型腔类小模数齿轮的精确设计

woodee

近两年，帮几个企业改善齿轮传动，碰到不少型腔类（塑胶、粉末冶金、锌合金）齿轮的设计不良导致噪音、强度等问题。
例如：


很明显，上图都不是好的设计、甚至是错误设计。不是齿形不对，就是齿根过渡不对，有的即便对了，也没有优化参数或没有优化齿根曲线。

对于小模数（特别是小于m0.6）少齿数的齿轮，要想做到精确设计，只掌握机械、齿轮手册或使用Kissoft等软件，还远远不够。至少还需注意以下几点：

• 齿顶倒圆对啮合参数的影响
  型腔类齿轮齿顶，不可能没倒圆。
  模数小于0.6，倒圆对滑动率、重合度的影响就比较大了，必须计算在内。
  例：
  m0.5，Z12:Z61，xn1=0.43、xn2=0.094697749，中心距18.5，齿顶倒圆0.1
  
  
  若不考虑齿顶倒圆， 滑动率为 3.067、1.689；重合度为1.4067。
  考虑了齿顶倒圆0.1，滑动率为 1.756、1.585；重合度为1.2714。
  特别要留心两个均为少齿数的型腔类小模数齿轮副，稍不注意，重合度就会因齿顶倒圆而小于1，影响传动的连续性。
• 中心距允差
  很多齿轮盒为塑胶制品，不同注塑条件下，尺寸有变化。
  作为这类齿轮设计，必须给出准确的尺寸允差，来限制和规范塑胶件的变动。
  中心距变动下的啮合示意：
  
  在此例中，中心距综合允差为+0.15/-0.1。
  刨去齿轮径跳允差、齿顶圆允差、轴孔间隙允差后，中心距允差为+0.07/-0.03，比较合适。
• 齿轮精度
  根据验算经验，型腔类小模数齿轮精度不能大于10级（GB/T 10095或ISO 1328）。否则会严重挤压中心距、侧隙、轴孔间隙的允差空间。
• 齿根过渡曲线
  经常遇到齿根弯曲疲劳断裂的问题，齿根强度不可等闲视之。
  推荐采用齿条刀具展成的全圆过渡曲线，最好采用插齿刀展成的椭圆过渡曲线，下图示：
  
  并且，在最小综合中心距情况下，要校核过渡曲线干涉：
  
• 侧隙
  不仅要考虑在最小综合中心距情况下，要留有0.05m左右的最小侧隙，还要照顾到侧隙太大对齿体强度的影响。
• 平衡强度
  当遇到金属齿轮与塑胶齿轮啮合时，应尽可能减小金属齿厚，加大塑胶齿厚：
  
  上图灰色为锌合金齿轮，与之啮合的黄色塑胶齿轮明显加厚，加上齿根过渡曲线的考究，塑胶齿轮比根切的原设计强度至少提高40%左右。
  

至少做到以上最基本的6点，才能说，你的型腔类小模数齿轮设计是精确的。

CVT

受教了，多学习学习

woodee

昨天匆匆写完，今打开才发现，题目居然少了齿轮二字！

qdtruck

齿轮参数对不起来。标准中心距是19.25.,按18.5，变位系数负很多。

fuguangyi

你给的数据能做出齿轮？Z12  Z67  M0.5  A=8.5

fuguangyi

Z12 Z67 M0.5 未变位中心距距=19.75，怎么小的模数，变动量太大了，你给的参数不对

woodee

qdtruck 发表于 2014-12-30 17:51

                               
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齿轮参数对不起来。标准中心距是19.25.,按18.5，变位系数负很多。

谢谢您的细心！
大齿数应该是61，随手写错了。
谢谢更正！

hyfjy

WOODEE先生针对一般齿轮行业的不同种类存在的共性问题做出了相当好的努力，为我国民营企业在齿轮行业立足，扎根，发展壮大做出了相当的努力，所提的问题，实际上是各类齿轮行业都或多或少存在的理论缺失，故生产上会有各种“胎里带”的毛病，有的严重影响寿命，有的严重影响噪音，有的严重影响产品的质量，这类问题，都与纯理论密切相关，只有重视理论上的正确，才能指导起码的生产。而用正确的方式进行设计，生产，还有许多路要走。
这是相当不错的一贴，没有惊天动地，然而将使众多人收益。
科技是生产力，这永远是一个基本的原理。不管你信不信。

xxjjqq414

woodee的帖子一直关注着，内容很实在，也学习了很多。比那些自以为“搞齿轮的”专家整天说的云里雾里，玄乎玄乎的要靠谱多了。

woodee

hyfjy 发表于 2014-12-31 08:51

                               
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WOODEE先生针对一般齿轮行业的不同种类存在的共性问题做出了相当好的努力，为我国民营企业在齿轮行业立足， ...

谢谢老费鼓励！
我这写的，都是在实际问题解决过程中不得不面对的问题。
拿出来跟大家交流，相互砥砺。
少齿数的齿轮传动，其实问题还很多。希望大家努力，弄出些规律性的东西，更好把握设计。