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关于对齿轮啮合性能的分析及探讨

发布时间:2018-12-17

  为表明修形齿轮的啮合特性,现取基本参数为:中心距A=15omm,主动齿轮齿数,等移距变位和修形等三种类型的齿轮进行计算对比。除节点附近外其余各点摆线齿形曲率半径均大于渐开线齿形的曲率半径。由于摆线齿形两齿廓是凸面对凹面啮合,啮合时实际接触面积比渐开线齿形的大。在同等条件下,摆线齿形段接触应力小,结果将使磨损量减小。所以修形齿轮的耐磨性比渐开线齿形好。若增大传动比,修形齿轮的耐磨性会更加明显。

  这对齿面特别是齿根处的磨损极为不利。计算结果还表明,变位对齿轮的相对滑动系数影响不大。而转动比i越大,齿轮的磨损就越严重。这表明摆线的磨损是均匀磨损。在齿顶和齿根处,修形齿形的滑动系数远小于渐开线齿形的滑动系数。同等条件下,滑动系数的绝对值及传动比i越大,磨损就越严重。显然,修形齿形的耐磨性好于渐开线齿形。

  摆线齿形的接触应力总是小于标准渐开线齿形。当啮合点在BZ点时,渐开线齿形的接触应力是摆线倍。这说明在摆线区域修形齿轮的接触强度要高于渐开线齿轮。同时也表明在闭式齿轮传动中修形齿轮也有相当的优势。三种计算结果相差不多,其中修形齿形的重合度最小,但也足以满足开式齿轮传动的基本要求齿根弯曲强度的理论计算与比较修形齿形的齿根厚度要比渐开线齿形的大,故修形齿形的齿根弯曲强度要高些。

  修形齿形的弯曲强度比渐开线。在严重磨粒磨损的工况下,进人中期磨损时,肉眼观察渐开线齿形的全齿面特别是齿顶和齿根处已见较深的划痕。而修形齿形的齿面却显得很光亮。3种齿形的塑性流动都不明显。其磨损量曲线呈双峰状,磨损量最大处发生在齿顶、齿根与节点之间的部位。在齿顶处,修形齿形的磨损量最少,等移距变位齿形的磨损量最大并有齿顶变尖的现象。整个磨损过程中,修形齿形磨损量比渐开线齿形小且均匀。就小齿轮而言,修形齿形磨损量分别比标准渐开线齿形和变位齿形的磨损率降低和2.8。对大齿轮和直齿轮都有类似的结论。

  渐开线时会发生根切且对小齿轮的磨损也非常不利。而修形齿轮传动却能正常工作,这对采用大模数、大速比传动十分有利。耐磨性的实验研究为模拟磨粒磨损工况,采用鞍钢某铁矿的赤铁矿粉做磨粒。用滚刀在滚齿机上加工成标准渐开线齿轮、渐开线等移距变位齿轮和修形齿轮。实验装置为摆动箱开式封闭功率实验台。用万能工具显微镜测出任意齿高处的齿厚的磨损情况。成8种按等差排列依次作用在齿顶上并观察齿根处弯曲应力的变化情况。从实验结果可知,随着载荷的增加两种齿形各点的应力呈线性增加。在齿根弯曲强度方面修形齿形比渐开线。噪声及中心距分离实验同等条件下,修形齿形的工作噪声为71-75dB;渐开线dB,说明修形齿形的工作更平稳,更有利于环境保护。中心距分离实验结果表明,当中心距少量变动时,修形齿轮传动同渐开线齿轮传动相比较无明显差异。

  对两种齿形进行比较后可知,在耐磨性、接触强度、齿根弯曲强度、传动平稳性、实现大速比和闭式齿轮传动等方面,修形齿形好于渐开线齿形。特别是低速、重载开式传动,修形齿形比渐开线齿形和等移距变位齿形更有应用价值。