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基於圖解法（fǎ）的壓力機變位齒輪齒根過渡圓弧分析

2016-9-2 來（lái）源：江蘇省徐州鍛壓機床（chuáng）廠集團有限（xiàn）公司作者：田理中，榮璐，李廣娟（juān）

摘要：為了（le）分（fèn）析壓力機齒輪加（jiā）工中齒（chǐ）根圓弧過渡曲（qǔ）線形狀對齒輪（lún）齧合的影響，通過圖解法得出齒輪齒形，模擬（nǐ）該（gāi）齒形（xíng）傳動時的齧合狀態並檢查幹涉。提出齒輪傳動設計（jì）時的注意事項和解決方法。

關鍵詞：壓力機；齒輪（lún）加工（gōng）；齒根（gēn）圓弧（hú）；圖解法

齒輪是機械壓力機裏最（zuì）重要的零（líng）件之一，起著傳遞動力、降低轉速、增大（dà）扭矩的作用。壓力機工作時，齒麵（miàn）齧（niè）合處受到強力衝擊（jī），在達到公稱力時所受（shòu）衝擊力最大。輪齒的彎曲強度是衡量齒輪性能的一個（gè）重要參數，齒輪是否發生彎曲變形和輪齒折斷等失效很大（dà）程度上與齒輪的彎曲強度有關。從輪齒的受力情況來看，輪齒齒根為傳動中（zhōng）應力最集中的位置，GB／rI’3480中也（yě）規定了以齒根部位左右兩（liǎng）過渡曲線與（yǔ）300切線相切點的截麵作（zuò）為危險截麵進（jìn）行計算。準確（què）分析齒根過渡曲線輪廓可以更好地核（hé）算齒輪強度，檢查齒輪齧合運轉中的幹涉，優化齒輪傳動的（de）齧合性能。

1、開式單點（diǎn）壓力機齒輪傳動係統存在的問題

由於傳動結構限製和工作空（kōng）間需要，開式單點壓（yā）力機的體積非常有（yǒu）限。為實（shí）現滑塊設計的衝裁次數，壓力（lì）機傳動（dòng）係統就必須保持一定的傳（chuán）動（dòng）比。開式單點壓（yā）力機大多數為（wéi）兩級傳動，第一（yī）級（jí）為帶傳動，由電機傳至飛輪。壓力機的一個工作周期裏大部分的時（shí）間為（wéi）空轉，為了降低電機功率（lǜ）在（zài）係統（tǒng）中設置了飛輪（lún）。電機帶動飛輪旋轉（zhuǎn），飛輪旋轉時儲存能量，衝裁時釋放一部分能量，空轉時（shí）補充能（néng）量。所以（yǐ）飛輪必須保證一定轉速（sù），還要考慮結構（gòu）尺寸分配給飛（fēi）輪一部分傳動比。其餘的傳（chuán）動比分配給齒輪傳動（dòng），采用單（dān）級傳動此級齒輪的傳動比就相對較大。為了保證彎曲強度，齒輪的（de）模數不（bú）能太小。在保證外形尺寸的前提下，大齒輪齒數不會太多，為了保證傳動比就導（dǎo）致小齒輪齒（chǐ）數變少，齒數少於一定數值時便會產（chǎn）生根切。為避（bì）免加工時出現根切現象，設計時就需（xū）采用大變位係數。采用大變位時會產生一些問題（tí），加工中最顯而易見的就是齒頂厚度減薄。在漸開線齒廓以（yǐ）下，聯接漸開線和齒（chǐ）根圓的過渡曲線在整個（gè）齒形中所占的比（bǐ）例也會（huì）增加。這一段曲線的正確計算分解對（duì）提高壓力機傳動性能，降（jiàng）低噪聲和振動都有重要的參考意義。

2、圖解法分析壓力機齒輪的齒（chǐ）根過渡曲線

我公司開式單點（diǎn）壓力機的齒輪大部分是由滾齒機加工而來的，滾齒機的滾刀（dāo）屬（shǔ）於齒條刀具，加工方法屬於展成法（fǎ）。滾齒機加工出齒輪的（de）齒廓三段曲（qǔ）線由滾刀刀刃的各部（bù）分（fèn）切出，漸開（kāi）線起始圓以上為滾刀直（zhí）刃所包絡形成，齒根處為滾刀（dāo）刀頂橫刃（rèn）形成的圓弧，連接（jiē）這兩段（duàn）直線的部（bù）分為齒根過渡（dù）曲線。齒根過渡曲線由刀頂圓弧角展成的過程中切出（chū），當齒輪變位量為正時，這段曲線為延伸漸（jiàn）開線的等距曲線。

以我公司1600kN開式（shì）單點壓力機齒輪（lún）軸（zhóu）為例，小齒輪齒數13，模數12，為避免根切，使用大變位量0．5。繪製齒根過渡曲線計算（suàn）圖解如圖1所示。

圖l齒根過度曲線計算（suàn）圖解

由圖可知，當（dāng）變（biàn）位量為正時，滾刀基準線在齒輪分（fèn）度圓（yuán）之（zhī）上，延伸漸（jiàn）開線為滾刀刀頂圓弧的圓心的運動軌跡。齒根過渡曲線為延伸漸開線以刀尖圓弧為半徑的等（děng）距（jù）線。刀頂圓弧的圓心到滾刀齒槽的純滾（gǔn）點的長（zhǎng）度和位置由變位係數決定，當變位係數確定時此段線段也就確定下來了。此段線段相對位置和線段長（zhǎng）度保持不變，這樣可以當成剛體連接（jiē）。從（cóng）分（fèn）度圓和（hé）延伸漸開線上的對應點（diǎn）連線上取等距點，這個過程為此圖解法的畫法關鍵，也是齧合的基本原理，即為共軛齒廓（kuò）接觸點的法線應當通過齧（niè）合節點。

3、過渡曲線幹涉及解決

隨著對壓力機（jī）傳動精度要求的不斷提高（gāo），硬齒麵齒輪（lún）成為壓力機傳動係統的發展趨勢。硬齒麵的最終工序以磨（mó）齒為（wéi）主（zhǔ），磨齒加工可有效（xiào）提（tí）高齒輪加工精度、齒（chǐ）麵粗糙度，對提（tí）高齒輪的接（jiē）觸彎曲（qǔ）強度和傳動精度有重要影響，其中成形磨（mó）齒機應用最為廣泛。成形磨齒（chǐ）法的原理是（shì）由金剛石輪按照齒槽形狀修磨砂輪至尺寸（cùn）一致，再由砂輪磨出漸開線齒形。當齒數較少或變位量較大時，漸開線起始點在齒根圓之上。成形磨齒機（jī）對模擬滾刀（dāo）形成的齒根（gēn）齒形（xíng）沒有通用的解決方法，當前對齒根過渡（dù）曲線最常用的處理方法為從漸開線起始點做向心線，再用圓弧（hú）與齒根圓（yuán）連接。少數情況下這種齒形在齒輪齧合的（de）過程（chéng）中會出現配對齒輪與直線段（duàn）產生幹涉，如圖2所示。這種幹涉會導致（zhì）齧合過程中傳動比不恒定（dìng），甚至引起齧合噪聲、振動。為了避免（miǎn）此類問題的（de）發生，在（zài）齒輪設計（jì）時應當進行過渡曲線幹涉計算，校核齒輪工作齒（chǐ）廓的邊（biān）界點和齒廓上漸開線（xiàn）起始點的位置，若前者的（de）位置超過後者則需（xū）采用（yòng）修緣處理（lǐ）或者（zhě）重（chóng）新（xīn）選擇齒輪參數（shù）：

圖2齒根過度曲線十涉

4、結論

不同（tóng）型號的壓力機使用的（de）傳動係統各不相同，模（mó）數、齒數、變位等齒部參數的變化都會影響齒廓（kuò）形狀，使用不（bú）同的加工方法得到的齒廓也不一（yī）樣。很多企（qǐ）業已經開始使用三維軟件模（mó）型和有限元（yuán）分析技術計算齒輪的強度和應力分布，使用（yòng）運動仿真來檢驗齒（chǐ）輪齧合的幹涉。根據具體參數和加工（gōng）方法精確地計算模擬出（chū）齒形，對壓力機設計過程中傳動係統的強度（dù）、可靠性計算，壓力機生產使用中出現問題的解決和產品結構優化升級都有重（chóng）要的參考意義。

參考文獻：

【1】陳大先．機械設計手冊【M】．北京：化學工業出（chū）版社，2008．

【2】何曉華，陳兵（bīng）奎．齒條形刀具對齒輪彎曲疲勞強度的影響分析【J】．機械傳動，20ll，35(7)：58—61．

【3】國太勇，梁迎春，黎文勇澌（sī）開線齒輪齒根（gēn）過渡曲線形狀優化設計m．機械傳動，1996，20(1)：21—22．

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