模数制变位齿轮的测量方法探究--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

模数制变位齿轮的测量方法探究

发表时间：2021/4/13 来源：《基层建设》2020年第32期作者：宋建坤

[导读] [摘要]通常情况下，标准直齿圆柱齿轮原始设计参数的测量方法较为简单,但是工程实践中常会遇到需测量圆柱齿轮并非第一模数系列的齿轮,且为变位齿轮,或存在根切现象,对其进行测量并仿制相对较为困难。

        贵州省六盘水市钟山区机械制造分公司贵州六盘水 553000
        [摘要]通常情况下，标准直齿圆柱齿轮原始设计参数的测量方法较为简单,但是工程实践中常会遇到需测量圆柱齿轮并非第一模数系列的齿轮,且为变位齿轮,或存在根切现象,对其进行测量并仿制相对较为困难。本文针对齿轮的齿面在严重磨损情况下，如何精准测量出变位齿轮的各项参数，使其跟啮合的齿轮装配后运行状态良好做深入总结。
        关键词：变位齿轮、变位系数、公法线。
        一、引言
        车间在实际的生产中，每一副的变位齿轮测绘时所需的参数较多，但是能通过测量工具直接测绘就能获得的参数却极为有限，模数是决定齿大小的因素。齿轮模数被定义为模数制轮齿的一个基本参数，是人为抽象出来用以度量轮齿规模的参考数值。如何以有限的参数计算出准确和完整的重要参数便是测绘的重点和难点。本文就模数制变位齿轮的测绘方法进行分析。
        二、变位齿轮的特点
        各国的变位齿轮和标准齿轮的齿形均为渐开线组成，齿轮重要的尺寸计算方式也是以模数和压力角为依据，齿轮的法向模数取决于齿轮轮齿的弯曲承载能力，只要轮齿的抗弯强度满足，齿轮的法向模数取得小一点较好，对齿轮的啮合较为重要。径向变位齿轮与标准齿轮相比，其模数、齿数、分度圆和基圆均无变化；但是正变位时分度圆齿厚增大，齿根圆和齿顶圆也相应增大；负变位时分度圆齿厚减小，齿根圆和齿顶圆也相应地减小。对于中心距较大的低速级的传动来说，间断工作的软齿面和中硬齿面传动法向模数就不能取较大值，否则就容易引起冷胶合。对于高速传动来说，为了增加传动的平衡性，可取较小值。针对目前企业在变位渐开线圆柱齿轮啮合角及压力角的计算中,测量变位齿轮主要还是以渐开线啮合原理作为分析问题的基础，必须先要确定齿轮的模数和压力角。通过改变标准刀具对齿轮毛坯的径向位置或改变标准刀具的齿槽宽切制出的齿形为非标准渐开线齿形的齿轮。切制轮齿时，改变标准刀具对齿轮毛坯的径向位置称为径向变位。改变标准刀具的齿槽宽称为切向变位。常用的是径向变位，切向变位一般用于圆锥齿轮的变位。但是滚制变位齿轮时，刀具相对于没有变位时的位置，会作一点径向移动，使得变位齿轮的分度圆齿厚S或公法线长度Ln,齿顶圆直径D顶等尺寸也随之改变。所以测量变位齿轮，虽然也是首先确定模数和压力角，但是如何可靠地制定变位系数对于测绘和计算结果较为重要。同时，由于变位齿轮是成对使用的，为了避免根切，改善齿数相差很大的一对齿轮的啮合性能和小齿轮强度时经常采用“高度变位”。这种变位的形式中节圆和分度圆重合，中心距和啮合角与没有变位时相同，只是齿顶圆的大小、齿厚或公法线长度随变位系数变化。测量时为了凑中心距，改善齿数相近的一对齿轮的根切和强度时，要采用“角度变位”。这种变位形式中节圆和分度圆不重合，中心距与啮合角都和没有变位时不一样。当然，齿顶圆大小、齿厚、公法线长度均会随变位系数发生变化，不过齿顶圆直径是随着齿顶高降低系数变化，所以，如果要可靠的判定变位齿轮的变位系数，首先要成对分析它的中心距或啮合角与没变位时的不同之处，从而判断这对齿轮采用的是高度变位，还是角度变位，由此来确定用什么方法来测量它变位系数和计算加工所需要的尺寸，当变位系数较大时，齿根圆、齿顶圆直径变化较大，可以判断是否为变位齿轮，但是，不能准确计算变位系数的。当变位系数较小时，不易判断是否为变位齿轮，因为，齿顶圆、齿根圆        直径尺寸精度较低。要想准确判断、计算变位系数，只能通过测量公法线长度尺寸来进行的。
        三、变位齿轮的确定
        1.在加工齿轮时,对于模数制齿轮测量齿形尺寸的方法,常用公法线测量法，如果缺少公法线游标卡尺时,也可以用普通游标卡尺和专用检验棒配合使用进行测量,但是由于齿轮齿形有一定量的磨损，导致基节的测绘结果有一定的误差。所以，一般常用测量公法线长度法来求齿轮的公法线。首先要通过游标卡尺来测量齿轮副的公法线长度和，再由以下公式计算后求出基节
        该式中的为跨齿数，由公式判定。
        2.通过计算，我们需要求齿轮模数和压力角，可以通过查基节数表直接得到模数和压力角，也可由以下公式通过计算求出：

        根据m、Z、α查表后得出没有变位的标准齿轮公法线长度W和上偏差及下偏差，用公法线千分尺测得公法线的实际长度实际，当实际(取值时须加上0.1mm～0.2mm的齿厚减薄量）落在偏差范围以内，则证明该齿轮为标准齿轮；若实际落在偏差范围以外，则齿轮极有可能是变位齿轮。
        四、变位齿轮的类型
        高变位齿轮传动又称变位零传动，其特点是两轮的变位系数x1+x2=0。高变位齿轮传动的啮合角α′等于标准齿轮压力角α，即α′=α；节圆与分度圆重合，即r′=r；中心距a′等于标准齿轮传动的中心距a，即a′=a。但由于变位齿轮齿顶高和齿根高发生了变化，高变位齿轮传动可用于中心距等于标准中心距，而又需要提高小齿轮齿根弯曲强度和减小磨损的场合。因变位齿轮有高变位和角变位的类型区分，所以我们首先需要确定变位齿轮的变位类型，通过标准齿轮中心距计算公式计算出标准中心距，再根据齿轮副中心距判断变位类型：
        根据计算结果查表可得中心距偏差来算出和，再测量实际的长度。如果A实际落在～偏差范围以内，则视为这对变位齿轮是高变位；若A实际落在偏差范围以外，则视为角变位。
        变位系数选择条件需要保证加工时不根切、加工时不顶切、必要的齿顶厚、必要的重合度和啮合时不干涉。所以通常采用角度变位，大、小齿轮都用正变位，按等滑动比的原则选取。一般总变位系数≤1.2，小齿轮变位系数xl＝0.3～0.5较佳。但是在实际情况中，经常会出现中心距无法进行测量的情况发生，这时我们可以通过以下公式计算齿轮的啮合角：

        若α啮=α，则视为这对变位齿轮是高变位，若α啮≠α，则视为角变位。
        由于变位齿轮的公法线长度会随着变位系数改变，所以可以由此判定变位系数：
        公式中为实测变位齿轮的公法线标称值，为对应的非变位齿轮的公法线标称值，ξ为变位系数，均已知晓，而的公称值可由几个该变位齿轮公法线长度的测量值来取平均值，若需要加上0.1mm～0.2mm的齿厚薄量，可以求出：

实际中在一对齿轮副中，齿数多的大齿轮变位系数ξ是负值，而小齿轮则是正值。
        五、结束语
        本文对模数制角变位齿轮的测量方法和数据运算,已经在实际生产中获得了广泛的应用，对于日常中变位齿轮的维修和测量以及降低劳动力都有很大的意义,供相关工程技术人员参考。
        参考文献：
        闻邦椿主编.《机械设计手册》.机械工业出版社2010年
        日本机械学会.《齿轮强度设计资料》.昭和54年
        张以平主编.《齿轮国家标准汇编》.中国标准出版社.1991年
        龚淮义等.《渐开线圆柱齿轮强度计算与结构设计》.机械工业出版社.1986年