齒輪傳動(dòng)是一種應(yīng)用廣的機(jī)械傳動(dòng)形式！

齒輪傳動(dòng)是一種應(yīng)用廣的機(jī)械傳動(dòng)形式，具有傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。為了避免嚙合沖擊，改善齒面潤(rùn)滑狀態(tài)，降低嚙合噪音，需對(duì)齒輪的齒頂和齒向進(jìn)行修整。但由于不可避免地存在制造和安裝誤差，齒輪傳動(dòng)裝置的振動(dòng)和噪聲往往較大，特別是在一些大功率傳動(dòng)裝置中(如兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電增速器、船用齒輪減速器等，以及對(duì)要求較高的傳動(dòng)裝置中(如汽車變速箱等)，振動(dòng)和噪聲問(wèn)題尤為突出。

齒輪修形是降低齒輪傳動(dòng)裝置振動(dòng)和噪聲的一種成熟而有效的技術(shù)，近年來(lái)獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。齒輪修形包括齒廓修形和齒向修形，本文將對(duì)齒輪修行的基本原理以及應(yīng)用情況進(jìn)行介紹。

齒廓修形原理

齒輪嚙合傳動(dòng)過(guò)程中主、被動(dòng)齒輪的基節(jié)處處相等，從理論上講，漸開(kāi)線剛性齒輪是完全能夠?qū)崿F(xiàn)上述目標(biāo)的。但實(shí)際中的齒輪副均為彈性體，在一定嚙合力作用下會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形，使處于嚙合線位置的主動(dòng)輪和被動(dòng)輪基節(jié)出現(xiàn)變化，不再相等。

向修形原理

齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)在載荷的作用下將會(huì)產(chǎn)生彈性變形，包括輪齒的彎曲變形、剪切變形和接觸變形，還有支撐軸的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形。這些變形將會(huì)使輪齒的螺旋線發(fā)生畸變，導(dǎo)致輪齒沿一端接觸，造成載荷分布不均勻，出現(xiàn)偏載現(xiàn)象。

齒輪傳動(dòng)為了實(shí)現(xiàn)降低振動(dòng)噪聲、避免干涉、改善載荷分布、減少應(yīng)力集中等目的，通常要對(duì)齒輪進(jìn)行修形，包括齒廓修形和齒向修形。

輪齒廓修形機(jī)理

在一對(duì)齒的嚙合過(guò)程中，由于參與嚙合的齒輪對(duì)數(shù)變化引起了嚙合剛度變化，在極短的時(shí)間內(nèi)，嚙合剛度急劇變化將引起嚴(yán)重的激振，為使嚙合剛度變化比較和緩；螺旋角修整是微量改變齒向或螺旋角β的大小，使實(shí)際齒面位置偏離理論齒面位置。為減小由于基節(jié)誤差和受載變形所引起的嚙入和嚙出沖擊；或?yàn)榱烁纳讫X面潤(rùn)滑狀態(tài)防止膠合發(fā)生，而把原來(lái)的漸開(kāi)線齒廓在齒頂或接近齒根圓角的部位修去一部分，使該處的齒廓不再是漸開(kāi)線形狀，這種措施或方法就是所謂的齒廓修形。

經(jīng)過(guò)齒頂、齒根修緣后在單對(duì)齒和雙對(duì)齒嚙合交替過(guò)程中，沖擊載荷降低，使運(yùn)轉(zhuǎn)趨于平穩(wěn)，減小了噪聲和振動(dòng)。

磨齒加工已開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用于齒輪加工中，如汽車、摩托車齒輪的制造，而且已達(dá)到普遍應(yīng)用的程度。磨齒是進(jìn)行硬齒面齒形加工的工藝方法之一，加工精度高，但磨齒存在著設(shè)備昂貴、生產(chǎn)率低和調(diào)整困難等缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的研磨齒只能使齒面粗糙度有所好轉(zhuǎn)，能少量修整齒形和齒向誤差，對(duì)其他誤差修整作用很小。插齒刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是插齒的主運(yùn)動(dòng)，而插齒刀與工件按一定比例關(guān)系所作的圓周運(yùn)動(dòng)是插齒的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。因?yàn)檠心X時(shí)，兩輪處于自由嚙合狀態(tài)，滾滑量在整個(gè)齒面上不均勻，在節(jié)圓附近滑動(dòng)小，在齒根、齒頂滑動(dòng)大，因此研磨時(shí)間長(zhǎng)會(huì)由于不均勻滑動(dòng)而使齒形質(zhì)量降低。齒輪齒數(shù)的選擇要使兩互研齒輪的精度同時(shí)提高，使兩輪的齒數(shù)互研時(shí)有相同的概率。

變速器噪音主要是在齒輪嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的，由于不可避免的制造和安裝誤差、齒輪輪齒的彈性變形、扭轉(zhuǎn)變形及熱變形等因素，使齒輪在嚙合過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生沖擊、振動(dòng)和偏載，如僅僅考慮借助提高齒輪制造和安裝精度來(lái)改善齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量，必然會(huì)增加齒輪的制造成本。我廠是汽車變速器專業(yè)制造廠，主要生產(chǎn)東風(fēng)五噸級(jí)變速器及三噸級(jí)變速器。根據(jù)動(dòng)瞬心線法形成共軛齒廓的原理，當(dāng)直線齒廓的齒條與動(dòng)瞬心線(直線)S相固結(jié)并沿齒輪作純滾動(dòng)時(shí)，可以包絡(luò)出漸開(kāi)線齒廓來(lái)。我廠為提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低齒輪噪音，特別是帶變速器進(jìn)行了不斷的探索和試驗(yàn)，對(duì)齒輪的修形方面做了大量工作，并通過(guò)對(duì)齒輪輪齒的齒頂和齒根的修緣，有效地改善了齒輪的嚙合性能，使變速器齒輪的噪音有效的控制。隨著現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，齒輪修形的意義愈來(lái)愈受到廣大學(xué)者和機(jī)械制造業(yè)的廣泛關(guān)注與重視。

鼓形修整是采用齒向修形使輪齒在齒寬中央鼓起

修形齒輪沿齒線方向微量修整齒面，使其偏離理論齒面。通過(guò)齒向修形可以改善載荷沿輪齒接觸線的不均勻分布，提高齒輪承載能力。齒向修形的方法主要有齒端修薄、螺旋角修整、鼓形修整和曲面修整等．齒端修薄是對(duì)輪齒的一端或兩端在一小段齒寬上將齒厚向端部逐漸削薄它是簡(jiǎn)單的修形方法,但修整效果較差。螺旋角修整是微量改變齒向或螺旋角β的大小，使實(shí)際齒面位置偏離理論齒面位置。螺旋角修整比齒端修薄效果好，但由于改變的角度很小，因此不能在齒向各處都有顯著效果。鼓形修整是采用齒向修形使輪齒在齒寬中央鼓起，一般兩邊呈對(duì)稱形狀。鼓形修整雖然可以改善輪齒接觸線上載荷的不均勻分布，但是由于齒的兩端載荷分布并非完全相同，誤差也不完全按鼓形分布，因此修形效果也不理想。曲面修整是按實(shí)際偏載誤差進(jìn)行齒向修形。③與電鍍CBN砂輪不同，陶瓷砂輪能在磨齒機(jī)上重修鋒利，而電鍍CBN砂輪必須送回原廠修磨?？紤]實(shí)際偏載誤差，特別是考慮熱變形，則修整以后的齒面不一定總是鼓起的，而通常呈凹凸相連的曲面。曲面修整效果較好，是較理想的修形方法，但計(jì)算比較麻煩，工藝比較復(fù)雜。

輪齒廓修形機(jī)理.

在一對(duì)齒的嚙合過(guò)程中，由于參與嚙合的齒輪對(duì)數(shù)變化引起了嚙合剛度變化，在極短的時(shí)間內(nèi)，嚙合剛度急劇變化將引起嚴(yán)重的激振，為使嚙合剛度變化比較和緩；為減小由于基節(jié)誤差和受載變形所引起的嚙入和嚙出沖擊；2直驅(qū)電機(jī)近年來(lái)，結(jié)構(gòu)緊湊的直驅(qū)電機(jī)在砂輪主軸和齒輪工件主軸上的使用日漸增加。或?yàn)榱烁纳讫X面潤(rùn)滑狀態(tài)防止膠合發(fā)生，而把原來(lái)的漸開(kāi)線齒廓在齒頂或接近齒根圓角的部位修去一部分，使該處的齒廓不再是漸開(kāi)線形狀，這種措施或方法就是所謂的齒廓修形。經(jīng)過(guò)齒頂、齒根修緣后在單對(duì)齒和雙對(duì)齒嚙合交替過(guò)程中，沖擊載荷降低，使運(yùn)轉(zhuǎn)趨于平穩(wěn)，減小了噪聲和振動(dòng)

滾插齒加工帶有臺(tái)肩的齒輪以及空刀槽很窄的雙聯(lián)或多聯(lián)齒輪

滾插齒的應(yīng)用范圍與齒輪加工

（1）加工帶有臺(tái)肩的齒輪以及空刀槽很窄的雙聯(lián)或多聯(lián)齒輪，只能用插齒。這是因?yàn)椋翰妪X刀“切出”時(shí)只需要很小的空間，而滾齒則滾刀會(huì)與大直徑部位發(fā)生干涉。

（2）加工無(wú)空刀槽的人字齒輪，只能用插齒；

（3）加工內(nèi)齒輪，只能用插齒。

（4）加工蝸輪，只能用滾齒。

（5）加工斜齒圓柱齒輪，兩者都可用。但滾齒比較方便。插制斜齒輪時(shí)，插齒機(jī)的刀具主軸上須設(shè)有螺旋導(dǎo)軌，來(lái)提供插齒刀的螺旋運(yùn)動(dòng)，并且要使用專門的斜齒插齒刀，所以很不方便。

目前，磨齒加工滾齒加工朝著以下兩個(gè)方和發(fā)展①采用高速滾齒機(jī)?，F(xiàn)在加工中等模數(shù)鋼質(zhì)齒輪的切削速度一般只有25—50m/min，原因在于滾齒機(jī)剛度差，滾刀耐用度低。實(shí)踐證明，只要機(jī)床具備足夠的剛度和良好的抗振性，即使使用現(xiàn)有的高速滾齒機(jī)，如果采用硬質(zhì)合金滾齒刀，則切削速度可達(dá)300/min上，軸向進(jìn)給達(dá)6-8mm/r，因?yàn)榧庸ば蚀蟠蟮靥岣?；②在滾齒機(jī)上進(jìn)行硬齒加工。采用硬質(zhì)合金滾刀對(duì)齒面進(jìn)行加工，使傳統(tǒng)的硬齒面加工工藝有了很大的改變。首先對(duì)于普通精度硬齒輪，就可以用硬質(zhì)合金滾刀直接進(jìn)行精滾加工，（以往這類齒輪必須在磨齒機(jī)上進(jìn)行磨削加工）從而大大降低了加工成勻的精磨余量。從面大大縮短磨齒工作時(shí)間，還提高了磨齒的質(zhì)量，因此，這是一項(xiàng)很有發(fā)展前途的新齒輪加工工藝。在國(guó)內(nèi)，如秦川發(fā)展股份有限公司的YK75100型成型砂輪磨齒機(jī)，配以成都工具研究所的CEP1000型上置式齒輪測(cè)量系統(tǒng)，已成功嘗試了開(kāi)環(huán)式在機(jī)測(cè)量(實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的反饋與控制還需人工完成)。