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标题:【讨论】齿轮传动被淘汰 [打印本页]
作者:zmztx 时间:2017-5-20 16:56
标题:【讨论】齿轮传动被淘汰
本帖最后由 zmztx 于 2017-5-22 09:14 编辑

齿轮什么时候诞生的，我们不知道。但说不定我们能看到齿轮传动的淘汰。
自从电力电子技术迅速发展成熟，齿轮传动是否有存在的必要？疑问始终没有令人信服的结论。电力电子技术催生的电动汽车，越来越被企业和消费者接受，而齿轮在电动汽车里真没什么用处了
当然，从成本、可靠性、操控性能等方面，现在齿轮还有一些优势。问题是这些优势还有多久呢？

请各位先看16#楼关于变位的帖子，能不能看懂？有没有错误？这是基本概念，试试现在你对齿轮了解有多少？

作者:广州粤研钟彦华 时间:2017-5-20 17:13
以前变速多轴传动齿轮链轮需要很多，现在采用伺服电机分别控制很多设备内部结构简单了很多，但说完全取代现在还看不出来，现在不管高端还是普通的机构齿轮的运用都很多
作者:zyk566515 时间:2017-5-20 17:19
本帖最后由 zyk566515 于 2017-5-20 17:27 编辑

我觉得齿轮传动应该不会被淘汰，也不可能被淘汰。
但从车辆来讲，齿轮传动的应用不仅仅在变速箱上，还有其他很多地方，比如差速器，转向系统等 都有齿轮传动的应用，甚至连雨刷机构中都用到了齿轮传动。
从机床方面来讲： 齿轮传动也用在机床的变速系统中，还有一些分度机构用到蜗轮蜗杆机构（归类于齿轮传动）。电动机的迅速发展在一定程度上简化了变速机构的齿轮传动系统，但毕竟电动机的输出扭矩 有限，在一些中大型功率的场合，还是需要通过齿轮机构减速提高扭矩。
齿轮机构的应用大约二千多年了。
另外，齿轮传动（塑料材料）也应用在好多车辆玩具中，某些仪器仪表中，也少不了齿轮传动的身影。
奢饰品中，瑞士表 大家都知道，齿轮是主角。。
作者:zmztx 时间:2017-5-20 17:19
我曾在浙江台州见过一个生产减速器的企业，年销售应该在2亿。最让人匪夷所思的是他们产品目录上的模数居然是乱七八槽，几乎都不是国标，似乎也套不上老外的标准。在反复盘问后才知道，他们的技术人员不会计算变位系数。
再想想，汽车后桥里的圆锥弧齿轮，设计难、制造难、搞得专用机床也是机床里的奇葩
作者:zmztx 时间:2017-5-20 19:13
本帖最后由 zmztx 于 2017-5-20 19:15 编辑
zyk566515 发表于 2017-5-20 17:19
我觉得齿轮传动应该不会被淘汰，也不可能被淘汰。
但从车辆来讲，齿轮传动的应用不仅仅在变速箱上，还有其 ...

首先，本人是机械工程师。现在正在做齿轮的几何建模工作。最近不断地问自己：这东西有用吗？齿轮这么麻烦那天会被淘汰？

“差速器，转向系统”，作为电动汽车，电机直接装在轱辘里，转向\两轮速度差由电机控制。一般用变频电机控制系统。变频电机是i闭环控制，测变频电机中的一个电阻参数，技术很早就成熟了。可以控制频率以及相位
“分度机构”，可以用光栅反馈来控制。用蜗轮蜗杆机构机构是为了构成内轨道传动链；但分度的内轨道传动链不一定非要用蜗轮蜗杆机构
“电动机的输出扭矩”，我理解你说的是机电匹配。至于电机硬特性调控，早就没有问题了
换句话说，现在很难找到一种齿轮应用，是电技术不能替代的。当然如果说成本等，那就是另一回事了
作者:702736 时间:2017-5-20 19:34
估计先要淘汰2只脚
作者:水秀天蓝 时间:2017-5-20 20:27
zmztx 发表于 2017-5-20 17:19
我曾在浙江台州见过一个生产减速器的企业，年销售应该在2亿。最让人匪夷所思的是他们产品目录上的模数居然 ...

不会计算变位系数导致模数乱七八槽??
作者:水秀天蓝 时间:2017-5-20 20:54
zmztx 发表于 2017-5-20 19:13
首先，本人是机械工程师。现在正在做齿轮的几何建模工作。最近不断地问自己：这东西有用吗？齿轮这么麻烦 ...

"很难找到一种齿轮应用，是电技术不能替代的"

低速大扭矩又要轻便的情况,能用电机直接驱动吗？例如直升机主减速。
我觉得是很难代替的。电磁力要达到机械力相同的数量级，电机磁路系统要比机械系统笨重的多。
因为在相同器件质量的情况下，机械力要比磁力大几个数量级。

数量说明如下：电磁铁吸力公式
F=(B/5000)^2*S；
其中Ｓ是磁通道截面积，单位为平方厘米；
Ｂ是磁感应强度，单位是高斯；
电机的力和电磁铁处于同一个数量级。
公变换为
Ｆ/S=(B/5000)^2,　这个数值是压强的单位；
可称为“磁力压强”或“磁应力”。
现在磁感应强度Ｂ最高也就算几个Ｔ不超过１0T，也就是100000高斯；
代入公式得“磁应力”还不到１Ｍｐａ，比机械应力小得多，例如弹簧钢丝强度高达２０００多Ｍｐａ。
根本不是一个数量级的。
也就是说在相同器件质量的情况下，电机直驱是比不上机械传动的。

作者:水秀天蓝 时间:2017-5-20 21:02
水秀天蓝 发表于 2017-5-20 20:54
"很难找到一种齿轮应用，是电技术不能替代的"

低速大扭矩又要轻便的情况,能用电机直接驱动吗？例如直 ...

机械力比磁力大的多，这个结论其实也是非常直观：

反证法： 如果磁力比机械力大，那么用什么材料去支撑线圈？
作者:zmztx 时间:2017-5-20 22:01
水秀天蓝 发表于 2017-5-20 21:02
机械力比磁力大的多，这个结论其实也是非常直观：

反证法：如果磁力比机械力大，那么用什么材料去支撑 ...

“直升机主减速”，你是指水平旋转螺旋桨
那个地方与其说和动力有关，不如说是和操控有关
作者:水秀天蓝 时间:2017-5-20 22:13
zmztx 发表于 2017-5-20 22:01
“直升机主减速”，你是指水平旋转螺旋桨
那个地方与其说和动力有关，不如说是和操控有关

操控主要是变距机构吧。
作者:屠夫没带刀 时间:2017-5-20 22:53
zmztx 发表于 2017-5-20 17:19
我曾在浙江台州见过一个生产减速器的企业，年销售应该在2亿。最让人匪夷所思的是他们产品目录上的模数居然 ...

楼主来说说怎么计算变位系数？洗耳恭听，谢谢。
作者:Lixinwu 时间:2017-5-21 04:48
在轻型的乘用车领域可以，但在载重卡车、大型乘用车领域似乎是不太可能的.为什么，大家自己去想一想吧。
作者:zmztx 时间:2017-5-21 08:48
水秀天蓝 发表于 2017-5-20 22:13
操控主要是变距机构吧。

好像是，变距机构应该是控制升力，如果是双层螺旋桨呢？
减速器和变距机构是什么关系呢？
作者:zmztx 时间:2017-5-21 09:18
屠夫没带刀 发表于 2017-5-20 22:53
楼主来说说怎么计算变位系数？洗耳恭听，谢谢。

齿轮变位，是经常遇到的
简单起见，以下讨论圆柱直齿轮传动。即便这样还会有些变态的齿轮，忽略它
变位，提起高度变位会想到凑中心距，提起角度变位会想起强度、改善啮合质量。其实，变位系数的变化会带来连锁反应。
凑中心距，首先是模数（这里指标准模数）、齿数。当这两项参数不能满足时，还可有两条路
1）改变节圆半径，使得两节圆半径能凑出所需要的中心距
2）改变啮合线的斜率。对于外啮合，啮合线就是两节圆的内切线。当啮合线斜率变化，中心距也变化
这是规范的方法
野路子才改模数，用它去凑中心距。不过这会带来一系列的问题。
规范的算法，在教科书上有，齿轮手册上有

凑出中心距后，还要把变位系数分配到两个齿轮上。这才是难点
变位系数的大小，将影响几何形状。起码要保证齿能插进槽里、其次不能出现各种干涉。
变位系数的大小，将影响力学特性。比如滑差率等
这还没完，
啮合分外啮合与内啮合；齿轮加工分滚齿与揷齿，变位系数将在其中如何作用
希望我能用文字说清楚它
且看下回分解

作者:联control 时间:2017-5-21 09:54
坐看大佬们讨论......
作者:flydragon525 时间:2017-5-21 10:36
齿轮机械传动的精度就是无法取代的。
作者:千年独酌 时间:2017-5-21 10:38
有点好奇，不用齿轮的话，那些低转速，大扭矩的场合，怎么通过电控实现，比如转速0.01r/min，扭矩100000N.M的旋转或翻转机构。能实现的话，又需要多大的结构空间。
客观来说，现有的东西被淘汰是必然出现的一个结果，只是时间问题。只是在现阶段，确实无法想象那会是怎样的一种情景。
作者:梦回旧时光 时间:2017-5-21 10:55
感觉楼主是掉入非标的坑里了，认为电技术无所不能。多接触纯机械的结构和系统，看看各种行业的机械设备结构，或许有不一样的想法了。
作者:风卷云舒 时间:2017-5-21 12:13
电机不是万能的！
作者:Cavalier_Ricky 时间:2017-5-21 14:24
有机器人了，我吃饭就不用筷子了？

另外，高速同步运行的机构，楼主打算每根轴都加上去马达？

干嘛想这种事情？？？？？？

作者:一颗没有壳的蛋 时间:2017-5-21 16:52
在重工行业，齿轮是不可替代的
作者:我是青铜四 时间:2017-5-21 16:58
那些用不完全齿轮的还有多轴器
作者:三八大盖 时间:2017-5-21 17:16
短时间内还不会，因为低速电机的成本远远高于减速器的成本，而且你所说的只是汽车行业，还有别的行业呀
作者:魍者归来 时间:2017-5-21 17:16
其实我觉得把各类工业级发电站分析一下，看主要部件都有没有齿轮，，如果有，这个问题就终结了吧

作者:摔摔 时间:2017-5-21 17:35
打击面太广了，力有未逮啊。缩小应用领域对比才有意义
作者:zmztx 时间:2017-5-21 18:51
本帖最后由 zmztx 于 2017-5-21 18:57 编辑

本人对于齿轮和传动的应用（当然范围有限），曾经很深入，后来接触就非常少了
对于电力电子，也在研发时了解了不少。包括变频调速、直流伺服等。
至于齿轮被替代的问题，在本科时，是一位老师讲的，只是没有令人信服的结论。母校研究齿轮的水平，在国内恐怕没有哪所高校能超越了。这位是有点奇怪，不过也没多想
现在，我还在做齿轮的工作，加上对电力电子技术的了解。感觉“齿轮替代”还真不是胡思乱想！
各位，请在深入了解齿轮、齿轮传动以及各种传动技术，在比较深入的了解电力电子技术之后，再细细思考，“齿轮替代”的问题，
作者:zmztx 时间:2017-5-21 18:58
齿轮泵、齿型花键等，不应该算作传动
作者:zmztx 时间:2017-5-21 19:09
传动精度，现在齿轮传动没有多少优势了。这必威APP精装版下载里有不少关于机床精度补偿的方法，以提高机床精度。分度机构也一样。机械装置最高级的分度机构，是手工研出来的鼠牙盘。这种分度机构很难做。但是靠电量测量+补偿，实现没有那么难
同步，尤其是距离比较长，齿轮传动更没有什么优势了。因为扭转变形（包括扭振），曾经让早期开发的C6140进给系统脱不开。
作者:非常 时间:2017-5-21 21:24
前几年看到的文章，民用客机航空发动机的结构在往齿轮变速箱上设计使用了，而且效率什么的比现有的发动机更好。
作者:未来第一站 时间:2017-5-21 21:31
关于齿轮传动我们看不到开始也不会看到结局。
作者:阳光MAN 时间:2017-5-22 07:38
我去这个没有意义的居然有人讨论。
作者:孟德尔斯鸠 时间:2017-5-22 08:11
电动车有轮边减速器。齿轮传动还是很重要
作者:xiaobing86203 时间:2017-5-22 08:30
新能源电动车发展迅猛，以后的汽车发动机将全部被电动机替代，所以这个趋势是有可以的
作者:nieting1203 时间:2017-5-22 08:51
齿轮传动应用可能会减少，然后被电机替代，但是完全替代实属无稽之谈。

卤煮举例电动汽车，这种属于中等转速，扭矩不大的场合，电机可以替代，

但是矿山机械，低速重载的场合，怎么办，电机能办到吗，

难道以后有车了，就要把脚砍掉，车能完全替代脚？？？
作者:jary亦风 时间:2017-5-22 10:44
现在齿轮的价格总体在降！ 但是怎么说呢 ，经典的东西值得去学习（本菜鸟最近一直在学这个）！
作者:快乐-哈哈哈 时间:2017-5-22 11:10
齿轮在近5年应该还是比较主流的，至于往后说不来了
作者:铁未销 时间:2017-5-22 11:14
不同轴，短距离传动，短到不能用链和带，对转速精度和力矩有要求，无法使用摩擦传动的地方，难道不该是齿轮传动更合适吗？
作者:淡然 时间:2017-5-22 11:34
我希望齿轮被更先进的机构淘汰，因为在设计的时候，经常让你头痛。
作者:fangyunsheng 时间:2017-5-22 15:31
淡然 发表于 2017-5-22 11:34
我希望齿轮被更先进的机构淘汰，因为在设计的时候，经常让你头痛。

即使能被取代，取代它的机构也会比你现在头疼的更头疼，何况，我们活着的岁月里是估计等不到这一天的
作者:fangyunsheng 时间:2017-5-22 15:33
fangyunsheng 发表于 2017-5-22 15:31
即使能被取代，取代它的机构也会比你现在头疼的更头疼，何况，我们活着的岁月里是估计等不到这一天的

秒回，你是多清闲啊
作者:ie1 时间:2017-5-22 16:12
水秀天蓝 发表于 2017-5-20 20:54
"很难找到一种齿轮应用，是电技术不能替代的"

低速大扭矩又要轻便的情况,能用电机直接驱动吗？例如直 ...

其实没必要算那些力，因为跟现在讨论的无关，毕竟现在电机驱动不了，不代表未来不行。百年前，谁知道齿轮这东西的应用会越来越窄。同样的，可能千年后，后人也会疑问，在千年前电力发展落后的时代（相对千年后），人们是怎么利用电做到大扭矩的输出的
作者:zmztx 时间:2017-5-22 16:55
本帖最后由 zmztx 于 2017-5-22 16:57 编辑

对于外啮合，啮合线就是两节圆的内切线
基圆写成了节圆，的确错了
一般，我喜欢用图形帮助记忆。两个节圆相切可以定中心距；两个基圆加内公切线也可以定中心距

@ 屠夫没带刀
“节圆只是啮合时才存在”，你确信？那假定，在齿轮副中移走一个齿轮，留下的是齿轮A。你可否设计出另外一个参数不同的齿轮C，与齿轮A啮合。此时齿轮A的节圆变了。提示：注意变位齿轮的齿顶高
作者:去缸活塞泵 时间:2017-5-22 23:54
不会淘汰的，现代技术会有所替代，但是完全取代几乎是不可能的，只能说各有优势
作者:王宏安75 时间:2017-5-23 07:12
逻辑上不通
作者:精灵将军 时间:2017-5-23 12:15
我想问下，双方辩证的内容是不是讨论齿轮传动会不会消失？
为什么会出现选择支持哪种观点？
要选择的只是认为会被取代或者不会被取代吧？
@老鹰
作者:reu8598 时间:2017-5-23 16:25
一切皆有可能
作者:zmztx 时间:2017-5-24 08:05
接16#楼
变位系数封闭图和利用变位避开各种干涉，齿廓曲线是基础。以下内容难度加大，为了省事没有上图也没有上数学公式，熟悉齿轮设计的应该可以明白思路。讨论的还是渐开线圆柱直齿

齿廓曲线大家都知道由四段曲线组成：*齿顶圆曲线\*渐开线曲线\*过渡曲线\*齿根圆曲线。锐边倒角不说了
顶圆和根圆易解决，关键是渐开线和过渡曲线。
为了便于记忆，渐开线和过渡曲线可以统一到旋轮线。旋轮线是一根直线在圆上做无滑动（这是滚切情况，省点事）。有一点与直线固定，此点画出的平面曲线就是旋轮线。
渐开线，固定点就在直线上。这个不该忘了吧！
过渡曲线，一般固定点在直线与圆心之间，画出的是延伸渐开线；当固定点在直线另一侧，画出的是压缩渐开线，这种齿轮很变态，不考虑。问题是，刀具齿尖是圆角时，切出的是延伸渐开线的等距线。即刀具齿尖圆角的圆心画出来的是延伸渐开线，而刀具圆角在齿坯上切出的是与圆角相切的等距线。而不是延伸渐开线。直线想象为滚齿刀，圆想象成待加工齿坯
对于揷齿刀，是两个圆无滑动滚动，延伸渐开线就成为延伸摆线。
这些如果能理解，对之后理解变位系数的限制曲线由帮助

求解精确齿廓曲线，往往用“法线法”。注意两个问题
一是要选择刀具和齿坯在坐标系中的摆放位置；二是变位、刀具圆角（尖角）曲线等诸多变数的处理
曲线坐标不难求，曲线段的端点要花点功夫。渐开线与顶圆的交点，过渡曲线与根圆的切点，只要齿廓在坐标系中的摆放位置恰当，作简单几何运算（涉及齿轮轮齿几何关系），即可
而渐开线与过渡曲线相交处，需要讨论。没有根切则交点是平滑过渡的切点；有根切，两曲线相交，不是平滑过渡
具体处理
1）判定根切条件。几何概念则是刀具齿角在齿坯上画出的曲线是否侵入渐开线的啮合部分。这里要把变位系数中允许微小根切限制条件区别开来。这种微小根切并没有影响啮合。另外，滚齿刀发生根切的判断与揷齿刀发生根切判断，有不小差别
2）无根切，则可根据渐开线段、过渡曲线的起止点坐标，直接计算。处理中要注意刀具圆角等情况
3）有根切，要么根据你应用的特定情况，推导出交点的坐标函数式，直接求解曲线；要么用数值方法，迭代，求渐开线与过渡曲线的交点坐标，再求曲线。用数值方法相对省事。

只有知道了齿廓曲线，才有讨论变位系数封闭图的基础，才有讨论各种干涉的基础
事实上，这套思路是为了变型设计（参数驱动）使用的，有限元计算也需要
其余内容，再谈



作者:zmztx 时间:2017-5-24 09:02
本帖最后由 zmztx 于 2017-5-24 09:15 编辑

关于变位系数的讲解，只是应坛友要求。有多少人看，有什么作用？看来效果很小。变位仅仅是齿轮传动中一部分内容
不过，如果许多机械工程师对这些东西没兴趣，或者仅会抄手册、标准，知其然不知所以然，那齿轮被淘汰的日子就不远了。即便是齿轮有强大的生命力，没人精确巧妙的设计、制造，也是白搭！

alphago与柯洁刚刚赛完第一盘，赛后有一个对话。deepmind公司的两个人，有中国国家队棋手，对话。
棋手希望找出AlphaGo的弱点，deepmind公司则是希望通过和棋手对局找出进一步改进的方向。谁也没看中输赢结果
抱着这种态度，AI怎么会不越来越强大？
作者:屠夫没带刀 时间:2017-5-24 09:44
zmztx 发表于 2017-5-24 08:05
接16#楼
变位系数封闭图和利用变位避开各种干涉，齿廓曲线是基础。以下内容难度加大，为了省事没有上图也 ...

[attach]422991[/attach]
作者:zmztx 时间:2017-5-24 10:20
本帖最后由 zmztx 于 2017-5-24 10:22 编辑
屠夫没带刀 发表于 2017-5-24 09:44

“说旋轮线就露馅了”？请用技术语言解释，专业点。能行吗？
作者:83tb 时间:2017-5-29 18:14
在电影<2012>中科学家制造的方舟上有大量巨型的齿轮机构，尽管是科幻电影，但我想仍然有它的科学道理。



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