设计精确的双圆弧圆柱斜齿轮传动副

zengxiaodong

hyfjy 发表于 2022-11-7 19:12
把双圆弧齿廓的平行轴圆柱斜齿轮传动与几乎同参数的渐开线圆柱斜齿轮传动作了有限元分析，在同样的设置条件 ...

阅读了一下，似乎两者相差不多。这点齿面压应力差距远远不能与渗碳硬化导致的差距相比，我的意思是渗碳硬化后，齿面的承载能力提高极大!

zengxiaodong

mwp2022 发表于 2022-11-9 09:55
大师，这种齿轮的优势是什么啊？

齿轮的强度，从根本上来说是齿面接触强度！


如何提高齿面接触强度呢？有2个方向：一个是数学上寻找更好的共轭曲面，使得接触应力降低，这方面的典型例子就是圆弧齿轮；二是物理上提高齿轮材料的接触强度，这方面的具体例子是渗碳淬火磨齿。

两条路可以说是游击战和阵地战，一个是投机取巧弯道超车，一个是勤能补拙精益求精。两条路线的斗争进行了半个多世纪，目前基本上可以说是胜负已分。提高齿面硬度、提高齿面精度的方案取得了全面的胜利！

jacmwg

想了解了解这种齿形的齿轮相对常规的齿轮具备哪些特定的优势？

hyfjy

jacmwg 发表于 2022-11-10 15:26
想了解了解这种齿形的齿轮相对常规的齿轮具备哪些特定的优势？

齿根的抗弯强度，由于双圆弧齿轮是圆弧齿根，故没有根切一说，所以抗弯强度与渐开线齿轮相比具有优势，齿面接触强度，因为双圆弧齿轮的端面重合度为零，故在端面接触中，仅有一个特定的点接触，无齿面的相对滑移，不产生齿端面的摩擦力，在沿轴向，因为装配中，不允许二个齿轮互相串动，故沿轴向也没有滑移，只有类似于纯滚动，也不产生摩擦力，这样得到的结论是传动效率会比较高，目前困难的是齿轮的精加工有问题，没有成型的设备可供应，所以相提高齿轮的精度较难，只能用软齿面滚切出齿轮，因为多用于重载荷，对于提高材质的机械强度，通过热处理后的精磨这条路目前走不通。国内的情况就是如此。这类传动，似乎国外目前没有，几乎就是我国独特的一个品种，有相应的国家标准支撑。不同意见，欢迎提出。

zengxiaodong

jacmwg 发表于 2022-11-10 15:26
想了解了解这种齿形的齿轮相对常规的齿轮具备哪些特定的优势？

特定的优势就是其承载能力可以无限趋近于渐开线渗碳淬火磨齿齿轮，这是郑机所专家总结百年齿轮技术进展的综述论文里面的结论！

hyfjy

zengxiaodong 发表于 2022-11-10 14:44
齿轮的强度，从根本上来说是齿面接触强度！

我说的前提是在设计参数相当的情况下，采用同等的材料，同等的负载设置，所得到的一些结果，从统计学上说，用ANSYS进行有限元分析，在同样模数，螺旋角齿宽，外径，内径的情况下，仅是齿形不一样，如果对项目结果仅误差3% ，是没有意义的，如果超过5% 的优势，就可以考虑利用了，如果超过10% 以上，就值得进一步去研究分析，找出好的工艺方法，来实现这种接触强度，抗弯强度的明显提高了。

至于目前的困难，的确是热处理后无法磨齿精加工，所以与渐开线齿形相比，制造的困难要大得多，至于是否值得继续研究，也得根据实际情况进行权衡，不可轻易下结论。无论说行，可以大面积推广，或者说不行，一棍子打死，都不是科学的态度。毕竟一切都靠实践去检验的。
谢谢你的关注，也欢迎你对这个问题的思虑和发言。谢谢。
接触强度最重要的是接触的形式，是二个外凸齿面接触，最后总是应力较大，也就是许用负载较小，而凸凹面接触，会在较小的接触面积下得到较大的承载能力，这才是当初提出双圆弧齿形理论的一个重要的前提。从对比的结果看，（从百分比去看），因为结构的原因，抗弯强度的提高是明显的，接触强度的提高也在应该认真考虑的范围，从这个角度说，也许有一天，目前存在的问题会逐步解决，这才是极有可能的一种发展趋势。

zengxiaodong

hyfjy 发表于 2022-11-10 16:41
我说的前提是在设计参数相当的情况下，采用同等的材料，同等的负载设置，所得到的一些结果，从统计学上说 ...

费老师，我补充2点：


1、抗弯强度可以不用考虑，因为随着模数增加（齿数减少），弯曲强度会增加到很大的程度，而受限于最少齿数的情形并不多见；

2、凹凸齿面接触的应力，并不像人们想象的那样会急剧减少。具体实例是常见的渐开线内外齿轮啮合传动，其接触应力在传动比很小时确实减少幅度较大，但是在实用的传动比范围里面，齿面接触应力的减小幅度并不令人满意！

tudou

如果不是UG正版的昂贵价格，普及率要比SW这些软件要高很多

zengxiaodong

uu_sea

hyfjy 发表于 2022-11-10 16:27
齿根的抗弯强度，由于双圆弧齿轮是圆弧齿根，故没有根切一说，所以抗弯强度与渐开线齿轮相比具有优势，齿 ...

费老，对于“提高齿轮的精度较难，只能用软齿面滚切出齿轮”这一点，我认为可以考虑采用“渗碳淬火钢+热后硬刮工艺”，一般斜齿轮国标精度6级基本还是能保证的。