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怎么做好齿轮之齿轮设计
怎样才能做出好的齿轮产品?齿轮工业的发展方向是什么?首先,齿轮设计的原则应该改变。早期国内机械工业的设计思想是“担心强度不足”,受到材料和加工工艺的制约。
发布日期:2020 - 07 - 08 10:39:01

怎样才能做出好的齿轮产品?齿轮工业的发展方向是什么?首先,齿轮设计的原则应该改变。早期国内机械工业的设计思想是“担心强度不足”,受到材料和加工工艺的制约。设计的产品又笨又重,浪费了大量资源。例如,在设计齿轮箱齿轮时,应尽量选择较大的模数,以满足特殊工况下的过载要求。

然后,通过对国内外先进水平的比较,我们发现“保证在使用期内不坏”的原则进行设计,可以节省大量相关资源。我在早期发现了很多公司的齿轮图纸,很明显它是用在有很一般要求1的场合,但它的精度等级是5级以上。这是一种浪费,需要纠正过来。

齿轮设计

目前的制造工艺水平已今非昔比。如果按照原来的思路设计,会固化自己的思维,造成重复劳动和无效劳动,大大增加相关成本。设计必须有精益求精的理念。目前,国内齿轮产品图大多采用通用的设计方法,没有细化的设计理念。真正的精细化设计是充分考虑产品本身的应用,并有意识地控制一定的精度指标。众所周知,判断齿轮副精度的公差有三组:运动精度误差、运动平稳性误差和载荷分布均匀性误差。真正的精细设计应该是为每个项目合理选择不同的公差等级。

在保证齿轮和使用寿命的前提下,尽可能减小齿轮的质量和转动惯量,从而减轻设备的总重量,便于换挡操作。通常通过改变齿轮的结构,如将齿轮加工成腹板或孔板式,实现齿轮的重量减轻,同时提高功率密度。

齿轮箱是典型的弹性结构系统。它在轴承动载荷作用下产生振动和辐射噪声。因此,合理设计箱体的结构和振动特性有助于降低齿轮系统的噪声。例如,以箱体薄壁振动最小为目标进行设计时,以频率约束、应力约束、几何约束等为约束条件,将箱体壁在动态激励下的振动最小化,达到降低噪声辐射的目的。另外,在箱体结构的设计中,应注意保证支座与箱体支点之间的结构连接具有足够的刚度,以减少系统振动。对于面积较大的薄壁结构,应设置加强筋,以降低振动噪声的振幅。

对于高精度齿轮,齿轮的修形程度有时决定着整个传动系统的设计水平。目前的齿轮齿面修形曲线大多是根据以往的经验,或是与同类产品相比较进行仿制。同一宏观尺寸的两对齿轮副,其齿面修形参数不同,会造成使用寿命的巨大差异。

实际的成形曲线不是设计出来的,而是需要测试的。大型外国公司已将修改后的产品参数一般都是保密的,并投入大量资源进行开发。目前,这方面的工作还有很大差距。

齿轮设计必须充分考虑过程。由于齿轮产品的特殊性,在设计中必须考虑粗加工、加工、热处理和检验等因素的影响。制造试验一体化可以优化材料和工艺,定量评价,辅助决策,提高产品的功率密度。特别是对于弧齿锥齿轮,由于刀具是非标准设计的,同一系列刀具应尽量推广和系列化。另外,在设计齿轮时,也要考虑热处理变形的影响,如不要使齿尖过于锋利,且齿根尽量不留未切割的材料,尽量不要使用过薄的结构等。

齿轮性能的实现还需要高质量的合适材料。对于齿轮钢,从强度角度考虑,应尽量减少钢的内部缺陷,以减少裂纹形成的机会;提高钢的质量,以增强抗裂纹形成和扩展的能力。最终达到了提高齿轮疲劳强度和寿命的目的。因此,齿轮产品设计人员必须了解齿轮的制造工艺,否则会精疲力竭。

为了降低噪声,钢制齿轮轴承的齿面可以进行渗硫或镀铜处理。齿面硫化的目的是降低齿面摩擦系数。为了提高齿轮的接触精度,在涡轮齿轮上采用了齿面镀铜。齿轮热处理对噪音也有影响。例如,齿轮淬火后衰减性能恶化,噪声增加3-4dB。因此,对强度和磨损性能要求不高的齿轮不需要淬火。对于润滑油和加油方式的影响,一般认为,随着油量和油粘度的增加,噪声变小。这是因为润滑油具有阻尼作用,可以防止啮合齿面之间的直接接触。采用油浴润滑时,由于油面高度不同,齿轮噪声也不同,即不同的齿轮箱有不同的最佳油位。

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关键字: 齿轮设计
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