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人字齒輪及其加工方法你知道多少
-2019-09-23 14:48:38-

        齒輪機構是機械傳動(dòng)中最重要、應用最廣泛的一種傳動(dòng)形式,其優(yōu)點(diǎn)是能保證傳動(dòng)比恒定不變,能傳遞足夠大的動(dòng)力;運動(dòng)精度和傳動(dòng)效率高,工作可靠,壽命長(cháng),結構緊湊。

        根據相嚙合齒輪軸線(xiàn)的位置關(guān)系,分為平行軸傳動(dòng)和相交軸傳動(dòng),平行軸傳動(dòng)分為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)和人字齒圓柱齒輪傳動(dòng)3種。三種傳動(dòng)因其齒輪結構的不同各有特點(diǎn),其中,人字齒圓柱齒輪傳動(dòng)的優(yōu)勢較明顯,但同時(shí)有制造方面的困難。

        1、漸開(kāi)線(xiàn)齒廓介紹

        平面S沿半徑為b的基圓柱作純滾動(dòng)時(shí),其上與基圓柱母線(xiàn)NN平行的某一條直線(xiàn)KK的軌跡所形成的漸開(kāi)線(xiàn)曲面即漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪的齒面。若直線(xiàn)KK與母線(xiàn)NN成一角度b,則所形成的軌跡為一漸開(kāi)線(xiàn)螺旋面,即漸開(kāi)線(xiàn)斜齒圓柱齒輪的齒面,b為基圓柱上的螺旋角。

        2、嚙合特點(diǎn)說(shuō)明

        由齒廓曲面形成過(guò)程可知,漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪嚙合時(shí),齒廓曲面的接觸線(xiàn)是與軸線(xiàn)平行的直線(xiàn),在嚙合過(guò)程中整個(gè)齒寬同時(shí)進(jìn)入和退出嚙合,輪齒上所受的力也是突然加上或卸掉,故傳動(dòng)平穩性差,沖擊和噪聲大。漸開(kāi)線(xiàn)斜齒圓柱齒輪嚙合時(shí),齒面的接觸線(xiàn)是逐漸由短變長(cháng),以后又逐漸由長(cháng)變短,直至脫離嚙合,輪齒上所受的力也是逐漸由小到大,再由大到小,同時(shí)嚙合的輪齒對數多,故傳動(dòng)較平穩,沖擊和噪聲小,適用于高速和重載傳動(dòng)。但斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生軸向分力FX,它由軸和軸承承擔。為減小傳動(dòng)時(shí)的軸向分力FX,螺旋角不宜過(guò)大,一般取分度圓柱上的螺旋角=8°~15°。

        為了解決這一矛盾,人字齒輪應運而生,人字齒輪是指為消除軸向力,而把一個(gè)齒輪作成對稱(chēng)的螺旋角方向相反的一對斜齒輪。人字齒圓柱齒輪的一部分齒寬為右螺旋齒,另一部分為左螺旋齒。根據制造方法不同,左、右螺旋齒中間有帶退刀槽和不帶退刀槽的兩種結構。人字齒輪除具有斜齒輪的長(cháng)處外,由于其兩部分輪齒的左、右螺旋角大小相等,方向相反,可使軸向力FX互相抵消;從而獲得了選用更大螺旋角的齒輪(一般?。?5°~40°)的可能性,這樣一來(lái)便可以提高齒輪嚙合時(shí)的重合度,使得傳動(dòng)更加得平穩同時(shí)又避免了軸向分力對傳動(dòng)系統的不利影響,但其缺點(diǎn)是制造比較困難,而且齒輪的制造精度對于齒輪傳動(dòng)的平穩和噪聲影響是比較大的。

        3、人字齒輪加工

        由于人字齒輪結構上的特殊性,使其加工較普通的斜齒輪要復雜一些,對于設備的要求也比斜齒輪加工的設備要求高。技術(shù)要求方面除了要滿(mǎn)足斜齒輪的精度要求外,還對左、右齒輪齒槽延長(cháng)線(xiàn)交點(diǎn)位置(后文稱(chēng)人字齒輪中線(xiàn))有要求,通常該交點(diǎn)要在齒輪兩定位端面的中線(xiàn)上。這也是人字齒輪加工的一個(gè)難點(diǎn),下面介紹幾種常見(jiàn)的加工方法。

        3.1軟齒面齒輪(嚙合齒輪副的齒面硬度小于350HB)

對于軟齒面齒輪較常見(jiàn)的加工方法有仿形法加工和展成法加工。

        3.1.1仿形法是指采用數控加工中心機床并配以指形銑刀進(jìn)行銑削加工,此種加工方法齒輪的精度受刀具影響較大,齒輪齒部的精度較低,通常能達到DIN8級左右的精度,但人字齒輪中線(xiàn)位置較準確,整體的加工效率也較低;

        3.1.2展成法是指采用數控滾齒機進(jìn)行滾削加工,其中,滾齒機控制軟件若帶有人字齒輪加工功能可采用人字齒加工程序進(jìn)行加工,對于人字齒輪中線(xiàn)位置比較容易保證,關(guān)鍵是將齒輪加工的安裝高度輸入準確即可;若不帶有人字齒輪加工功能,則需要在加工前對左、右旋的兩齒輪齒面上進(jìn)行劃線(xiàn),以此確定出人字齒輪中線(xiàn)的位置,然后分別根據劃線(xiàn)位置對刀進(jìn)行左、右齒輪的滾削加工,此方法加工出的人字齒輪中線(xiàn)位置不容易保證,需要有劃線(xiàn)的精度和對刀的準確性共同決定;整體來(lái)講采用滾削方法生產(chǎn)出的齒輪齒部精度較高(可達到DIN7級),其加工效率也比較高;

        3.2硬齒面齒輪

        硬齒面齒輪通常是對齒輪材料進(jìn)行滲碳或者是滲氮處理,使得齒輪的表面硬度在60HRC左右,齒輪若進(jìn)行滲氮處理需要在熱處理前將齒部做成活,其加工方法同軟齒面齒輪相同;齒輪若進(jìn)行滲碳處理需在熱處理后將齒部做成活,其加工方法通常是磨齒加工,磨齒時(shí)可以對人字齒中心線(xiàn)進(jìn)行調整,由于滾齒留量有限,因此人字齒中心線(xiàn)調整量有限,人字齒中心線(xiàn)的位置由熱前的加工精度決定了,但采用磨齒加工的齒輪精度可達到DIN5級以上。

        由于人字齒輪具有自動(dòng)抵消軸向力的特性,因此增大螺旋角對整個(gè)傳動(dòng)系統的受力沒(méi)有影響,但另一方面較大的螺旋角可以得到較大的重合度,使得傳動(dòng)更加的平穩。采用人字齒輪副的齒輪箱具有傳動(dòng)平穩、噪音低、體積小、重量輕、傳遞功率大、使用壽命長(cháng)的顯著(zhù)特點(diǎn),具有較高的社會(huì )綜合效益??梢?jiàn),人字齒輪傳動(dòng)是齒輪傳動(dòng)機構的一個(gè)重要發(fā)展方向,需要我們進(jìn)一步提升現有的制造水平。

 


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