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修形齿轮一定啮合力作用下会产生弹性变形

修形齿轮一定啮合力作用下会产生弹性变形

发布日期:2017-08-17 编辑: 点击:

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修形齿轮啮合传动过程中主、被动齿轮的基节必须处处相等,从理论上讲,渐开线刚性齿轮是完全能够实现上述目标的。但实际中的齿轮副均为弹性体,在一定啮合力作用下会产生相应的弹性变形,使处于啮合线位置的主动轮和被动轮基节出现变化,不再相等。 当齿对2进入啮入位置时,由于齿对1的变形,主动轮基节Pb1小于被动轮基节Pb2,轮齿啮入点的啮合力骤然增高,形成了通常所说的啮入冲击。与此类似,在齿对1即将离开啮合接触时,由于齿对2的变形,Pb1>Pb2,主动轮齿顶将沿被动轮齿根刮行,形成通常所说的啮出冲击。为了消除轮齿啮入和啮出冲击,通常采用齿廓修形的方法,即沿齿高方向从齿面上去除一部分材料,从而改变齿廓形状,消除齿对在啮入、啮出位置的几何干涉。

齿廓修形的参数包括修形量、修形长度和修形曲线。例如齿轮增速箱输出级宽斜齿轮副传动,应用有限元接触分析技术计算了未修形和不同修形参数下各啮合齿对上载荷在小齿轮齿顶修形量为0.025mm,分配情况。

齿根修形量为0.05mm,修形起点为单双齿啮合交替点,修形曲线采用二次曲线的情况下,各啮合齿对上载荷的分配情况与未修形时相比,进入啮合位置载荷下降约20%,退出啮合位置载荷下降约40%。增大修形量,啮入和啮出位置轮齿上载荷还将进一步降低。因此,齿廓修形可以显著改善齿轮传动的平稳性。

齿轮传动系统在载荷的作用下将会产生剪切变形和弹性变形,包括轮齿的弯曲变形、接触变形,还有支撑轴的弯曲变形和扭转变形。这些变形将会使轮齿的螺旋线发生畸变,导致轮齿沿一端接触,造成载荷分布不均匀,出现偏载现象。

对齿向修形的研究在国内也取得了长足的发展,要求实际螺旋角与理论螺旋角有适当的差值,以补偿齿轮在全工况下多种原因造成的螺旋角齿向畸变,实现齿宽的均匀受载,提高齿轮承载能力及减小啮合噪声,但并没有给出具体的修形原理。

齿向修形图由整体螺旋角误差修整、弯扭综合弹性变形修整、热弹性变形修整以及齿端倒坡等诸因素叠加而确定,但修形方法的理论研究不够。采用有限元法对齿轮轴的变形进行了分析计算,掌握了齿轮轴的整体弹性变形和轮齿的变形情况,进而求得三维齿向修形曲线。但它只分析了单齿啮合的情况,而没有考虑多对齿啮合的情况。

静态修形向动态修形方向发展,但这些研究仍处于理论研究和试验阶段。因此,修形参数的确定在很大程度上还是依赖于经验噪声。

修形齿轮


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