型腔類小模數齒輪的精確設計

目成

近兩年，幫幾個企業改善齒輪傳動，碰到不少型腔類（塑膠、粉末冶金、鋅合金）齒輪的設計不良導致噪音、強度等問題。
例如：


很明顯，上圖都不是好的設計、甚至是錯誤設計。不是齒形不對，就是齒根過渡不對，有的即便對了，也沒有優化參數或沒有優化齒根曲線。

對于小模數（特別是小于m0.6）少齒數的齒輪，要想做到精確設計，只掌握機械、齒輪手冊或使用Kissoft等軟件，還遠遠不夠。至少還需注意以下幾點：

• 齒頂倒圓對嚙合參數的影響
  型腔類齒輪齒頂，不可能沒倒圓。
  模數小于0.6，倒圓對滑動率、重合度的影響就比較大了，必須計算在內。
  例：
  m0.5，Z12:Z67，xn1=0.43、xn2=0.094697749，中心距18.5，齒頂倒圓0.1
  
  
  若不考慮齒頂倒圓， 滑動率為 3.067、1.689；重合度為1.4067。
  考慮了齒頂倒圓0.1，滑動率為 1.756、1.585；重合度為1.2714。
  特別要留心兩個均為少齒數的型腔類小模數齒輪副，稍不注意，重合度就會因齒頂倒圓而小于1，影響傳動的連續性。
• 中心距允差
  很多齒輪盒為塑膠制品，不同注塑條件下，尺寸有變化。
  作為這類齒輪設計，必須給出準確的尺寸允差，來限制和規范塑膠件的變動。
  中心距變動下的嚙合示意：
  
  在此例中，中心距綜合允差為+0.15/-0.1。
  刨去齒輪徑跳允差、齒頂圓允差、軸孔間隙允差后，中心距允差為+0.07/-0.03，比較合適。
• 齒輪精度
  根據驗算經驗，型腔類小模數齒輪精度不能大于10級（GB/T 10095或ISO 1328）。否則會嚴重擠壓中心距、側隙、軸孔間隙的允差空間。
• 齒根過渡曲線
  經常遇到齒根彎曲疲勞斷裂的問題，齒根強度不可等閑視之。
  推薦采用齒條刀具展成的全圓過渡曲線，最好采用插齒刀展成的橢圓過渡曲線，下圖示：
  
  并且，在最小綜合中心距情況下，要校核過渡曲線干涉：
  
• 側隙
  不僅要考慮在最小綜合中心距情況下，要留有0.05m左右的最小側隙，還要照顧到側隙太大對齒體強度的影響。
• 平衡強度
  當遇到金屬齒輪與塑膠齒輪嚙合時，應盡可能減小金屬齒厚，加大塑膠齒厚：
  
  上圖灰色為鋅合金齒輪，與之嚙合的黃色塑膠齒輪明顯加厚，加上齒根過渡曲線的考究，塑膠齒輪比根切的原設計強度至少提高40%左右。
  

至少做到以上最基本的6點，才能說，你的型腔類小模數齒輪設計是精確的。


補充內容 (2014-12-31 01:04):
帖子中舉例，大輪齒數應該是61。誤寫為67，抱歉！

極速北極光

學習了，好高深

樵薪

學習了！

duanyz

樓主是專家啊，太高深了

黑白先生

專家

奔騰九

不錯，精辟。

lngk

齒輪的使用在傳動機械設備尤其是電動機的運用上是非常有效的！

目成

對于小模數齒輪，披鋒或毛刺，對傳動影響很大：

xlf63

圖文并茂，

yhn567

看不懂，期待以后能看懂一二，大俠的帖子真是美如畫，忍不信回帖稱贊！