998談齒輪之基本概念篇（一）

蒼狼大地 · 發表于 2015-12-26 15:04:06

本帖最后由蒼狼大地于 2015-12-26 15:12 編輯

   從2008年以來一直在論壇潛水，跟著998大俠學習了大量東西，開闊了眼界。但因為998大俠文字實在太多（主題帖+回復帖及相關帖子，差不多>900萬字），涉及的內容也非常廣泛，而且散落各處，包括主題帖、答復、點評。。。看到這些寶藏很多人都無緣看到實在心疼。
   秉承998大俠勸學的思想，我也收集、整理了一些998大俠關于某些主題的真知灼見，貼出來跟各位分享，大家共同進步。
   若有什么不合適（如侵犯版權等問題@2266998 ），請反饋，我會刪除。或者大俠以及各位朋友想更深入討論相關問題，非常歡迎，但我只負責默默潛水學習，并更新主題帖。
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一、齒輪學習指導
      — 玩齒輪的體會：
               ☆ 首先懂材料，要特通，不是說我懂一些，要全懂，材料不通，玩不了，舉例說，進口某東西，在米國用的也沒有毛病，到中國來，夏天好好的，到冬天就很快完蛋了，這就是當初買東西的家伙不很懂，
               ☆ 懂材料以后，就是齒輪設計，這里說的設計，不是說你會那個齒輪幾何圖形設計，是牽涉制作的設計，比如你要磨齒，要某個精度，就要協調制造部門，考慮怎么個工藝過程，你說，我只管設計，制造不管，好了，你設計的齒輪就不能用，或者壽命很短，
               ☆ 玩齒輪，對計算機要求很低，這個跟玩大結構還不一樣，玩齒輪，可以不要計算機，完全甩開計算機都沒問題，
               ☆ 你說玩齒輪了，必須玩特殊齒輪才有利潤，設計者才有活路，玩一般齒輪，只能湊合吃飯，
               ☆ 玩到一個水平，必須會玩大的齒輪床子，那才代表你真正懂齒輪了，理解齒輪了，
      — 做齒輪項目的全流程：
               ☆ 玩嚙合，實際是玩理論，沒有嚙合原理，就沒有實際東西。隨便想是沒有實際價值的。
               ☆ 嚙合通了后，就知道怎么加工？怎么使用？這是自然過程，從小箱子就逐步開始玩大箱子，玩高精度的箱子，不斷進階提升。
               ☆ 最終就玩齒輪機床了。這是一個連貫的過程，不可能省略什么東西，你也肯定走這個過程，必須循序漸進，不能跨越式發展。
               ☆ 設計各種減速機，小的，中型的，重載的，逐步玩大的，自己帶項目的時候，就必須全懂。因此自己必須學習，不學不行，不學習，項目就擱淺了，你停就整個項目停了。學習螺傘就是帶項目時學的，學習以后編寫的計算程序，純粹手編的，數千行的計算。
               ☆ 加工中，還要與南高齒，西飛、哈飛等廠家協調各種數據，包括齒面處理，因為你經過所有的加工過程，就全懂了，也見到行業最頂頭的那個家伙了，
               ☆ 再下來，就是玩特殊的東西了，比如有干磨時間要求的，耐高溫要求的，各種載荷要求的，要監控各種數據的，數據還要抗干擾傳輸等等，你就都玩過了，這是一個技術過程，一般家伙一輩子沒有這個過程，沒有走到最后，你玩的越多，人家拿過來的東西也越多，就玩的更多，
               ☆ 再下來，就是玩大床子了，因為那東西沒法加工，誰都沒有，你就得給人家設計大床子，你要懂大轉臺，驅動，轉臺與滑臂的函數關系，坐標變換，精度的合成控制，還有壓力潤滑，多頭泵，轉臺的浮起量，油膜的剛度，等等，等等亂七八糟的問題，算一大本，拿著，什么數據都齊全的，做項目匯報，見大老板，你再開價，

1.1 學習的內容
      — 齒輪，實際玩的是個數學，在數學上玩不通的，就沒有必要再理論，
      — 齒輪箱，看似千差萬別，但原理是類似的，根本就是數學與材料，除去這倆東西就沒有了，數學不行，玩不了齒輪，材料不全精通，也玩不了齒輪，
      — 齒輪漸開線，看李特文的齒輪手冊，那里有基圓漸開線的展開方程式，非常詳細，玩齒輪，那書要通讀。作為李特文的書，見到就都得讀。但你假如就想了解齒輪，讀第一本就可以，假如學習計算這些東西，就都要通讀，
      — 論壇上的書多的很，我都沒有全讀過，包括李特文的齒輪，德國米國的凸輪設計，還要液壓資料，隨便讀點，深得都大的不得了，沒必要開什么書單，我談過背新概念四本，你背了？背過，英語就過關了，到外資起碼2萬薪水
      — 齒面輪廓，不是那種畫幾個圓圈的方式，你沒有齒面輪廓怎么計算應力有多大？沒有這個輪廓，用有限元分析什么？
      — 我用有限元做齒輪計算，是有了具體的對象，初步計算都好了，確定可以用了，計算那個嚙合區域的最大應力用的，是個計算的輔助手段，
      — 再琢磨齒根曲線，有多種，與加工方式還有關，再琢磨齒面輪廓修正，琢磨一下，
      — 鬼子設計東西，一般有針對性，還是我們說的基礎東西比我們扎實。設計一個東西要體會其內在的真諦，沒有體會這個，就玩不好，玩的基本是表皮東西
      — 對與減速機，需要學會完全三維模擬，熱變形計算分析，每個部位的變形量要能夠計算出來，包括熱狀態下的齒面嚙合，熱變形下嚙合點的偏移，還要軸承壓扁對于嚙合的影響，所有這些，阿拉都可以計算出來，可以給大型的機構專門玩這個，并且說的明白。玩齒輪箱，一定要玩到最基礎層面，否則，半吊子，什么都不是，既不能玩大的，也不能玩小的，因為不懂，
      — 畫齒輪，要從基圓漸開線開始看，看漸開線數學方程式，看懂了，就不會錯了，哈，就是最基礎的理論，誰都得這么學，沒有學到這個基礎層面，隨便看看，過幾天就都忘了，我也一樣，必須一次學懂了，再就不忘了
      — 看李特文的書，要先懂矩陣和向量代數。要有一定的運動學知識和足夠的空間想象力。最后，你還得見過齒輪的加工過程。因為不是李特文之類，自己去想非常吃力。估計夠你看至少半年了。可以先看看DIN3960,別被學校的教科書思維定勢了
      — 玩齒輪只能硬念基礎數學，并且要完全念通，不能含糊，一含糊全蝦米，數學這東西一點都不能混，懂就是懂，通了就懂所有齒輪，就厲害了，因為懂的家伙現在特別少，非常稀少，
      — 多讀GE和NASA的相關資料。看GE設計的一些機械零件，真是贊嘆的不行。有時候，弄到人家一套系統工藝，反復琢磨，需要讀好多遍，才能徹底理解了，人家設計一個東西的深度，是幾代家伙積累并傳承下來的，一個公司，最終倒閉，也要歷經20年，慢慢才會倒閉，倒閉也不是一件容易的事情

1.2 需要學習到的程度：
      — 玩齒輪箱，你會設計這東西嗎？會計算箱體嗎？知道齒輪是怎么損壞的嗎？看幾張照片，損壞的齒輪箱，你是否可以立即就明白無誤地告訴人家，到底發生什么了？他那個箱子是怎么損壞的？
      — 人家有時問俺，啥叫生根？我說，生根就是把巴西的礦石一直玩成齒輪，還知道修正齒面，這就是生根，你生根了，誰都不能撼動你，無論是誰，
      — 玩過一個大的齒圈，里面是滾動滑道，外面是齒，有多少敢玩的？敢玩的，說說你準備怎么玩？大致談談你的工藝過程，你承包這個，有多少壽命？怎么計算的？
      — 齒輪公司的面試：桌子上擺一大堆齒輪，讓你自己看，你說這是啥？有些齒輪損壞了，問你為啥？
      — 搞齒輪床子，第一要特懂齒輪，而且是理論層面的東西，知道怎么成型怎么修正，如何處理加工誤差，這之后就是懂床子結構，比如大型工作臺，多頭泵，提升臂與滑枕，運動與速比關系，控制系統，你對這些都很懂，就行了
      — 幾十歲，搞了幾十年齒輪，對高變位，角變位什么關系都沒有概念，不知道怎么變的，設計齒輪箱的，對傘齒輪完全沒有概念，別人幫助你是對某些細節的幫助，但不能讓別人把本該屬于你的活給干了
      — 技術的衰敗非常厲害。十年前你看談的是什么話題？大家談的是齒輪修型，表面硬化層的處理，你再看今天談什么？是談怎么畫齒輪，怎么區分齒輪與鏈輪，什么是變位？什么是齒輪中心距，

1.3 學習的態度和方式：
      — 學習就是一個過程，一塊一塊地積累，最后整個東西都懂了，就沒有人玩的過你，但你必須先經歷這個過程，沒有過程，什么都不懂，就怎么玩都不行
      — 多去現場，多處理實際問題，再結合理論知識，自己能設計各種齒輪，能安排加工，能設計齒輪機床，能處理齒輪的實際問題，玩齒輪就算基本過關，在行業就可以生存下去，國內工程師往往是缺一部分，
      — 多努力，肯定沒錯，有問題，能詳細描述出來，就不錯，大家分析，你就大概知道怎么了，機械的東西，沒有神秘的，都擺在桌子上，誰看了都會懂的，沒有誰是超過他人的高人，都是學習過來的，所有人都如此
      — 能把現有齒輪壽命提高10%，就是研發，在10%的基礎上分析材料，改進材料，再提高10%，就是大研發，你讓誰去玩？誰都不玩？
      — 在不同階段，玩的東西是不一樣的，認識也是不一樣的。隨著玩的東西深入，理解在不斷擴大、加深。

二、齒輪行業應用

2.0 概況：
      — 風力發電，要求高可靠性，高壽命，對于冶煉一路下來的流程非常嚴格，一旦齒輪有問題，要下塔檢修，損失巨大，
      — 石油開采，是一個高的綜合要求，因為行業利潤大，不在乎其它東西，你就給人家玩好了，價格好商量，
      — 水泥行業，設備就在地面上，只是沖擊負荷非常大，壽命只要求一定期限，比如一個或兩個檢修期，在檢修期壽命合理就可以，其它就是要控制成本，不能貴了，
      — 大的回轉窯齒圈，要耐磨性高，你怎么處理齒面硬度，比人家壽命長，這就是你賣點，
      — 大磨機的齒輪，怎么解決高沖擊條件下的輪齒強度，尤其是沖擊疲勞強度，把人家侃服了，你東西就賣出去了，
      — 綜合玩齒輪的廠家，一定要有一個對齒輪特別熟悉的家伙，表現就是可以侃的頭頭是道，侃服了甲方，對人家特殊要求有應當措施，

2.1 機器人行業：
      — 大型機器人以行星、少齒差為多，小型以諧波為多，諧波是少齒差的一類，但體積可以更小，重量更輕，
      — 瑞士，米國、德國，日本的產品都不錯，臺灣的稍微遜色一些，國內有生產，廠家也多，但精度與壽命有一定差距，
      — 高速的，大載荷的，長期工作制的機器人，主要是用國外的產品，不重要的線的機器人，也有國產減速機，
      — 國內玩工業機器人減速機比韓國和臺灣早，質量一直無法提高，綜合問題，難以追上德國

2.2 鋼鐵行業：
      — 齒輪傳動伴隨整個鋼鐵行業的流程，從開采到破碎、篩分，大皮帶的傳動，到燒結、球團，再到煉鐵、煉鋼，連鑄，到軋鋼，都有，
      — 精度也不同，最高精度大概就是高速線材精軋機的齒輪箱了，國內是西飛與哈飛制造，
      — 說大型的，就是大熱帶上的齒輪箱，比如飛剪，軋機齒輪箱。都在幾千千瓦，有些接近萬千瓦，
      — 國內制造分幾部分，一類是大的、普通精度的，主要是各重型機械廠，比如以前的‘八大金剛’，后起的有些大型冶金機械廠。高級精度的，主要是飛機制造廠制造，次高的有南高齒等，現在南高齒買了新設備，水平也上來了，許多年前，阿拉設計預精軋機的時候，南高齒只能制造這個，精軋機還不行，
航空、航天的設備非常好，基本就是米國的‘常規高級水平’，哈飛現在玩高線精軋，有115-120米的水平，不比世界落后許多，有點差距，不大。其它重機廠玩重型設備的加工能力是夠的，受原料限制，與國外有距離
      — 阿拉給一些大單位專門設計非標的大齒輪箱，比如大飛剪的齒輪箱，精度可以到預精軋，因為精軋機都是買，一般不設計，也給他們提供技術支持，包括齒輪坯料的各種問題，各種大型減速機損壞分析，提供技術分析報告，對特殊疑難問題，組織技術論證，包括齒輪整個制造流程，故障分析

三、各國齒輪技術

3.1. 美國
      — 美國大型機械制造企業是設計、制造一體化的，并且以需求為導向
               ☆ 如要加工一個典型東西，但沒有設備，他會去先設計、制造了那個加工設備，再干你的零件，看似虧了，實際不是，因為從那以后，全世界的零件就只有他一個國家加工，別人沒有份了，全世界的利潤都是他的了，
               ☆ 說回具體設計與加工，比如我是設計師，要加工大的面齒輪，我要搞清的是那東西的數學模型，刀具與工作臺怎么配合就有阿拉要的那個精度，有具體畫圖的，俺說怎么畫，他們就怎么畫，不必完全知道我要玩什么，他們一輩子就給人家畫圖，也樂呵呵的，到老了，也非常專業，
               ☆ 具體到工作臺的‘浮起量’，我可以叫多頭泵的廠子過來一起探討，而工作臺需要拼裝時，叫生產廠過來協調，
               ☆ 所有對象都搞定以后，寫一本‘裝配說明’，可能我對某一個公差吃不準，沒關系，寫出來阿拉要什么性能，比如阻力多大，運動精度多大，效率多高，都寫清楚了，這就是‘設計圖’，就可以給制造廠了，
               ☆ 制造廠拿到你的圖，會分析一下，比如你要的精度，他會去比較以往的‘數據庫’，以前是縮微膠片，把大盒子抱過來，比較以前是怎么做的？他會給你添上你沒有的‘公差’，這個不必你費心，添好以后會書面通知你，你有異議，再告訴他們，沒有意見，就加工了，這就是制造，
      — 設計者對設計的產品是‘懂的的’，設計水平高，無論俄國，德國、小鼻子，現階段玩工業，都不具備這個水平。我國采用全盤的“俄式體制”，設計和制造分離，設計不懂制造，制造不懂設計，最終不行了。
      — 米國人字齒輪，許多都沒有中間的空刀槽，GE設計的齒輪，10齒以下的很多，從來沒有捉摸過為什么？
      — 輪邊減速機，有幾個種類，最初是GE的，特點就是‘齒輪修型’舉世無雙，最高水平了，誰的壽命都不如GE，你拆開那東西，擺桌子上，琢磨很久，都覺得設計那東西的太厲害了，現在還有歐洲系的，總體不如GE
      — NASA的資料，尤其機械方面的資料，精品非常多，其殼體計算，結構計算，齒輪，尤其特殊齒輪計算，都是精品，要仔細研讀，俺沒事就翻這些東西， NASA的報告基本都掛在他的網站上公開
      — 米國的基礎研究，大部分是向全世界公開的，包括材料，只是其它國家沒辦法玩到那個深度，包括學術資料，其實國內都有，但沒有人讀，我做項目，甲方送來的資料，非常完整，啥都有，只是他們自己的人沒人肯讀這些，

3.2 德國
      —

3.3 中國
      — 國內玩高速齒輪，水平很落后的，以前是南高齒，哈飛，西飛這些廠家玩，設備都不錯，但不掌握齒形修正理論，基本就是仿制鬼子的產品，細節不了解，質量一直不行，

3.4 其他國家
      — 俄國齒輪基礎理論，40、50年代還可以，現在不行了，精密齒輪加工水平也不行了。圖系和米系的共軸漿還有特點。和世界水平相比落后，但并不比我們差。

四、減速器和增速器

4.0 簡介
      — 設計減速機與設計增速機，可以說不是一個行業，也不是一類廠子玩這個東西，價格也沒有可比性，人員也不同，

4.1 增速器噪音問題
      — 噪音是頭痛的問題，本質就是因為大齒輪驅動小齒輪
               ☆ 增速機的噪音，必須先區別開來，這些噪音有齒面滑移噪音，有齒面擠壓噪音，有純粹‘非工作側背敲擊噪音’等等，先分開是什么，你才能處理，有效噪音是單純噪音，有些是組合噪音，
               ☆ 箱體強度、剛度都有問題的時候，齒輪就像架在彈簧上一樣，隨載荷的增加，中心矩有變化，導致齒面滑移，就是鋼對鋼之間滑動的噪音，開箱看，有‘亮滑移面’，有縱線，這個就會有噪音，當齒輪基節誤差大的時候，也有這個問題，
               ☆ 大齒輪跳動大，這個包括徑向與端跳，徑向相當于變位，端跳就是偏擺，這都導致嚙合點的跳動，嚙合過程中有齒面跳動，就有噪音，端面跳動的惡果更大，
      — 解決措施：
               ☆ 打開箱子，架表，測量大齒輪，看各個跳動，到底多大？找到那個最大的跳動齒，看它，是發生滑移了？還是偏擺超跳引起的‘亮帶’，區域有多大？有多深？假如深度很大，很明顯，這個就沒治了，就像大夫看病，病的厲害了，就沒有辦法，名醫也白搭，
               ☆ 假如齒面基本接觸均勻，工作齒面沒什么問題，就有可能是‘背敲’，就是看非工作齒側，誰敲誰了？是大齒輪擠壓小齒輪了？還是小齒輪空敲大齒輪，小齒輪空敲大齒輪，是高頻清脆音，單純這個噪音不損害壽命，但不舒服，
               ☆ 負載盤車，對小齒輪掛一定負載，盤動大齒輪，帶小齒輪轉，逐齒看嚙合，基節誤差是導致‘周期松緊變化’的，找到最緊的那個齒，修齒背，避開這個擠壓點，可以消除這部分噪音，
               ☆ 就先按我說的這些檢查，可以處理一部分問題，可以降低一部分噪音問題，但不能根本改善，想深入玩，要學習增速機的齒形修正理論，用設計減速機的概念玩這個，走不出來，因為齒形嚙合的理論與修正處理過程是不一樣的，你要注意這個，

4.2 大型增速器的齒形修形問題
      — 大型增速機的齒輪修型，技術水平要求非常高，我好多年來，學了一些，只敢就事論事說一下，不敢泛泛而談，忒深，
      — 這些理論，米國玩工業的系統與‘米軍標修型系數’就不一樣，宇航修型與米軍標又不一樣，小鼻子雖然與米國接近，也有差異，而英國與德國也有差異，英國渦輪系統與德國汽輪機系統又不一樣，
      — 我有些參數，基本是拖動大風機這些的增速箱，沒有規律性，速度一般5600左右，功率比你那個大好多了。功率最大到6000KW就非常好了，沒有幾個家伙手里有這些數據，博士都不一定有，尤其是用過的數據，非常珍貴，我就是因為有些數據，有處理過的案例，再給人家設計幾個大型東西‘練手’，這才敢玩的，哈哈
      — 小功率的設備，盡可能別用錐面軸，自己增加難度了，錐軸做精密了，要技術，不是隨便玩的，你就用直軸，用r 的配合就可以了

fhdakaoshan · 發表于 2015-12-26 15:20:35

樓主是個有心人，學習了

lanyuedao · 發表于 2015-12-26 15:22:10

哇塞，這個超級贊，樓主的6S水平必須已經到了整頓級別了

2266998 · 發表于 2015-12-26 15:26:07

哈哈，學習是一輩子的事情，大家在學習面前是平等的，沒有高低貴賤，學到東西了，要督促人家學習，一個‘帽子很高’的前輩對俺說的，他自己不敢說，怕被罵，哈哈，但他說，你督促人家學習，有飯吃了，自己也是積德，

道理很簡單，為了以后有饅頭吃，再也不會遭受‘大屠殺’，簡單吧，就這倆目標，

溫故 · 發表于 2015-12-26 15:51:40

2266998 發表于 2015-12-26 15:26
8 I7 |2 Z }( K j& c哈哈，學習是一輩子的事情，大家在學習面前是平等的，沒有高低貴賤，學到東西了，要督促人家學習，一個‘帽 ...

《被解救的姜戈》里里奧昂多演的南方農場主和他的老黑奴，以及他父親和給他父親刮胡子的老黑奴，黑奴的歷史與抗日時期的國民又何其像！

普通的玩家 · 發表于 2015-12-26 16:05:07

10086個贊，必須收藏！樓主辛苦了！來自: Android客戶端

劉永青87 · 發表于 2015-12-26 16:07:04

原來998大俠總結了這么多干貨，膜拜

西斜 · 發表于 2015-12-26 16:28:12

學習的方向有了，多謝

巧克力的花絮 · 發表于 2015-12-26 16:28:58

超級贊

dhf654 · 發表于 2015-12-26 16:38:33

比我看過的全面多了，樓主有心，必須贊一個！

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