厚，加上齒根過渡曲線的考究，塑膠齒輪比根切的原設(shè)計(jì)強(qiáng)度至少提高40%左右。
  

至少做到以上最基本的6點(diǎn)，才能說，你的型腔類小模數(shù)齒輪設(shè)計(jì)是精確的。


補(bǔ)充內(nèi)容 (2014-12-31 01:04):
帖子中舉例，大輪齒數(shù)應(yīng)該是61。誤寫為67，抱歉！

極速北極光

學(xué)習(xí)了，好高深

樵薪

學(xué)習(xí)了！

duanyz

樓主是專家啊，太高深了

黑白先生

專家

奔騰九

不錯(cuò)，精辟。

lngk

齒輪的使用在傳動(dòng)機(jī)械設(shè)備尤其是電動(dòng)機(jī)的運(yùn)用上是非常有效的！

目成

對(duì)于小模數(shù)齒輪，披鋒或毛刺，對(duì)傳動(dòng)影響很大：

xlf63

圖文并茂，

yhn567

看不懂，期待以后能看懂一二，大俠的帖子真是美如畫，忍不信回帖稱贊！