关于渐开线塑料齿轮设计制造方法的讨论

mrmrw

对于塑料齿轮设计加工检测过程中有三种齿轮：齿轮，模具型腔齿轮、电极齿轮。这三个齿轮是塑料齿轮不同制造阶段的产物。三者之间存在一定的关系。
齿轮 ->通过变模数法得到 模具型腔齿轮——>通过变位系数与改变基本齿廓参数——>得到 电极齿轮。
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原理：
（1）齿轮几何参数，通过变模数法解决塑料收缩率的问题；
（2）模具型腔齿轮，通过改变变位系数与基本齿廓参数，解决法向放电间隙的问题。
以上两步，对于直齿轮，所得到的每一步是精确的；但是对于斜齿轮，这两种解决方法是近似的。

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AGMA 913-A98中给出了三种计算齿顶高的算法：
（1）全齿高型：Full length teeth——使用此法应注意顶隙是否满足要求；
   ha = (1 + x) * mn
（2）全工作齿高型：Full working depth——此法设定aw>>a ref，
  ha = ( 1+ x - 0.5k) * mn
（3）等顶隙型：Full tip-to-root clearance
  ha = (1+x - k) * mn
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上述三种算法，第3种是最安全的，对于采用AGMA设计的齿轮，需要注意齿形算法。否则导致计算数值出现差异！

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关于GB 3480-1997标准：
齿轮强度计算标准中，关于齿形系数的计算，基本是没有考虑齿顶高降低量k的影响，估计这是由于齿轮强度的计算方法基本上还是近似的缘故吧，这点小影响就忽略不计了！

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最近，浏览了多篇有关齿轮强度分析的有限元方法，发觉国内的很多论文基本上扯淡的多，主要表现有：
（1）搞不清静力学分析与疲劳分析的关系：这是通病！CAE分析，不管是哪个软件基本上都可以实现静力学分析，但是疲劳分析就不一定了！
       静力学分析与疲劳分析的关系，就像举重中的抓举和挺举，抓举是指你能拿得起多重的，挺举就是疲劳，你能坚持举这个重量多久！因此，不要随便拿静力学跟GB3480的强度算法做对比！在GB 3480（ISO 6336）中的齿轮校核方法都是疲劳，不是简单的静力学分析！
（2）齿轮强度校核，采用有限元分析包括两个大类：【1】单齿轮的齿根弯曲静力学分析，加载方式有两种：①接触线加载；②齿顶加载。【2】齿轮副的静态接触分析——这种分析不同于赫兹应力分析，应该说赫兹应力是接触中的一种非常理想且在完全的线弹性范围内的，而有限元的静态接触分析较此要复杂的多，因此不宜随便拿赫兹应力的计算结果给有限元的接触分析结果做对比。
（3）关于ISO A法，目前在齿轮强度标准中基本上都不提了。实际上这种方法就是采用有限元等方法做直接的力学分析的方法。至于其他的B法、C法都是基于疲劳的强度分析！
（4）齿轮强度算法中，有一个轮齿静强度核算，这个也不是静力学分析，而是一种在未出现疲劳的状态的力学分析。
（5）关于GB 3480（ISO 6336）的齿轮强度计算方法中，基于齿轮的结构、轮系类型、润滑、工况等多了多个参数的修正，因此，采用CAE软件做的静力学分析与标准的算法基本上就是两个事情了！
（6）关于标准规定的算法，其校核的准确性一般都是只具有参考意义，能达到60%的准确度都很不错了。因此，标准都说是校核，参考……而不说是分析计算。

mrmrw

看到一网友求齿轮参数，附图如下：


  
闲着无事就做了一张齿轮图纸，仅供参考！
本人使用SW绘图！

mrmrw

今年准备了2篇新的论文：
（1）关于小模数塑料齿轮的齿轮电极及模具型腔齿形的设计计算方法
这篇论文采用变模数与改变变位系数方法来解决齿形的收缩与放电间隙的计算方法。采用此方法可实现渐开线齿轮、ZI蜗杆等电极与模具型腔的精确计算。
  目前初稿已经完成了，论文比较长，有31页！待修正后再发布！
  这篇论文发布后，塑料齿轮的设计制造的关键技术就公开了，只要懂齿轮设计，就可以解决塑料齿轮的模具型腔与电极的设计计算、加工、检测等一系列技术问题。

                               
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（2）渐开线齿轮变位系数分配算法研究
  目前正在做相应的研究，待完成后再写出来。由于变位系数分配算法比较多，因为这篇论文估计文字也很长。主要想对主流的几种变位系数分配算法做进一步分析对比。

360jcw

谢谢楼主的分享   辛苦啦

mrmrw

关于变位系数的分配方法的论文初稿已经完成了！待修正后再分享！

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关于模数是齿轮强度衡量的重要标志一说的说明：
（1）模数不是衡量齿轮接触强度的依据。因为按照现行的接触强度计算公式，只要分度圆分别相等的一对齿轮，则接触强度是相等的。
（2）模数是衡量轮齿弯曲强度大的依据。按照现行的轮齿弯曲强度计算公式，模数决定了齿厚，因此影响着弯曲强度的数值。

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渐开线函数与反渐开线函数的计算方法，MathCAD版！