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剖析面齿轮传动的开展

    1 面齿轮传动的特点
    面齿轮传动与锥齿(可编手续扼制器在剃齿机床改造中的使用)轮传动一样,都是传递包括必然交角的运动。经过比照这两种传递方式的优缺陷,就可以理解面齿轮的传动特点。绝对于锥齿轮传动,面齿轮传动具有以下几方面的优点:(1)面齿轮传动是经过面齿轮与圆柱齿轮的互相啮合来完成传动。由于小齿轮为圆柱齿轮,其轴向挪动发生的误差对传动功能简直没有影响。而在锥齿轮传动进程中,两锥齿轮的锥顶要重合。假如发生轴向误差,将会惹起严重的偏载景象。因而,在一些重要的锥齿轮传动中,要专门停止防位错(避免锥顶别离)设计。同时,由于面齿轮传动的小齿轮是直齿圆柱齿轮,无轴向作用力,可以简化支撑,加重零碎的构造分量,这关于航空工业中空间受限和要求轻量化的场所十分有利。(2)虽然面齿轮传动依然属于点接触传动,但在实际上依然可以包管定传动比传动,因而面齿轮传动的振动和噪声较低。而点接触锥齿轮传动从原理上已不克不及包管定传动比传动,其传动比会在必然范围内动摇。(3)由于锥齿轮在制造进程中很多都是采用配对制造,即在制造进程中,首先加工出小齿轮,然后依据小齿轮的齿面加工出与之配套运用的大齿轮。因而,一对锥齿轮在运用进程中不克不及像圆柱齿轮那样具有互换性。由于小齿轮更容易磨损,生效更快,因而在改换时只能同时改换一对锥齿轮。而面齿轮传动的小齿轮是直齿圆柱齿轮,因而具有较高的互换性。(4)由于锥齿轮(特别是弧齿锥齿轮)的齿面外形比拟复杂,在制造进程中,齿面的外形也不一致,因而由不同厂家消费的锥齿轮通常齿面外形不一样,参数也不同(如格里森制、奥利康制锥齿轮),这关于锥齿轮的加工制造、检测及维修形成了很大费事。而面齿轮则具有一致的实际齿面。(5)与锥齿轮传动比拟,面齿轮传动具有较大的重合度。面齿轮的重合度可以到达2.0以上,而重合度大关于进步承载才能和添加传动的颠簸性很重要。(6)与锥齿轮传动比拟,面齿轮传动可以加重分量,构造也更紧凑。这一特点关于分量限制要求较高的航空工业特别重要。异样,由于面齿轮齿面的特殊性,面齿轮传动绝对于锥齿轮传动也存在以下缺乏:(1)在圆柱齿轮、锥齿轮的加工进程中,采用一种刀具可以加工同一模数、不同参数的齿轮。而面齿轮加工采用的刀具尺寸与实践啮合的圆柱齿轮相反,因而,关于不同尺寸和齿数的面齿轮来说,其加工刀具的参数也各不相反,这样就会添加刀具数量,进步加工本钱。(2)由于面齿轮反映在齿宽标的目的的外形不同,内径处有根切景象,外径处有尖角景象,因而,面齿轮的齿宽不克不及设计得太长,在传动强度上遭到必然限制。虽然与锥齿轮传动比拟,面齿轮传动存在上述缺陷,但是,随着技术的开展,这些缺陷可以失掉补偿。例如,经过改善齿轮资料的功能,可以进步齿轮的承载才能。因而,面齿轮的使用将会越来越普遍。
    2 面齿轮传动研讨的历史与现状
    早在上世纪40年代,已有研讨面齿轮传动的文献.buckingham采用投影几何办法研讨了面齿轮的变化特点,其根本思想是:将面齿轮的轮齿看作是变压力角和变齿距的齿条。即把面齿轮啮合看作是在圆柱齿轮的不同轴截面上齿轮与齿条的啮合,据此可以画出不同地位处齿轮的近似齿形。50年代,emilio和dornig对正交轴线的面齿轮根切景象停止了研讨。sarri.o.e提出了一种面齿轮与螺纹状圆柱(或圆锥)蜗杆的传动(facewormgear);litvin对该办法展开了进一步研讨.这种齿轮传动具有重合度大的特点,与面齿轮和圆柱齿轮传动比拟,改善了啮合特性,进步了齿轮传递载荷的才能和传递的颠簸性。该办法不只可用于相交轴传动,并且还可用于相错轴传动。面齿轮的推行使用在很大水平上应归功于litvin博士及其团队的相关研讨.他零碎研讨了面齿轮的啮合原理,从啮合几何学原理上剖析了根切和顶尖的条件,同时开展了点接触面齿轮,为将面齿轮使用于高速、重载传动打下了根底。虽然在实际上,面齿轮传动属于线接触啮合,且拆卸误差不会惹起传动误差,但会惹起接触斑点地位的改动。由于存在齿根根切和齿顶变尖,使面齿轮的齿宽不克不及太大,从而在各种误差的作用下能够发作边缘接触。锥齿轮(特别是弧齿锥齿轮)的啮合异样存在这一成绩,处理办法是采用部分点共轭法来完成用点接触替代线接触。关于面齿轮的啮合,采用的处理办法是插齿刀的齿数比相啮合的圆柱齿轮齿数多1-3个齿,从而使接触区部分化,以完成点接触传动。研讨团队还与美国军工企业协作,研制了加工精细面齿轮的磨齿机床,消费可用于飞机传动机构的高精度面齿轮。随着面齿轮研讨的深化,特别是设计的改良,使面齿轮的承载才能和转动速度大幅进步,从而进一步拓宽了其运用范围.在美国军方与nasa结合展开的art(advancedrotorcrafttransmission)研讨方案中,对面齿轮停止了高速重载研讨,设计了采用面齿轮传动的新型直升机主减速器传动安装的分传播动机构。研讨标明,与传统的锥齿轮传动比拟,采用面齿轮传动可使传动安装分量下降40%,且动力分流效果好,振动小,噪声低。尔后,美国darpa(defenseadvancedresearchprojectsagency)在trp(technologyreinvestmentprogram)项目中持续对面齿轮传动技术停止研讨,其次要目的是要把面齿轮传动技术使用于新一代阿帕奇直升机中。研讨内容包罗:各类面齿轮传动的齿接触剖析;渗碳磨削面齿轮的制造与实验研讨。欧洲很多国度也开端对面齿轮展开研讨,如意大利的facet正交面齿轮插齿加工仿真和磨齿原理研讨方案,该方案由意大利阿古斯塔(agusta)公司从1998年开端停止,次要研讨面齿轮在航空传动零碎中的使用,内容包罗面齿轮传动的构造设计、初步实际研讨、全尺寸实验研讨和设计改良等。面齿轮的研讨在国际展开较晚。南京航空航天大学朱如鹏博士等人对面齿轮的啮合实际做了少量研讨,次要集中于面齿轮的齿面熟成、面齿轮齿宽的限制条件、无装置误差及有装置误差的齿接触剖析、运动误差、重合度齿面曲率和齿面速度等方面。他们推导了齿面接触轨迹方程;完成了接触轨迹的可视化;剖析了次要传动参数及各类误差对接触轨迹的影响;推导了运动角度误差和运动角速度比误差的计算公式;树立了无装置误差和有装置误差的面齿轮传动和重合度剖析办法。这些研讨对在国际进一步展开研讨奠定了实际根底。东南工业大学方宗德教授及其团队在面齿轮的加工以及数值仿真方面也做了少量研讨任务.关于面齿轮的测量,目前普遍采用在测量机上停止测量或采用对滚接触斑点法停止检测.测量机可分为通用型和公用型。通用型测量机(如三坐标测量机)可应用测量软件完成对面齿轮不同齿面的误差测量。此类仪器测量精度高、运用范围广,但价钱较昂贵,且测量操作较繁琐。公用型测量仪普通用于高精度面齿轮加工机床上,经过在机床上装置相应的测量安装来完成测量。高功能的cnc磨齿机通常都具无数控(nc)及多轴联动功用、精细线性旋转运动、闭环反应零碎和用于探测工件与砂轮地位的内置探针。应用这些功用,就能在磨齿机上完成在机测量。在加工机床上完成在机测量具有以下优点:①可便利、快捷地完成齿轮在线测量;②齿轮误差信息可直接使用于加工机床的闭环反应零碎;③可完成加工前、加工中和加工后测量;④消弭了将工件从加工机床转移到检测仪器时发生的定位误差。对滚接触斑点法是一种检测齿轮运用功能的无效办法,该办法异样适用于面齿轮的检测。由于面齿轮的齿面外形较复杂,因而理解其接触情况非常重要。并且,面齿轮的内圈存在顶尖景象,假如接触地位位于内圈,就有能够减速磨损并惹起断齿,所以,精确判别面齿轮传动的接触地位和接触外形关于预测其传动功能具有重要意义。由于齿轮啮合检测设备复杂,办法牢靠,因而在面齿轮质量控制上运用较为遍及。异样,还可以经过施加载荷,检测面齿轮在不同载荷下的齿面接触情况。此外,经过调整齿轮加工机床的工艺参数,可以控制接触斑点的地位与外形。目前,面齿轮测量技术在国际的研讨刚刚起步。北京工业大学石照射教授在这方面停止了研讨,并树立了面齿轮误差评定规范。经过开发相应的测量软件,完成了在坐标测量机(cmm)上测量面齿轮误差。
    3 今后的次要研讨标的目的
    虽然对面齿轮传动的研讨曾经获得了少量效果,但绝对于比拟成熟的圆柱齿轮传动和锥齿轮传动而言,还有许多课题需求进一步研讨,尤其在国际,对面齿轮传动的研讨还处于起步阶段。今后的研讨标的目的和重点包罗:(1)面齿轮传动实际的研讨。次要包罗:面齿轮的弯曲强度、接触强度和胶合强度剖析、面齿轮的光滑研讨、面齿轮误差对啮合的影响等。对圆柱齿轮传动和锥齿轮传动的静态特性研讨已在国际外普遍展开,而对面齿轮传动的静态特性研讨目前未见报道,这方面的研讨任务也亟待展开。(2)面齿轮制造技术和加工机床的研讨。目前国外已有比拟成熟的面齿轮加工设备。但在国际,面齿轮加工技术还处于初期阶段。虽然加工面齿轮的插齿机已研制成功,但其功能还有待进一步进步。此外,还需求鼎力研制开发面齿轮精加工机床(如面齿轮磨齿机).(3)面齿轮测量技术的研讨。次要包罗:面齿轮测量实际的研讨(包罗测量原理、测量后果的误差剖析、测量零碎误差等);面齿轮测量仪器的研制开发,包罗针对不同运用场所及运用要求,开发能精确、便利、经济地检测不同面齿轮误差的测量仪器;面齿轮测量软件的开发,目前国际曾经开收回针对圆柱齿轮和直齿锥齿轮的测量软件,但面齿轮测量软44 结语
    经过以上剖析,可以得出以下两点结论:(1)绝对于锥齿轮传动而言,面齿轮传动具有诸多优势,虽然也存在一些缺陷与缺乏,但随着研讨的深化和技术的提高,面齿轮传动必然会取得越来越普遍的使用。(2)绝对于国外的开展程度,我国在面齿轮的加工技术和测量技术上还存在较大差距,尤其在面齿轮精细加工机床的研制、面齿轮测量仪器和测量软件的开发、完善等方面亟待进步。

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