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楼主: mrmrw
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关于渐开线塑料齿轮设计制造方法的讨论

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 楼主| 发表于 2013-7-23 09:09 | 显示全部楼层
在尼曼&温特尔的名著《机械零件》第二卷 P85~87对侧隙做了说明,这说明和DIN3967标准的说明及计算公式都是一致的!
截图如下:


                               
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 楼主| 发表于 2013-7-23 09:09 | 显示全部楼层
本帖最后由 mrmrw 于 2013-7-19 15:13 编辑

丁淳老先生的论文的第一个图“图1 外啮合的端面齿廓法向侧隙”中,漏了字母L的注释。
另外,用于用语言表述的多,图中并没有明确的体现出公式:
KP +PM = eb2 + 2 * rb2 * invαwt
KP  + PL = sb1 -  2 * rb1 * invαwt
**************
下面给出具体的图解!
注意:渐开线展角θp就是指P点的展角,这就用渐开线函数表达就是 invαwt!
这样就容易了解了!
(1)全局图

                               
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(2)放大局部图

                               
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***********
注意:这个图就是“有渐开线的特性知道”一句的表达!
另外,对于齿根圆在基圆以上的齿轮,基圆上的齿厚会计算出“负值”,这就是图中eb2需要用负值表达的直观体现!

 楼主| 发表于 2013-7-26 08:36 | 显示全部楼层
从几何角度看,这个问题不是很复杂,但是由于标准和符号的不同,引起一些不必要的误解!
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从几何角度看,丁淳先生的论文是正确的,尤其是哪个jr,DIN 3960,ISO 21771等标准给出的都是近似算法,主要原因在于错将径向侧隙处理认为和变位一样,这样子带来的问题就是,啮合点发生变化,这个时候只要采用无侧隙啮合方程才能进行精确求解!
从数值角度看,在模数不大,齿厚偏差较小的情况下,这些近似算法的精度还行,基本上误差在几丝上。
我用MathCAD计算发现,如果模数增大到100,齿厚偏差及中心距偏差增大到1mm以上的时候,数值就出现很明显的差异了!
我计算时用的迭代精度是1.0×10^(-16),按理说精度应该足够!
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以下都是用MathCAD计算的结果,请参考!

                               
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 楼主| 发表于 2013-7-26 08:41 | 显示全部楼层
下图是DIN与ISO标注jr近似公式的原因!

                               
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 楼主| 发表于 2013-8-21 15:15 | 显示全部楼层
工程塑料为POM或PA66系列的齿轮副,杜邦公司推荐的侧隙取值范围如图所示:

塑料齿轮侧隙推荐值.jpg
 楼主| 发表于 2013-8-21 16:29 | 显示全部楼层
第一次看到田口玄一博士的三次设计的概念,似乎和齿轮设计的很相似:
产品设计的三次设计:①系统设计(一次设计);② 参数设计(二次设计);③ 公差设计(三次设计)
***************
虽然这三次设计在字面上用于齿轮设计过程的描述很好理解,但是从质量工程的角度看,这三次设计就不是那么简单了!
齿轮的质量工程设计方面,需要考虑的东西有那些那?
 楼主| 发表于 2013-8-30 08:58 | 显示全部楼层
关于展成法的两个概念:摘自曾韬《螺旋锥齿轮设计与加工》P91~92
(1)直接展成法:就是将刀具切削面做的和一个齿轮的齿面一样,然后用它在齿轮副的传动条件下加工与之配合的齿轮,所得的齿轮副当然能够正确的啮合。例如蜗轮加工时就是把蜗轮滚刀的切削面做的和蜗杆齿面一样。

(2)间接展成法:就是把能与两个齿面同时共轭的第三齿面做成一对能相互啮合的切削面,然后用他们分别取展成齿轮副的中的两共轭曲面,所得齿轮副也能正确的啮合。例如用滚刀加工圆柱齿轮就是用的简介展成法。
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理解展成法的两个说法!
 楼主| 发表于 2013-10-25 08:24 | 显示全部楼层
这一段时间就忙着全国小模数齿轮技术研讨会论文集的编辑工作了,都忘了更新这个贴了!
今年的论文集中涉及塑料与模具设计的有6篇论文:
(1)多型腔塑料斜齿轮注射模具设计        冉启刚,张栋良(135)
(2)塑料齿轮模具型腔与电极的设计方法        马瑞伍(141)
(3)ZK型蜗杆电极的磨削加工        张光彦(152)
(4)蜗杆模具型腔电铸镍成型工艺的探讨        陈黎稼,王俊杰(157)
(5)浇口自动切断技术在蜗杆模具中的应用        张文文(164)
(5)直齿锥齿轮模具型腔的线切割加工        欧阳志喜(169)
****************
6篇论文涉及了模具结构设计、型腔与电极设计、蜗杆电极加工、注塑工艺、直齿锥齿轮模具型腔的加工。相对而言信息还是蛮丰富的!
 楼主| 发表于 2013-11-15 09:28 | 显示全部楼层
最近在思考塑料齿轮的发展方向,现在写在这里:
(1)渐开线系列的塑料齿轮,由于受材料与承载能力的限制,其几何尺寸增大的趋势将逐渐减小;
(2)微型注塑应该是一个新的方向,尤其是在量仪、手表等微型机构中,是国内值得开拓的新市场。
       我个人做过微型注塑的塑料齿轮,其技术难点有: ① 检测;②模具型腔加工(线割估计不行,化学腐蚀或者激光有可能行);③生产:主要体现在环境、分拣、拾取扥方面(采用气体吸取方式比较理想)。
(3)蜗杆斜齿轮副设计应用基本上已经普及,基于扩展齿廓+大变位设计方法基本上已经在这个领域应用比较流行。
        ①汽车用的小型驱动单元——齿轮电机市场基本上都比较普遍了;
        ②小家电领域也已经开始认识到这种传动形式。
(4)行星轮系产品的发展趋势较好,塑料齿轮或塑料粉末冶金齿轮混合的行星轮系发展前景看好!
       ① 筒状电机行业对于塑料及塑料粉末冶金混合齿轮构成的行星轮系的推广力度较大,如法国尚飞、香港瑞克斯等在这方面标准化系列化上走的比较早。
       ② 瑞士Maxon公司在行星系列化上走的较为高端。
(5)为了顺应大强度低沉本的要求,塑料螺旋锥齿轮将有一定的市场前景,如电动工具、工业电机、较大功率的家用电器中。
        ① 小的螺旋锥齿轮,估计将会采用机加工或冷滚压方式加工,成本低是一大优势。woodee在小螺旋锥齿轮的冷滚压成型加工方法做了较多的研究工作,包括齿形、建模等方面;
        ② 大的螺旋锥齿轮,采用塑料注塑成型加工将是一个不错的选择。这种齿轮将以金属支架+塑料轮齿形式出现,类似于汽车的轮胎(铝合金轮辐+橡胶轮胎),在减震、安装等方面具有一定的优势。
(6)金属颗粒+工程塑料混合的金塑合金材料值得期待,这种新型复合材料将提供材料的强度,同时采用注塑工艺方式加工实现低成本,值得期待。
        ① 在学校中有人研究,似乎还不是成功,但是思路值得借鉴;
        ② 如果这种复合材料出现,必将提供塑料齿轮的应用领域,降低粉末冶金齿轮的市场份额。
********************
以上,纯属个人思考,记在这里!
 楼主| 发表于 2013-11-15 14:20 | 显示全部楼层
2013年全国小模数齿轮技术研讨会结束了,本次研讨会整体上说应该很不错的一次研讨会,人数110多人,论文收入论文集的33篇,5篇专题报告!应该也算是数量较多的一次研讨会了!
忙了3个月,终于结束了!
谢谢大家的支持!

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