圆弧齿轮的理论基础是错误的！！！

zengxiaodong

zengxiaodong 发表于 2023-2-25 08:14
萨本佶先生的证明过程，倒是真的有实例精确符合
这是迄今为止人类找到的最完美齿轮啮合传动————渐开线 ...

内啮合蜗杆蜗杆传动进行LTCA分析，可以计算出啮合传动效率、油膜厚度等等。


单头蜗杆就可以达到95%以上的效率，线速度达到10米每秒时，油膜厚度竟然可达3μm以上，这已经是完全的流体动力润滑了

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萨本佶所著《高速齿轮传动设计》第八章中，也证明了圆弧齿轮传动易于形成流体动压油膜，这部分内容也只能说是勉强可信。


其结论是，圆弧齿轮传动油膜厚度很容易达到渐开线齿轮传动的5~10倍！

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温诗铸院士应该不会那样计算圆弧齿轮传动的油膜厚度吧。




计算流体动压油膜的模型二维雷诺方程有个前提，那就是无限长滚子在无限平面上滚动。很显然，圆弧齿轮传动微弧接触，并不符合无限长滚子的假定。

因此，圆弧齿轮传动流体动压油膜厚度的计算，理应采用更精确的椭圆点接触模型！

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所以说“圆弧齿轮传动油膜厚度是渐开线齿轮传动的5~10倍！”这个结论恐怕也是太乐观了。

如果按照椭圆点接触模型来重新计算油膜厚度的话，圆弧齿轮传动的油膜厚度未必一定比渐开线齿轮传动的油膜厚，我的这个猜想决不是空穴来风。

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我为什么说圆弧齿轮是神经错乱的产物呢？这是有缘由的。

美国人威尔哈珀在上世纪20年代发明的圆弧齿轮是法面圆弧齿形，理论上是线接触，但实际上一定要加工成点接触，否则由于制造安装的误差，会出现干涉啮合的现象；

而苏联人诺维科夫在上世纪50年代发明的圆弧齿轮是端面圆弧齿廓，理论上就是点接触，而且由于端面圆弧齿形的滚刀难以准确制造和准确检测，因此，都是制造成法面圆弧齿廓的滚刀来加工。

这就是说，上述2种圆弧齿轮只有理论上的差别，而实际上是一样的，这也是圆弧齿轮最后命名为W-N齿轮的原因。

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在一个封闭的系统里面，没有争论和竞争，所以往往会出现畸形的结果。

苏联的圆弧齿轮就是典型的实例，一窝蜂人人都说圆弧齿轮好，不同的意见根本就不能发表，形成恶性循环————不行也行！

相反，综观西方齿轮界，根本就不可能出现一边倒的挺或者砸圆弧齿轮传动，相对而言，要客观公正得多，发表的实际测试数据也可信得多，这就是良性循环，且能够及时纠偏。

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类似于圆弧齿轮传动，还有一个例子也是费了很多功夫指望通过齿形优选来提高承载能力，那就是圆柱蜗杆传动。

ZA、ZN、ZI、ZK、ZC等等齿形的蜗杆可谓是不一而足，都宣称承载能力提高多少多少倍，尤其是ZC蜗杆，其实也是圆弧齿形，更是被吹得神乎其神，显得很神秘高深。

其实，上述各种齿形，承载能力不可能有本质的区别，最最有效的提高蜗杆蜗轮副承载能力的措施有2点：一是渗碳淬火磨齿蜗杆，这是提高精度；二是蜗轮用离心铸造锡青铜，精密滚齿（修形滚刀滚齿）。

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就蜗杆传动技术领域而言，基本上可以说不能磨齿的蜗杆类型都将淘汰！

甚至不限于圆柱蜗杆，即使是环面蜗杆也是如此。更进一步，比较各种可以磨齿的蜗杆类型，则是易于实现高精度磨齿的蜗杆又更有优势会优先发展。

从这个角度而言，圆弧齿轮如果不能实现低成本高精度的磨齿，无疑是与现代齿轮技术的发展趋势格格不入的。

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蜗轮蜗杆传动还有一个特殊之处，那就是啮合齿面之间相对滑动速度很大，这个与普通的齿轮传动很不同（准双曲面与此有些类似），因此，蜗轮蜗杆不是追求硬齿面与硬齿面啮合接触，而是极力追求硬齿面（蜗杆）与软齿面（蜗轮）啮合，而且其中的软齿面蜗轮还最好要使用减摩的锡青铜材料。

从蜗轮蜗杆的特点可见，磨合是比较重要的一个工艺环节，如果进行了仔细的磨合，实现了理想的接触情况，蜗轮蜗杆传动才有优良的承载性能。

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蜗轮蜗杆由于齿面相对滑动速度很高，所以导致摩擦损失较大，也就是传动效率比较低；但是，另外一个方面，滑动速度大也就意味着磨损量大，也就是使用初期易于磨合。

而圆弧齿轮传动号称啮合齿面之间相对近乎纯滚动，其齿面之间相对滑动速度比渐开线齿轮传动还低，也因此号称传动效率很高，假设这两个“号称”都是对的，那么就意味着齿轮的磨损很少，再加上圆弧齿轮齿面材料的硬度远比蜗轮高得多，这样的话磨合期就会非常非常长————甚至磨合期比使用寿命还长，那么，靠磨合而形成线接触岂不是成了浮云？