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本帖最后由 蒼狼大地 于 2015-12-27 09:47 編輯 " Z5 u7 m* ^' ^# U( R
# n! T1 X+ a1 j' ^$ V2 a/ w《998談齒輪之基本概念篇》很受歡迎啊,再接再厲,998談齒輪之設(shè)計計算篇,滿滿的都是干貨。。。( c* l7 V3 X8 N* f0 p
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一、名詞術(shù)語# N8 T" l$ E% D8 a+ h) g
1.1 模數(shù)
- r8 H) L/ K5 q. }6 C. ^# p — 對標準直齒輪來說,全齒高大約等于 2.25倍的模數(shù)。1 N, O' g& \/ t0 Z
— 變位量=變位系數(shù)×模數(shù),+ P% S: Q n* H+ a' R
☆ 模數(shù)大的,變位量相對大,因為可以取用的線區(qū)間相對大! m2 Q7 _& S7 Y1 L: N9 ]) U3 \% q
☆ 模數(shù)小的,齒高自身就比較小,可取線區(qū)間小,不可能有大的變位量,8 w0 C' M- B- V+ u Y1 \
※ 什么叫做線區(qū)間?
& ?! [7 i9 ^- W e ☆ 數(shù)學上可以計算出極限變位量,與模數(shù)有關(guān),超出極限變位量,無法嚙合
+ s/ B0 b1 L7 Z3 F4 K — 既然變位系數(shù)與模數(shù)沒有內(nèi)在聯(lián)系,為什么不是直接給出變位量而是用變位系數(shù)折算一次?3 C* Z3 {' w. _6 R: d, N
☆ 現(xiàn)在用的模數(shù)制齒輪,計算是以模數(shù)為基礎(chǔ)的,許多計算與迭代都是以模數(shù)為基礎(chǔ)展開的,自然變位也一樣。6 _9 H3 C6 G9 ?' D F5 _* B. {) a
☆ 但在加工的時候,確實用的是具體數(shù)值的變位量,不需要在加工中再進行變換。: f1 L- l4 t0 O3 n: [
— 齒輪模數(shù)是怎么計算出來的?6 T% Y! M, r" f
☆ 模數(shù)是按強度計算得到的,或者說取決于強度。$ D) s3 U x' S- V+ z
☆ 齒輪傳動系統(tǒng),不是簡單一對一的單點傳動,也不是計算單點傳動發(fā)現(xiàn)模數(shù)不行就只能加大模數(shù)。齒輪,多點傳動的系統(tǒng)很多的,齒輪書籍中有介紹。學習多傳動系統(tǒng),對設(shè)計齒輪有幫助。: R- f+ G: n9 f. p% x- Y+ s. q
☆ 計算模數(shù),一定要有合理性,/ a$ U& O5 j% C* g. J
□ 首先強度要夠,但模數(shù)大了以后,重合度就下來了,壽命就不好了6 c( l t3 g; c! |
□ 小模數(shù),大重合度,依然可以解決力矩問題。1 e M+ f) y9 }. b D m8 _
□ 也可采用多點傳動系統(tǒng)解決力矩問題。3 |& b. V2 x6 \$ G$ k
— Q:國內(nèi)的齒輪模數(shù)雖然是第一標準最大是50。某國外企業(yè)手冊顯示可以做到最大56。國外的加工水平和標準能做到多大?+ a2 F- O) `: X
☆ 對與齒輪模數(shù),沒有準確限制,尤其是不全齒輪或半齒輪。
6 x" f( s% y" ~' ^ ☆ 是否采用大模數(shù)齒輪,主要考慮有無必要性。1 k0 D: a3 q6 f, a2 B% a6 [6 [
□ 經(jīng)濟性考慮:模數(shù)太大,直接采用其它傳動方式,如多點傳動、液壓傳動。如翻轉(zhuǎn)鋼包的機構(gòu),有齒輪傳動、銷齒傳動、液壓齒條、擺缸、油缸接力等多種方式。8 p: R. t' V7 K8 E* n- W" [
□ 技術(shù)考慮:模數(shù)過大,齒輪設(shè)計加工問題、軸安裝問題(需要采用雙向切向鍵)。7 G" o5 d& l; e2 @+ ]6 Y, R9 i6 [
※ 什么是雙向切向鍵?具體的結(jié)構(gòu)形式是如何?
6 K' z* a) O, O) [# l$ d2 q$ J* M □ 設(shè)計合理性:當大模數(shù)齒輪(如80,100),技術(shù)和精度都沒有問題,是否經(jīng)濟劃算?誰使用?為什么要用?
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1.2 變位系數(shù)
% s2 }) B0 H; D D6 F/ E — 變位系數(shù),不是改變了模數(shù),是改變了嚙合位置,即漸開線的嚙合點,5 n, L" J1 y6 `7 V; D
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1.3 漸開線齒廓& X8 _- G1 F- O
— 齒輪漸開線齒廓精確求解及其參數(shù)化建模,對數(shù)學要求高,設(shè)計大量坐標系變換,必須念通數(shù)學。1 k8 {. ^" k: x$ k
— 齒廓和齒根過渡曲線的坐標轉(zhuǎn)換,涉及大量幾何關(guān)系和數(shù)學。玩通之后,齒輪通了80%。玩精通后,是高薪工作,現(xiàn)在懂的人很少。
/ ]# Z9 |8 e# D9 P4 h7 ~% c& \ — 研究齒形,多從受力和傳動嚙合方式考慮,然后設(shè)計刀具和機床通過特定的加工工藝實現(xiàn)齒形的制造。故而齒輪有兩個方向:
- o7 P$ y$ v! r) T4 M L( Q1 K. j ☆ 純數(shù)學力學的齒形設(shè)計3 `: x* E; ~- S3 h h% u
☆ 工藝裝備的設(shè)計(刀具和機床或者模具)。
' O( C4 H$ ^( u; j6 S& l ※ 齒輪為什么有好多種線型? 有漸開線的,有圓弧的,有擺線的?所謂嚙合,要考慮許多對象,不僅有運動的,還有動力的,* H& r- N! b: J) w
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1.4 傳動比4 c6 y# B3 L7 Z
— 為什么設(shè)計手冊上講齒輪傳動比要小于6-8?
5 P; |4 T5 u! T8 A' h ☆ 限制一級的速比,主要是考慮大齒輪的尺寸,齒輪箱的體積,總重量,有一個劃算的問題,設(shè)計設(shè)備是考慮成本的,速比大到一個數(shù)值,可以采用多極,這樣設(shè)計重量比較合理
8 Y0 y# W) I2 } ☆ 而對于開式齒輪,往往是采用一級大齒輪,這個與你說法正好相反,
+ C# d- L6 G* O* E. ]4 W3 Z ☆ 傳動比受小齒輪大小限制,非變位20゜壓力角齒輪最小齒數(shù)為17,否則根切。如果傳動比是8,大齒輪要136齒。制造成本,安裝精度,齒輪本身質(zhì)量,轉(zhuǎn)動慣量,軸承負載都有問題。5 J& R5 k" t2 P8 o8 I d5 b' w7 \
— 大傳動比下采用蝸輪蝸桿傳動和齒輪傳動的比較:
U8 u" m* a* L, ^7 H5 N ☆ 傳動比:渦輪蝸桿比齒輪高,如果單頭,蝸桿旋轉(zhuǎn)一周,渦輪才旋轉(zhuǎn)一齒。! l% d/ J7 _1 S- ~$ H# t
☆ 效率:齒輪比蝸輪蝸桿高。
# q$ y9 w/ Z8 v+ o7 N! L' w# B ☆ 使用渦輪主要考慮到自鎖性,輸入輸出軸異面而且空間受限制。否則使用多級齒輪組比較合適。
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( Z: ~( X S: b' A. U0 w二、齒輪設(shè)計流程% z9 F5 L) k8 k z- S% m. Q
2.1 設(shè)計齒輪的流程; Y3 h1 K1 K$ O3 @. k4 j( Z
— 確定嚙合曲線(手工畫圖):
( ^% [+ v' @( H7 \0 \/ G ☆ 從黃格子紙上撕下一頁,畫一個圓,標注一個公式,那是基圓,從上面拉出的就是漸開線,標一個解析式,對 面再拉一個線,再標解析式,那就是兩個齒面的嚙合,
; L3 d) c- Y* U) h7 P6 k- k. f ☆ 根據(jù)精度就知道要多少點作圖畫的曲線的精度是合理的,點數(shù)太少曲率精度不夠,點數(shù)過密會把計算機算死的。
3 E. d7 e# V9 S ☆ 需要很扎實的基礎(chǔ)知識。
- g+ y) Q$ W( [1 \& M9 \ @8 y ☆ 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(yīng)力有多大?沒有這個輪廓,用有限元分析什么?) x+ C+ W/ a; {& y; J! M" t
— 建立嚙合模型2 R/ \( E) T* p) x6 {6 g- [1 E
☆ 有了三維圖后建立齒輪嚙合模型! L7 u# c; m4 {' H
☆ 有了模型就知道各方向的受力,就可以建立支撐加以約束,有了這個約束就可以畫箱體,就知道箱子的厚度。6 ]; ~) k, H0 y% c- p
☆ 用解析式的聯(lián)立算接觸應(yīng)力,求強度計算,再反推中心距、齒寬等等東西
& j$ H; M7 }" p3 e! s) v ☆ 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(qū)域的最大應(yīng)力用的,是個計算的輔助手段,& @( U7 x/ |( |2 F: H" [( o
☆ 再琢磨齒根曲線,有多種,與加工方式還有關(guān),再琢磨齒面輪廓修正,琢磨一下,9 i3 k( W5 c1 C
— 齒輪軸設(shè)計% [8 U; h9 w( j5 _$ @$ Y
☆ 齒輪軸受力時產(chǎn)生撓度 e4 }; B" W& b9 J$ G+ G
☆ 撓度很關(guān)鍵:會改變嚙合點的位置,惡化嚙合,產(chǎn)生噪音,縮短壽命,帶來一系列你不希望見到的結(jié)局。
, g# k5 `0 V! Z' [- s ☆ 解決措施:/ |7 E1 m1 p. e
□ 考慮齒輪軸的設(shè)計
1 V" F. v8 T; a! n5 X& U5 I6 K7 L □ 選擇合適的軸承,用軸承的支撐剛性減小齒輪軸的撓曲變形,什么軸承好?需要計算。' _0 G3 x' x! k4 I1 ^' B
— 熱變形計算" p# K& c; @6 B
☆ 多大的負荷,溫度可以升高到多少度?
% K" b. d3 O1 N! I. J8 a$ C ☆ 溫度會穩(wěn)定在多少度,這個軸會熱漲多少?3 ]0 F7 Z- D+ w7 W
☆ 熱漲對嚙合有什么影響? s$ l# I2 @9 F1 m
— 箱體計算
T) d+ M5 \5 S* |' N3 Q ☆ 畫箱體,對角扭轉(zhuǎn)就大概知道箱子的厚度。) z0 [( I* H. }/ Y! F: c" p) \
☆ 考慮各種其它的空間變形,因為箱體剛度不夠的話,再好的齒輪設(shè)計都白搭,根本就沒有壽命可言
! ^, ^1 h1 c9 @; X. @ ☆ 鬼子的箱體都非常厚實,為什么?你計算了就知道,任何的偷工減料最后一定是害自己的,
4 w7 M# s* v7 l" {9 w — 總結(jié):! b- L% x3 ?4 Y: E6 u0 U0 |
☆ 鬼子也用有限元進行箱體設(shè)計,但不是為了分析而分析,而是在有基礎(chǔ)設(shè)計的基礎(chǔ)上進行精細設(shè)計,懂設(shè)計和有限元的根本。6 r9 {0 w' G/ H% d1 k! i0 u8 i) V" t4 H
☆ 鬼子的齒輪箱好,有材料因素,有熱處理因素,最重要的是人家設(shè)計的就好,設(shè)計水平比你也高,有限元用的水平就比你高一大截,水平高是總體水平高,
6 Q; P4 G) h# e+ p6 n ☆ 鬼子設(shè)計東西,一般有針對性,還是我們說的基礎(chǔ)東西比我們扎實。設(shè)計一個東西要體會其內(nèi)在的真諦,沒有體會這個,就玩不好,玩的基本是表皮東西5 E& j* i- C1 e$ V
— 優(yōu)化設(shè)計:優(yōu)化是一個寬泛的概念,要針對你玩什么,舉個例子, 玩齒輪可以優(yōu)化,比如講究效率,如何優(yōu)化齒面函數(shù),而組裝齒輪系統(tǒng),也可以談優(yōu)化,是講究裝配效率的,玩的是節(jié)拍,就與玩齒面完全兩個概念,
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2.2 傳動系統(tǒng)設(shè)計流程:
& Q* S( x1 i& D3 @( ? ☆ 閉式箱的設(shè)計是以齒面損壞為基礎(chǔ)的,而齒面的損壞與循環(huán)次數(shù)有關(guān)聯(lián),當循環(huán)次數(shù)非常少的時候,就談不上損壞。(開式齒輪不必計算接觸強度,直接計算彎曲就可以) `9 @# ^: Z; q$ M; w/ u
☆ 電機的選擇是以力矩為基礎(chǔ)的,力矩夠了,就能轉(zhuǎn),燒不燒是以發(fā)熱為依據(jù)的,而不是理論計算,: D# i3 d( o! b+ i, r. V. B
☆ 我們的體系是在原蘇聯(lián)的體系上‘升一級,靠一級’過來的,而蘇聯(lián)的體系是在原德國與阿根廷的基礎(chǔ)上演變過來的。而米、英是另外一個體系,是講究人的設(shè)計基本功與設(shè)備的實際功效為基礎(chǔ)的上面玩設(shè)計,' P n! m/ J: J9 R) x
☆ 米國怎么玩一個機械傳動設(shè)計,因為基本功好,一切是從基礎(chǔ)開始的,做一個傳動鏈,把尺寸都擺出來,哪里是哪個設(shè)備,電機一小時啟動多少次?運 轉(zhuǎn)力矩是多大?這些都是精確數(shù)字,再電話給電機廠,要這么個電機,電機廠的數(shù)據(jù)是實驗出來的,給你用,保證不燒,這樣就比你蒙頭選的要小幾分之一。電機小 了,減速機也小了,而當運轉(zhuǎn)次數(shù)少時候,按彎曲計算齒輪,齒輪箱也相應(yīng)小了,當箱體強度不夠的時候,只加強箱體,而齒輪箱整體小了,其傳動系統(tǒng)就是比你小 不少,也一樣用多年。鬼子有時的東西又做的比我們大而且結(jié)實,為什么,就是考慮極端工況,比如化工,比如石油,比如工程機械,而鬼子設(shè)計橋梁這些東西比我們結(jié)實幾十倍。
6 t: \1 `8 O, G ☆ 我們差在哪里了? 國人的教育一直比鬼子差,基本功也比鬼子差的多,對機械理解深度也比較淺,以前是因為閉關(guān)鎖國沒有辦法,我許多前輩基礎(chǔ)都非常好,但都是學的蘇聯(lián)的理論,這個沒有辦法了,而新一代主要是不念書,沒有基礎(chǔ)概念,
# V3 I+ X3 o$ {: C# `1 d+ U ☆ 現(xiàn)在的產(chǎn)品問題在哪里? 本該做的輕巧的東西,因為基礎(chǔ)理論的薄弱,不會,而做的很笨重,而那些投機取巧的家伙,把山寨的東西做的很輕,但沒有使用 價值,而本該做的非常結(jié)實的東西,比如破冰船,受設(shè)計水平與材料的限制,也不會做結(jié)實了,這樣,我國的產(chǎn)品處于兩頭不靠的境地,
8 U1 \' ], v! e8 P& r4 @ ☆ 怎么玩好了?不是看哪本手冊的問題,是對于機械有深刻的理解,理解其實質(zhì)東西,對設(shè)計,材料的實質(zhì)非常了解,阿拉設(shè)計冷床,20年前出口的東西,可以做的 非常輕,也一樣在東南亞用20年,而國內(nèi)要求高產(chǎn)量、高節(jié)奏的大型東西也可以做的很結(jié)實,也用多年,實質(zhì),就是你懂了機械,懂了那個東西到底哪里弱?哪里 是要減輕重量的,哪里要加強,這些也基本是經(jīng)驗,手冊是不會有的,
; t6 x- f! D/ B9 B! i ☆ 你怎么玩好了?還是阿拉說的,基礎(chǔ),無論對什么,懂其基礎(chǔ),就全懂,阿拉發(fā)現(xiàn),玩齒輪的,沒有幾個懂漸開線方程,阿拉特奇怪,4 P0 U3 W5 x1 w+ N. ~7 P0 q
( E1 c9 T N; W9 p2.3 如何做齒輪或減速箱設(shè)計的?5 E" w4 H* V# `# j- L- L J
☆ 90年代之前,都是手工計算,計算機計算是近15年之內(nèi)的事情了,不僅計算齒輪,還計算箱體,計算書寫一大本,比如大型飛剪那個齒輪箱,齒輪箱計算有差不 多100頁,那時米國公司也是手工計算,全套設(shè)計好了,給有限元室去分析,
4 ~8 b: S7 t& W! J& i ☆ 計算機發(fā)展以后,有幾年還不錯,現(xiàn)在是有計算機對許多人也沒有啥價值,因為如何輸入數(shù)據(jù),就是一個大問題,許多家伙的電腦里面各種軟件是齊全的,但對齒輪箱設(shè)計也一樣一無所知,不知道如何下手
( A! ?( c/ Q/ J# V; v# k M$ s1 f ☆ 手算熟練的,根本就不必你自己操作計算機,我現(xiàn)在計算大機架的危險點,計算齒輪箱的變形,許多都不自己實際操作了,因為已經(jīng)先知道哪里危險了,人家計算的結(jié)果正確與否是可以準確判斷的,而計算操作者是不懂的) B8 E, s( e: @7 J' O
— 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(tài) 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(gòu)專門玩這個,并且說的明白。玩齒輪箱,一定要玩到最基礎(chǔ)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,' O, Z8 g4 K$ E" w/ ?; y
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2.4 大齒輪流程:
( z. G8 U3 D& O ?8 T" {& R — 設(shè)計要求:一種大型的回轉(zhuǎn)支撐的圈體,滾動滑道用于安轉(zhuǎn)滾動體,齒圈用于驅(qū)動,這個東西,要自己選擇鋼坯,多鐓多拔,沖孔,擴孔,制造環(huán)件毛坯,退火,上大型滾環(huán)機9 D( h6 V( @" u5 d
— 滾出符合要求的毛坯以后,初步熱處理,沒有這么大的爐子,還要自己砌筑爐子,加測量點,控制溫度,基礎(chǔ)熱處理好了,就是加工,做內(nèi)滑道,加工外齒,大齒圈你說用什么加工?許多家伙不懂這個," h' @) E4 k/ h' Q
— 關(guān)于計算,因為這個東西總體循環(huán)次數(shù)少,計算兩個東西,一個是強度,一個是早期疲勞,早期疲勞沒問題,結(jié)構(gòu)不會損壞,就可以了,不需要高次循環(huán),因為整體壽命區(qū)間,總循環(huán)次數(shù)不多,
; _/ R3 B6 d5 B1 | — 很大的這類東西,說不上有多高技術(shù),就是環(huán)節(jié)控制完善,從鋼坯開始,嚴格控制,流程熟悉,哪里都不忽視,比如齒圈部分,滑道部分的探傷,這些很重要,有人忽視這些,加工完了,發(fā)現(xiàn)缺陷,報廢了。: P6 f' U+ V; `. y8 G) m Y- {- P
— 熱處理必須嚴格。材料成分,金相,探傷,熱處理,一個都不能忽視,否則是找死。4 d. c6 p2 _- S6 b
— 國人特別愛忽視熱處理,這是致命的事情,洋人對熱處理非常嚴格,溫度差一點都不運行,我就是堅持這些,一個是材料必須合格,嚴格熱處理,嚴格探傷,準確計算使用壽命,有這些,誰都不是你對手,因為他們瞎湊合7 W5 Q+ L8 n, K ~8 d. x" U, m
— Zerowing:7 G% ^# r3 ^" F# U& z/ E7 q
☆ 從使用齒圈判斷,有兩種可能性,一種是直徑過大,通過分體以方便加工。第二種就是材料不同,用這種辦法降低生產(chǎn)成本。
$ _% t7 f8 F9 S$ j* @/ M ☆ 從外齒內(nèi)滑道結(jié)構(gòu)分析,這個齒圈應(yīng)該是屬于飛輪性質(zhì)。* P B+ p* z4 z% _$ ?
☆ 確認基本信息。承載條件(扭矩、轉(zhuǎn)速、是否存在沖擊等)、配合齒類型及齒形參數(shù)、減速比、潤滑條件。
: C% Q6 B# a: f ] P K1 Y7 z ☆ 基本齒輪計算和變位計算(包括選材)2 S1 T6 Z W; v
☆ 根據(jù)具體齒圈尺寸,計算在工作轉(zhuǎn)速下的抗扭強度問題,確定內(nèi)圈尺寸。
6 v6 J; |3 y% v& h ☆ 內(nèi)滑道設(shè)計(這個真心沒玩過,推推看)。根據(jù)承載計算平均接觸力,根據(jù)平均接觸力計算滾珠的擠壓強度,選擇適當?shù)牟牧嫌嬎阈枨笾睆较孪蕖8鶕?jù)轉(zhuǎn)速和螺 旋傳動規(guī)律,計算滑道螺距。螺旋方向應(yīng)根據(jù)斜齒受力方向和轉(zhuǎn)動方向確定,盡量減少滑道部分在軸向上的承載。根據(jù)螺距確認滾珠直徑上限。確定需求硬度。設(shè)計 滑道供油回路。( D( p, W7 d8 r- [4 R
☆ 確定配合公差,計算靜平衡、動平衡,通過配重,調(diào)節(jié)平衡。
# m7 r6 j8 N7 |" q" b. {. K ☆ 壽命計算。壽命=設(shè)計循環(huán)/循環(huán)速度。這個跟軸承計算類似。
2 H7 _& x# w; f. w g% ~ □ 計算輪齒疲勞,確定輪齒壽命。' T I; a' n' v! {4 K. @* g2 t% X
□ 計算滑道在存在滾珠滑動條件下的接觸疲勞,確定滑道壽命。: n$ ?8 q$ A/ J* ?
□ 取二者小值,并適當降低大值,以期待同等壽命。! v9 Z& P; ]1 R* N) y4 b
4 o, m) ]" t& d7 t& s3 o三、設(shè)計細節(jié):
! `0 E3 \% s3 {$ w3.1 齒根強度分析
9 k2 v7 `+ J! r! W$ x — 花鍵與齒輪的這個問題都存在,母槽根部的倒圓角和端面連接的部分應(yīng)力集中很高。齒輪可以通過強化齒根來解決,米國有設(shè)計是在齒輪根部作一個大的內(nèi)角,切掉一些捏合,損失重合度來解決的,這個就是看你怎么取舍?計算壽命夠了,基本沒有問題, }) z" Y( ]. @" E* Y+ H+ [" i
— 有些齒輪在加工的時候,不會把齒形做成標準的漸開線,而是經(jīng)過計算,使得齒輪在嚙合的過程中,齒形成為漸開線。
/ O+ E8 Y, t6 l0 I5 |6 E — 在齒輪裝配的時候,會將中心距做的稍微小一點,讓兩個齒輪在運轉(zhuǎn)初期,就將各自表面磨去一部分,然后再進入工況。
, r$ S7 Y6 n% u/ Y0 W3 T — 高速齒輪,高精度齒輪,都是經(jīng)過‘齒形修正’的,而這些修正,有各自的目的,有些是為了提高承載力,有些是為了降低噪音,主要看干嗎用?再針對其目的,進行修正,修正有一部分是理論計算,有一部分是經(jīng)驗系數(shù)% l/ T+ p! b1 j2 \! C" L6 z8 r" O, H
/ H6 D7 u9 m5 }' V" ?2 U3.2 齒面強度分析
! j* Y7 \- O R6 ^/ u — 齒面超寬以后,對于箱體形位公差,軸承精度,齒輪自身精度都提出了更高的要求,假如精度不夠的話,齒面的不均衡載荷就比較嚴重了,特別是某一側(cè)的受力會變得非常惡劣,甚至破壞,而破壞是延展性的,這就是根本,% }" _1 w4 r( |! x5 H: _
, D: W3 A h5 P" z9 h$ r" @% F( k6 h3.3 GE修形 - 微根切技術(shù)! P' @8 P5 }' J8 z: a! s
— What? 基本情況
% C4 Y' l' n% y$ E1 S9 Y, { ☆ GE 的齒輪系統(tǒng),起碼俺覺得是舉世無雙,把齒輪玩透了,所謂‘玩弄于股掌之間’,可以比西門子組織研制的齒輪壽命強幾倍,無論是數(shù)學修正,還是材料運用,爐火純青,普拉特也很類似,也很牛,彼此彼此吧,9 F: f4 Z/ R; a7 r$ B7 L; q% z
☆ 玩各種齒輪,對GE佩服的不行,GE的某些齒輪連西門子都無法攻關(guān),壽命有很大的差距,這就是所謂的底蘊,也正是因為有這些底蘊,它才存在了100年。Ge的齒輪系統(tǒng)非常難玩,是一套獨立發(fā)展起來的設(shè)計與修正系統(tǒng),要深刻理解,另外,其材料系統(tǒng)也不同,必須非常熟悉,有強人才能玩,但利潤非常大,GE的齒輪系統(tǒng),國內(nèi)用,例如大,壽命可以到國內(nèi)7-8倍,
) |( j# K2 W1 C ☆ 大型礦車,行星輪系是浮動傳動的,就是太陽輪是不定軸的,傳動的時候,靠齒面自導衛(wèi),所謂的‘GE修正’,他不告訴你關(guān)鍵的修正數(shù)據(jù),你拆開了仿制,壽命就幾個小時,而他可以用三年,最終,你的命脈被捏住了," i" e) X: }. g: Z% |# |
☆ GE設(shè)計齒輪,齒根部分,就是設(shè)計成‘微根切’,采用變位控制,就是怕磨齒面的時候把齒根給磨了
( T0 A3 ]8 L5 T — Why? 設(shè)計目的
* ^' |' V) u/ e: J ☆ 齒輪磨削能降低表面粗糙度,對齒面的接觸疲勞有好處。
6 x3 z$ l$ {# ] ☆ 但由于齒輪根部受彎曲、剪切載荷,磨削可能成為表面裂紋來源,殘余應(yīng)力分布也不利于提高齒根壽命。
: L+ g6 X- z& m( z" T9 T$ z ☆ 因此,采用了齒輪‘微根切’避免根部磨削。0 U( H1 N6 B' C
— How? 工藝手段" O/ b7 t7 _! C6 {& l7 B( m9 e
☆ 重載荷,高循環(huán)次數(shù),高壽命的齒輪,必須是合金鋼材料,齒面硬化,6級并且磨齒,磨齒過程中,會形成‘臺階’,這個臺階對彎曲疲勞壽命影響非常大,GE公司設(shè)計齒面修型時,特意設(shè)計一個‘根切’是砂輪磨齒面無臺階。業(yè)內(nèi)稱‘GE修正’,所謂說微根切是一個簡單說法,其保護微根切,跟切以后再修正齒底圓弧曲線,是綜合考慮嚙合線,壽命的一個妥協(xié)結(jié)果,
' H, W+ j; W6 [; g- }: m4 s8 d — 如何學習?6 T; _+ k+ d+ a6 K
☆ 齒形修正,要學習理論基礎(chǔ),靠摸索是不行的,建議你先學習齒輪的理論部分,學好了,就知道噪音產(chǎn)生在哪里了,再學修正,就有的放矢了,噪音很復雜,有齒坯帶來的,有齒形問題,有軸承問題,這些都必須學習,
" j* P4 I# {$ L/ ^, v) n ☆ 輪邊減速機齒輪修正,沒有書專門介紹,沒見到過,輪邊修正有好幾種,GE與西門子的計算方式完全不同,材料也不同,. H5 c9 k u- @# R/ G9 g- e
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3.4 螺旋傘齒輪的設(shè)計:7 w! e5 q2 t+ E- r. V
— 螺旋傘齒輪,支撐應(yīng)該是靠齒輪方向是為滾柱軸承,內(nèi)圈無擋邊,外圈為卡簧定位,因為沒有軸向力。而遠齒輪端,也就是軸端,為八字對頂布置的圓錐輥子軸承,外圈定位為肩與壓蓋,這樣才可以確保定位可靠。內(nèi)圈為距離套與螺母,螺母還要加可靠的鎖緊。壓蓋上有密封槽,應(yīng)該是外硬內(nèi)軟的兩個密封,
$ T) R( g+ ^9 u4 E — 為什么應(yīng)該是這個樣子?首先,螺傘傳動精度比較高,定位距離必須非常準確,其次,還要考慮熱漲,與聯(lián)軸器的連接,假如你軸向竄動過大,會把液力耦合器的動輪打壞的,他這個結(jié)構(gòu)是沒法解決熱漲的,冷機與熱機本身的間隙就不同,沒法處理,需要同時考慮受力和熱漲。/ T0 E0 j* |/ T& c
— 象設(shè)計這個減速機,要考慮的問題非常多,有時有故障都不知道哪里的故障,我設(shè)計過高速的,大型的,實話說,玩減速機,阿拉都不敢說全懂,說拿來就會玩,都且捉摸呢,有時方案就搞好多天,一個大減速機,阿拉都是安排先做方案,再討論,設(shè)計院都不可能玩的過阿拉,
0 t9 h/ [3 p% ~3 C _ — 螺旋傘齒輪,要非常準確控制徑向嚙合。布置問題是這樣的,軸漲的同時,箱體也漲,綜合考慮,首先要準確控制徑向尺寸,而圓柱輥子軸承的這個性能好,布置在這里可以減小圓錐輥子軸承的載荷,提高軸系整體壽命,
1 o. f5 X" b4 D, ?* T — 設(shè)計這個典型東西,應(yīng)該是把齒輪先玩出來,頭腦里有齒輪的,相當于擺在桌子上了,根據(jù)齒輪的受力來布置支撐,布置好了進行計算,這樣就不會有問題,現(xiàn)在都是蒙著腦袋胡亂抄一個東西,自己都不理解為什么。
$ _( S! X0 {; Q: V0 ^ — 軸承的布置有不同的類型,這個說法非常多,各公司有不同的依據(jù),比如弗蘭德與諾德可能不同,但都是可以說通的,現(xiàn)在有限元發(fā)達,可以做充分的模擬,一切都可以說明,
' G) A5 Z+ e# w3 g) A1 e v8 u — 先把計算與齒形修正部分玩一下吧,玩到可以設(shè)計5級螺傘,前途就大大的了。以前有正常齒輪基礎(chǔ),起碼要玩一個月,才可以熟練,沒有齒輪基礎(chǔ)的,先學齒輪,上來就玩螺傘,玩不了,會死人的,哈哈! ]% W( K; w5 O# v6 S
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