齒輪修形的初步探討與研究

武奮

摘 要：伴隨著我國機(jī)械工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，齒輪也被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造方面。目前根據(jù)我國的機(jī)械工藝技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)，齒輪技術(shù)也朝著承載更高速度更快、效率更好、噪音更低的趨勢轉(zhuǎn)變。本文通過從齒輪載荷分布與受載彈性變形，各類主要的修形技術(shù)的運(yùn)用介紹，對齒輪修形發(fā)展的未來趨勢做展望。

關(guān)鍵詞：齒輪；修形；載荷分布；齒向修形；齒廓修形；

齒輪修形的工藝技術(shù)，是目前機(jī)械制造方面關(guān)于齒輪的傳動方面十分重要的一個部分，由于整體齒輪的制造工藝正在不斷提高，為了使得齒輪在使用時(shí)有著更好的表現(xiàn)，也為了以后的齒輪工藝更精湛，那么最基礎(chǔ)的齒輪修形的要求和方式作為奠基石也必須深入進(jìn)行了解和探討，以求未來齒輪修形的工藝技術(shù)有長足發(fā)展。

1.齒輪理論載荷分布，受載彈性變形

1.1理論載荷分布

一般情況下計(jì)算理論的載荷值情況，常常選取沿著齒面的接觸線，其上面的單位長度受到的載荷分布值進(jìn)行計(jì)算。

沿著齒面的接觸線，其上面的單位長度受到的平均載荷分布值為p，單位是N/毫米，在 之中： 表達(dá)的是沿著齒面的接觸線的法向載荷（單位N），L表達(dá)的是沿著齒面的接觸線的長度（毫米）。

沿著齒面的接觸線的法向載荷 即公稱載荷值，根據(jù)現(xiàn)實(shí)中的齒輪傳動情況，因?yàn)檎w的機(jī)器設(shè)備的性能關(guān)系，還有齒輪在制造環(huán)節(jié)中存在的誤差，尤其是齒形方面誤差，會不斷讓 加大。除此之外，因齒輪載荷的實(shí)際分布并不平均，所以，在計(jì)算的過程之中，應(yīng)按接觸線的單位長度上的最大載荷，也就是計(jì)算載荷Pca，單位是N/毫米。

1.2齒輪受載彈性變形

由于實(shí)際操作過程之中的一些人為的齒輪修形，齒輪的材料在它受載之后，會發(fā)生彈性變形的情況，由此會直接導(dǎo)致主動齒輪在均勻轉(zhuǎn)動，被動輪是不均勻轉(zhuǎn)動的。由此出現(xiàn)的齒輪傳動的不平穩(wěn)性亦是齒輪箱的振動，發(fā)出噪聲的直接原因。

2.齒輪修形的原理和方法

2.1齒廓修形原理

為使得齒輪的嚙入、嚙出的沖擊能減小，一般情況下會選擇齒廓修形這樣的方式，其主要原理就是沿著齒高的方向，再在齒面上消去一部分的材料，由此來改變齒輪齒廓的形狀，消除或減小齒輪的嚙入、嚙出的沖擊。

2.2齒廓修形具體方法

齒輪齒廓的傾斜修形類似于齒頂修形，因?yàn)樾扌蔚钠鹗键c(diǎn)不一樣而有所不同，從設(shè)計(jì)起始點(diǎn)來進(jìn)行修形，也叫做壓力角修形。但是其問題在于改變角度偏小，使得整體加工有難度，難以準(zhǔn)確控制。

齒輪的齒廓的鼓形修形，指的是經(jīng)過修形步驟之后，能夠使得齒輪的齒寬中部有鼓起，齒輪的兩端，為對稱的形狀。在齒輪的實(shí)際傳動過程之中，齒面上承受壓力，會因此產(chǎn)生一定的彈性變形。要保障在彈性變形之后，齒輪的齒廓曲線能夠接近漸開線，所以需要對齒輪的齒廓做一定的鼓形修正來提升齒輪傳動平穩(wěn)。這種形式的鼓形齒設(shè)計(jì)方法簡單，加工的工藝方便，而且容易發(fā)現(xiàn)問題和控制修形質(zhì)量，所以應(yīng)用范圍比較廣。因此，齒廓修形可以顯著改善齒輪傳動的平穩(wěn)性。

2.3齒向修形原理

齒輪的齒向修形，一般情況下指的是把齒輪的齒面沿著齒向的方，進(jìn)行一些修整，來讓其偏離理論面。齒輪在齒向修形之后，其實(shí)際的螺旋角值和理論上的螺旋角有一定差距，能使齒輪的齒向有了不完全類似的螺旋角，能夠有效改善載荷分布不勻的問題，從而能實(shí)現(xiàn)齒寬方面受載的載荷均勻，由此來提升齒輪的承載能力，并且減小運(yùn)行的齒輪噪音。

2.4齒向修形的具體方法

齒向修形的具體方法，一般有如齒端修形，即對齒輪一/兩段，在齒寬上將齒厚向端部進(jìn)行修薄工作。該方式可以說是齒輪的齒向修形中最便捷的一種修形了，但是相對來說修形效果很不好。

齒向傾斜修形是一種十分重要的齒向修形方式，具體的操作是小幅地改變齒向大小/螺旋角大小，讓操作齒面位置偏離其理論位置。齒向傾斜修形比齒端修形的整體效果更加好，問題是因其改變角度只是微量的，并不能夠使齒向的各處有很好的修形效果，其次角度太小讓整個加工操作難以掌控。

齒向的鼓形修形，能夠有效保證齒輪在其最大傾斜角狀態(tài)之下，使嚙合面不出現(xiàn)邊緣點(diǎn)的接觸，使得齒輪在齒寬的中央部分鼓起，且兩邊對稱。齒輪齒向的鼓形修形雖使得接觸線上載荷的分布不勻，但因兩端載荷分布并不同，所以修形效果亦不佳。

2.5國外齒輪修形的發(fā)展動態(tài)

齒輪的制造技術(shù)工藝正在不斷地前進(jìn)和發(fā)展，根據(jù)科技發(fā)展趨勢，在國際上，未來電化學(xué)機(jī)械齒輪修形將普及成為一種可實(shí)現(xiàn)的操作技術(shù)。該種新型齒輪修形技術(shù)能夠較大幅度地降低齒輪運(yùn)行振動的噪音，而且還可以大幅度地提升齒輪的工作壽命。目前國外已經(jīng)有許多科研人員對此深入研究和探討，如日本的相關(guān)科研工作者提出用齒輪作陽極，取圓電解槽為陰極，來進(jìn)行電化學(xué)的齒輪修形工作研究；而意大利的科研工作者提出使用標(biāo)準(zhǔn)齒輪來作陰極，在整個嚙合的過程之中，給齒輪來做修形和加工。

結(jié)束語

通過以上詳細(xì)的分析和探討，我們可以很清楚地得知，目前隨著我國機(jī)械工業(yè)制造的不斷進(jìn)步，齒輪修形工藝將不斷提升，直接地推動整個行業(yè)的發(fā)展。從齒輪載荷的理論分布與受載后的彈性變形，以及各類主要的修形技術(shù)的運(yùn)用介紹、探討和研究，希望對未來齒輪修形工藝技術(shù)的發(fā)展有著更好的幫助作用。

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