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型腔类小模数齿轮的精确设计

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1#
发表于 2014-12-29 19:41:40 | 只看该作者 | 只看大图 回帖奖励 | 倒序浏览 | 阅读模式
本帖最后由 目成 于 2014-12-29 23:54 编辑

近两年,帮几个企业改善齿轮传动,碰到不少型腔类(塑胶、粉末冶金、锌合金)齿轮的设计不良导致噪音、强度等问题。
例如:


很明显,上图都不是好的设计、甚至是错误设计。不是齿形不对,就是齿根过渡不对,有的即便对了,也没有优化参数或没有优化齿根曲线。

对于小模数(特别是小于m0.6)少齿数的齿轮,要想做到精确设计,只掌握机械、齿轮手册或使用Kissoft等软件,还远远不够。至少还需注意以下几点:
  • 齿顶倒圆对啮合参数的影响
    型腔类齿轮齿顶,不可能没倒圆。
    模数小于0.6,倒圆对滑动率、重合度的影响就比较大了,必须计算在内。
    例:
    m0.5,Z12:Z67,xn1=0.43、xn2=0.094697749,中心距18.5,齿顶倒圆0.1


    若不考虑齿顶倒圆, 滑动率为 3.067、1.689;重合度为1.4067。
    考虑了齿顶倒圆0.1,滑动率为 1.756、1.585;重合度为1.2714。
    特别要留心两个均为少齿数的型腔类小模数齿轮副,稍不注意,重合度就会因齿顶倒圆而小于1,影响传动的连续性。
  • 中心距允差
    很多齿轮盒为塑胶制品,不同注塑条件下,尺寸有变化。
    作为这类齿轮设计,必须给出准确的尺寸允差,来限制和规范塑胶件的变动。
    中心距变动下的啮合示意:

    在此例中,中心距综合允差为+0.15/-0.1。
    刨去齿轮径跳允差、齿顶圆允差、轴孔间隙允差后,中心距允差为+0.07/-0.03,比较合适。
  • 齿轮精度
    根据验算经验,型腔类小模数齿轮精度不能大于10级(GB/T 10095或ISO 1328)。否则会严重挤压中心距、侧隙、轴孔间隙的允差空间。
  • 齿根过渡曲线
    经常遇到齿根弯曲疲劳断裂的问题,齿根强度不可等闲视之。
    推荐采用齿条刀具展成的全圆过渡曲线,最好采用插齿刀展成的椭圆过渡曲线,下图示:

    并且,在最小综合中心距情况下,要校核过渡曲线干涉:
  • 侧隙
    不仅要考虑在最小综合中心距情况下,要留有0.05m左右的最小侧隙,还要照顾到侧隙太大对齿体强度的影响。
  • 平衡强度
    当遇到金属齿轮与塑胶齿轮啮合时,应尽可能减小金属齿厚,加大塑胶齿厚:

    上图灰色为锌合金齿轮,与之啮合的黄色塑胶齿轮明显加厚,加上齿根过渡曲线的考究,塑胶齿轮比根切的原设计强度至少提高40%左右。
至少做到以上最基本的6点,才能说,你的型腔类小模数齿轮设计是精确的。


补充内容 (2014-12-31 01:04):
帖子中举例,大轮齿数应该是61。误写为67,抱歉!

评分

参与人数7 威望+106 收起理由
lnjzghy + 1 思想深刻,见多识广!
逍遥处士 + 1
xlf63 + 1
老鹰 + 100 热心助人,专业精湛!
gsbo88 + 1 问题描述清楚,显得很专业!
orc_roll + 1
动静之机 + 1 喜欢~

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2#
发表于 2014-12-29 21:28:48 | 只看该作者
学习了,好高深
3#
发表于 2014-12-29 21:53:54 | 只看该作者
本帖最后由 樵薪 于 2014-12-30 07:14 编辑

学习了!
4#
发表于 2014-12-29 22:30:29 | 只看该作者
楼主是专家啊,太高深了
5#
发表于 2014-12-29 23:56:07 | 只看该作者
专家
6#
发表于 2014-12-30 08:21:01 | 只看该作者
不错,精辟。
7#
发表于 2014-12-30 08:52:43 | 只看该作者
齿轮的使用在传动机械设备尤其是电动机的运用上是非常有效的!
8#
楼主 | 发表于 2014-12-30 10:36:33 | 只看该作者
对于小模数齿轮,披锋或毛刺,对传动影响很大:

9#
发表于 2014-12-30 10:40:04 | 只看该作者
图文并茂,
10#
发表于 2014-12-30 10:57:58 | 只看该作者
看不懂,期待以后能看懂一二,大侠的帖子真是美如画,忍不信回帖称赞!
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