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機械社區

標題: 【討論】齒輪傳動被淘汰 [打印本頁]

作者: zmztx 時間: 2017-5-20 16:56
標題: 【討論】齒輪傳動被淘汰
本帖最后由 zmztx 于 2017-5-22 09:14 編輯

齒輪什么時候誕生的，我們不知道。但說不定我們能看到齒輪傳動的淘汰。
自從電力電子技術迅速發展成熟，齒輪傳動是否有存在的必要？疑問始終沒有令人信服的結論。電力電子技術催生的電動汽車，越來越被企業和消費者接受，而齒輪在電動汽車里真沒什么用處了
當然，從成本、可靠性、操控性能等方面，現在齒輪還有一些優勢。問題是這些優勢還有多久呢？

請各位先看16#樓關于變位的帖子，能不能看懂？有沒有錯誤？這是基本概念，試試現在你對齒輪了解有多少？

作者: 廣州粵研鐘彥華 時間: 2017-5-20 17:13
以前變速多軸傳動齒輪鏈輪需要很多，現在采用伺服電機分別控制很多設備內部結構簡單了很多，但說完全取代現在還看不出來，現在不管高端還是普通的機構齒輪的運用都很多

作者: zyk566515 時間: 2017-5-20 17:19
本帖最后由 zyk566515 于 2017-5-20 17:27 編輯

我覺得齒輪傳動應該不會被淘汰，也不可能被淘汰。
但從車輛來講，齒輪傳動的應用不僅僅在變速箱上，還有其他很多地方，比如差速器，轉向系統等都有齒輪傳動的應用，甚至連雨刷機構中都用到了齒輪傳動。
從機床方面來講：齒輪傳動也用在機床的變速系統中，還有一些分度機構用到蝸輪蝸桿機構（歸類于齒輪傳動）。電動機的迅速發展在一定程度上簡化了變速機構的齒輪傳動系統，但畢竟電動機的輸出扭矩有限，在一些中大型功率的場合，還是需要通過齒輪機構減速提高扭矩。
齒輪機構的應用大約二千多年了。
另外，齒輪傳動（塑料材料）也應用在好多車輛玩具中，某些儀器儀表中，也少不了齒輪傳動的身影。
奢飾品中，瑞士表大家都知道，齒輪是主角。。

作者: zmztx 時間: 2017-5-20 17:19
我曾在浙江臺州見過一個生產減速器的企業，年銷售應該在2億。最讓人匪夷所思的是他們產品目錄上的模數居然是亂七八槽，幾乎都不是國標，似乎也套不上老外的標準。在反復盤問后才知道，他們的技術人員不會計算變位系數。
再想想，汽車后橋里的圓錐弧齒輪，設計難、制造難、搞得專用機床也是機床里的奇葩

作者: zmztx 時間: 2017-5-20 19:13
本帖最后由 zmztx 于 2017-5-20 19:15 編輯

zyk566515 發表于 2017-5-20 17:19
我覺得齒輪傳動應該不會被淘汰，也不可能被淘汰。
但從車輛來講，齒輪傳動的應用不僅僅在變速箱上，還有其 ...

首先，本人是機械工程師。現在正在做齒輪的幾何建模工作。最近不斷地問自己：這東西有用嗎？齒輪這么麻煩那天會被淘汰？

“差速器，轉向系統”，作為電動汽車，電機直接裝在轱轆里，轉向\兩輪速度差由電機控制。一般用變頻電機控制系統。變頻電機是i閉環控制，測變頻電機中的一個電阻參數，技術很早就成熟了。可以控制頻率以及相位
“分度機構”，可以用光柵反饋來控制。用蝸輪蝸桿機構機構是為了構成內軌道傳動鏈；但分度的內軌道傳動鏈不一定非要用蝸輪蝸桿機構
“電動機的輸出扭矩”，我理解你說的是機電匹配。至于電機硬特性調控，早就沒有問題了
換句話說，現在很難找到一種齒輪應用，是電技術不能替代的。當然如果說成本等，那就是另一回事了

作者: 702736 時間: 2017-5-20 19:34
估計先要淘汰2只腳

作者: 水秀天藍 時間: 2017-5-20 20:27

zmztx 發表于 2017-5-20 17:19
我曾在浙江臺州見過一個生產減速器的企業，年銷售應該在2億。最讓人匪夷所思的是他們產品目錄上的模數居然 ...

不會計算變位系數導致模數亂七八槽??

作者: 水秀天藍 時間: 2017-5-20 20:54

zmztx 發表于 2017-5-20 19:13
首先，本人是機械工程師。現在正在做齒輪的幾何建模工作。最近不斷地問自己：這東西有用嗎？齒輪這么麻煩 ...

"很難找到一種齒輪應用，是電技術不能替代的"

低速大扭矩又要輕便的情況,能用電機直接驅動嗎？例如直升機主減速。
我覺得是很難代替的。電磁力要達到機械力相同的數量級，電機磁路系統要比機械系統笨重的多。
因為在相同器件質量的情況下，機械力要比磁力大幾個數量級。

數量說明如下：電磁鐵吸力公式
F=(B/5000)^2*S；
其中Ｓ是磁通道截面積，單位為平方厘米；
Ｂ是磁感應強度，單位是高斯；
電機的力和電磁鐵處于同一個數量級。
公變換為
Ｆ/S=(B/5000)^2,　這個數值是壓強的單位；
可稱為“磁力壓強”或“磁應力”。
現在磁感應強度Ｂ最高也就算幾個Ｔ不超過１0T，也就是100000高斯；
代入公式得“磁應力”還不到１Ｍｐａ，比機械應力小得多，例如彈簧鋼絲強度高達２０００多Ｍｐａ。
根本不是一個數量級的。
也就是說在相同器件質量的情況下，電機直驅是比不上機械傳動的。

作者: 水秀天藍 時間: 2017-5-20 21:02

水秀天藍發表于 2017-5-20 20:54
"很難找到一種齒輪應用，是電技術不能替代的"

低速大扭矩又要輕便的情況,能用電機直接驅動嗎？例如直 ...

機械力比磁力大的多，這個結論其實也是非常直觀：

反證法：如果磁力比機械力大，那么用什么材料去支撐線圈？

作者: zmztx 時間: 2017-5-20 22:01

水秀天藍發表于 2017-5-20 21:02
機械力比磁力大的多，這個結論其實也是非常直觀：

反證法：如果磁力比機械力大，那么用什么材料去支撐 ...

“直升機主減速”，你是指水平旋轉螺旋槳
那個地方與其說和動力有關，不如說是和操控有關

作者: 水秀天藍 時間: 2017-5-20 22:13

zmztx 發表于 2017-5-20 22:01
“直升機主減速”，你是指水平旋轉螺旋槳
那個地方與其說和動力有關，不如說是和操控有關

操控主要是變距機構吧。

作者: 屠夫沒帶刀 時間: 2017-5-20 22:53

zmztx 發表于 2017-5-20 17:19
我曾在浙江臺州見過一個生產減速器的企業，年銷售應該在2億。最讓人匪夷所思的是他們產品目錄上的模數居然 ...

樓主來說說怎么計算變位系數？洗耳恭聽，謝謝。

作者: Lixinwu 時間: 2017-5-21 04:48
在輕型的乘用車領域可以，但在載重卡車、大型乘用車領域似乎是不太可能的.為什么，大家自己去想一想吧。

作者: zmztx 時間: 2017-5-21 08:48

水秀天藍發表于 2017-5-20 22:13
操控主要是變距機構吧。

好像是，變距機構應該是控制升力，如果是雙層螺旋槳呢？
減速器和變距機構是什么關系呢？

作者: zmztx 時間: 2017-5-21 09:18

屠夫沒帶刀發表于 2017-5-20 22:53
樓主來說說怎么計算變位系數？洗耳恭聽，謝謝。

齒輪變位，是經常遇到的
簡單起見，以下討論圓柱直齒輪傳動。即便這樣還會有些變態的齒輪，忽略它
變位，提起高度變位會想到湊中心距，提起角度變位會想起強度、改善嚙合質量。其實，變位系數的變化會帶來連鎖反應。
湊中心距，首先是模數（這里指標準模數）、齒數。當這兩項參數不能滿足時，還可有兩條路
1）改變節圓半徑，使得兩節圓半徑能湊出所需要的中心距
2）改變嚙合線的斜率。對于外嚙合，嚙合線就是兩節圓的內切線。當嚙合線斜率變化，中心距也變化
這是規范的方法
野路子才改模數，用它去湊中心距。不過這會帶來一系列的問題。
規范的算法，在教科書上有，齒輪手冊上有

湊出中心距后，還要把變位系數分配到兩個齒輪上。這才是難點
變位系數的大小，將影響幾何形狀。起碼要保證齒能插進槽里、其次不能出現各種干涉。
變位系數的大小，將影響力學特性。比如滑差率等
這還沒完，
嚙合分外嚙合與內嚙合；齒輪加工分滾齒與揷齒，變位系數將在其中如何作用
希望我能用文字說清楚它
且看下回分解

作者: 聯control 時間: 2017-5-21 09:54
坐看大佬們討論......

作者: flydragon525 時間: 2017-5-21 10:36
齒輪機械傳動的精度就是無法取代的。

作者: 千年獨酌 時間: 2017-5-21 10:38
有點好奇，不用齒輪的話，那些低轉速，大扭矩的場合，怎么通過電控實現，比如轉速0.01r/min，扭矩100000N.M的旋轉或翻轉機構。能實現的話，又需要多大的結構空間。
客觀來說，現有的東西被淘汰是必然出現的一個結果，只是時間問題。只是在現階段，確實無法想象那會是怎樣的一種情景。

作者: 夢回舊時光 時間: 2017-5-21 10:55
感覺樓主是掉入非標的坑里了，認為電技術無所不能。多接觸純機械的結構和系統，看看各種行業的機械設備結構，或許有不一樣的想法了。

作者: 風卷云舒 時間: 2017-5-21 12:13
電機不是萬能的！

作者: Cavalier_Ricky 時間: 2017-5-21 14:24
有機器人了，我吃飯就不用筷子了？

另外，高速同步運行的機構，樓主打算每根軸都加上去馬達？

干嘛想這種事情？？？？？？

作者: 一顆沒有殼的蛋 時間: 2017-5-21 16:52
在重工行業，齒輪是不可替代的

作者: 我是青銅四 時間: 2017-5-21 16:58
那些用不完全齒輪的還有多軸器

作者: 三八大蓋 時間: 2017-5-21 17:16
短時間內還不會，因為低速電機的成本遠遠高于減速器的成本，而且你所說的只是汽車行業，還有別的行業呀

作者: 魍者歸來 時間: 2017-5-21 17:16
其實我覺得把各類工業級發電站分析一下，看主要部件都有沒有齒輪，，如果有，這個問題就終結了吧

作者: 摔摔 時間: 2017-5-21 17:35
打擊面太廣了，力有未逮啊。縮小應用領域對比才有意義

作者: zmztx 時間: 2017-5-21 18:51
本帖最后由 zmztx 于 2017-5-21 18:57 編輯

本人對于齒輪和傳動的應用（當然范圍有限），曾經很深入，后來接觸就非常少了
對于電力電子，也在研發時了解了不少。包括變頻調速、直流伺服等。
至于齒輪被替代的問題，在本科時，是一位老師講的，只是沒有令人信服的結論。母校研究齒輪的水平，在國內恐怕沒有哪所高校能超越了。這位是有點奇怪，不過也沒多想
現在，我還在做齒輪的工作，加上對電力電子技術的了解。感覺“齒輪替代”還真不是胡思亂想！
各位，請在深入了解齒輪、齒輪傳動以及各種傳動技術，在比較深入的了解電力電子技術之后，再細細思考，“齒輪替代”的問題，

作者: zmztx 時間: 2017-5-21 18:58
齒輪泵、齒型花鍵等，不應該算作傳動

作者: zmztx 時間: 2017-5-21 19:09
傳動精度，現在齒輪傳動沒有多少優勢了。這論壇里有不少關于機床精度補償的方法，以提高機床精度。分度機構也一樣。機械裝置最高級的分度機構，是手工研出來的鼠牙盤。這種分度機構很難做。但是靠電量測量+補償，實現沒有那么難
同步，尤其是距離比較長，齒輪傳動更沒有什么優勢了。因為扭轉變形（包括扭振），曾經讓早期開發的C6140進給系統脫不開。

作者: 非常 時間: 2017-5-21 21:24
前幾年看到的文章，民用客機航空發動機的結構在往齒輪變速箱上設計使用了，而且效率什么的比現有的發動機更好。

作者: 未來第一站 時間: 2017-5-21 21:31
關于齒輪傳動我們看不到開始也不會看到結局。

作者: 陽光MAN 時間: 2017-5-22 07:38
我去這個沒有意義的居然有人討論。

作者: 孟德爾斯鳩 時間: 2017-5-22 08:11
電動車有輪邊減速器。齒輪傳動還是很重要

作者: xiaobing86203 時間: 2017-5-22 08:30
新能源電動車發展迅猛，以后的汽車發動機將全部被電動機替代，所以這個趨勢是有可以的

作者: nieting1203 時間: 2017-5-22 08:51
齒輪傳動應用可能會減少，然后被電機替代，但是完全替代實屬無稽之談。

鹵煮舉例電動汽車，這種屬于中等轉速，扭矩不大的場合，電機可以替代，

但是礦山機械，低速重載的場合，怎么辦，電機能辦到嗎，

難道以后有車了，就要把腳砍掉，車能完全替代腳？？？

作者: jary亦風 時間: 2017-5-22 10:44
現在齒輪的價格總體在降！但是怎么說呢，經典的東西值得去學習（本菜鳥最近一直在學這個）！

作者: 快樂-哈哈哈 時間: 2017-5-22 11:10
齒輪在近5年應該還是比較主流的，至于往后說不來了

作者: 鐵未銷 時間: 2017-5-22 11:14
不同軸，短距離傳動，短到不能用鏈和帶，對轉速精度和力矩有要求，無法使用摩擦傳動的地方，難道不該是齒輪傳動更合適嗎？

作者: 淡然 時間: 2017-5-22 11:34
我希望齒輪被更先進的機構淘汰，因為在設計的時候，經常讓你頭痛。

作者: fangyunsheng 時間: 2017-5-22 15:31

淡然發表于 2017-5-22 11:34
我希望齒輪被更先進的機構淘汰，因為在設計的時候，經常讓你頭痛。

即使能被取代，取代它的機構也會比你現在頭疼的更頭疼，何況，我們活著的歲月里是估計等不到這一天的

作者: fangyunsheng 時間: 2017-5-22 15:33

fangyunsheng 發表于 2017-5-22 15:31
即使能被取代，取代它的機構也會比你現在頭疼的更頭疼，何況，我們活著的歲月里是估計等不到這一天的

秒回，你是多清閑啊

作者: ie1 時間: 2017-5-22 16:12

水秀天藍發表于 2017-5-20 20:54
"很難找到一種齒輪應用，是電技術不能替代的"

低速大扭矩又要輕便的情況,能用電機直接驅動嗎？例如直 ...

其實沒必要算那些力，因為跟現在討論的無關，畢竟現在電機驅動不了，不代表未來不行。百年前，誰知道齒輪這東西的應用會越來越窄。同樣的，可能千年后，后人也會疑問，在千年前電力發展落后的時代（相對千年后），人們是怎么利用電做到大扭矩的輸出的

作者: zmztx 時間: 2017-5-22 16:55
本帖最后由 zmztx 于 2017-5-22 16:57 編輯

對于外嚙合，嚙合線就是兩節圓的內切線
基圓寫成了節圓，的確錯了
一般，我喜歡用圖形幫助記憶。兩個節圓相切可以定中心距；兩個基圓加內公切線也可以定中心距

@屠夫沒帶刀
“節圓只是嚙合時才存在”，你確信？那假定，在齒輪副中移走一個齒輪，留下的是齒輪A。你可否設計出另外一個參數不同的齒輪C，與齒輪A嚙合。此時齒輪A的節圓變了。提示：注意變位齒輪的齒頂高

作者: 去缸活塞泵 時間: 2017-5-22 23:54
不會淘汰的，現代技術會有所替代，但是完全取代幾乎是不可能的，只能說各有優勢

作者: 王宏安75 時間: 2017-5-23 07:12
邏輯上不通

作者: 精靈將軍 時間: 2017-5-23 12:15
我想問下，雙方辯證的內容是不是討論齒輪傳動會不會消失？
為什么會出現選擇支持哪種觀點？
要選擇的只是認為會被取代或者不會被取代吧？
@老鷹

作者: reu8598 時間: 2017-5-23 16:25
一切皆有可能

作者: zmztx 時間: 2017-5-24 08:05
接16#樓
變位系數封閉圖和利用變位避開各種干涉，齒廓曲線是基礎。以下內容難度加大，為了省事沒有上圖也沒有上數學公式，熟悉齒輪設計的應該可以明白思路。討論的還是漸開線圓柱直齒

齒廓曲線大家都知道由四段曲線組成：*齒頂圓曲線\*漸開線曲線\*過渡曲線\*齒根圓曲線。銳邊倒角不說了
頂圓和根圓易解決，關鍵是漸開線和過渡曲線。
為了便于記憶，漸開線和過渡曲線可以統一到旋輪線。旋輪線是一根直線在圓上做無滑動（這是滾切情況，省點事）。有一點與直線固定，此點畫出的平面曲線就是旋輪線。
漸開線，固定點就在直線上。這個不該忘了吧！
過渡曲線，一般固定點在直線與圓心之間，畫出的是延伸漸開線；當固定點在直線另一側，畫出的是壓縮漸開線，這種齒輪很變態，不考慮。問題是，刀具齒尖是圓角時，切出的是延伸漸開線的等距線。即刀具齒尖圓角的圓心畫出來的是延伸漸開線，而刀具圓角在齒坯上切出的是與圓角相切的等距線。而不是延伸漸開線。直線想象為滾齒刀，圓想象成待加工齒坯
對于揷齒刀，是兩個圓無滑動滾動，延伸漸開線就成為延伸擺線。
這些如果能理解，對之后理解變位系數的限制曲線由幫助

求解精確齒廓曲線，往往用“法線法”。注意兩個問題
一是要選擇刀具和齒坯在坐標系中的擺放位置；二是變位、刀具圓角（尖角）曲線等諸多變數的處理
曲線坐標不難求，曲線段的端點要花點功夫。漸開線與頂圓的交點，過渡曲線與根圓的切點，只要齒廓在坐標系中的擺放位置恰當，作簡單幾何運算（涉及齒輪輪齒幾何關系），即可
而漸開線與過渡曲線相交處，需要討論。沒有根切則交點是平滑過渡的切點；有根切，兩曲線相交，不是平滑過渡
具體處理
1）判定根切條件。幾何概念則是刀具齒角在齒坯上畫出的曲線是否侵入漸開線的嚙合部分。這里要把變位系數中允許微小根切限制條件區別開來。這種微小根切并沒有影響嚙合。另外，滾齒刀發生根切的判斷與揷齒刀發生根切判斷，有不小差別
2）無根切，則可根據漸開線段、過渡曲線的起止點坐標，直接計算。處理中要注意刀具圓角等情況
3）有根切，要么根據你應用的特定情況，推導出交點的坐標函數式，直接求解曲線；要么用數值方法，迭代，求漸開線與過渡曲線的交點坐標，再求曲線。用數值方法相對省事。

只有知道了齒廓曲線，才有討論變位系數封閉圖的基礎，才有討論各種干涉的基礎
事實上，這套思路是為了變型設計（參數驅動）使用的，有限元計算也需要
其余內容，再談

作者: zmztx 時間: 2017-5-24 09:02
本帖最后由 zmztx 于 2017-5-24 09:15 編輯

關于變位系數的講解，只是應壇友要求。有多少人看，有什么作用？看來效果很小。變位僅僅是齒輪傳動中一部分內容
不過，如果許多機械工程師對這些東西沒興趣，或者僅會抄手冊、標準，知其然不知所以然，那齒輪被淘汰的日子就不遠了。即便是齒輪有強大的生命力，沒人精確巧妙的設計、制造，也是白搭！

alphago與柯潔剛剛賽完第一盤，賽后有一個對話。deepmind公司的兩個人，有中國國家隊棋手，對話。
棋手希望找出AlphaGo的弱點，deepmind公司則是希望通過和棋手對局找出進一步改進的方向。誰也沒看中輸贏結果
抱著這種態度，AI怎么會不越來越強大？

作者: 屠夫沒帶刀 時間: 2017-5-24 09:44

zmztx 發表于 2017-5-24 08:05
接16#樓
變位系數封閉圖和利用變位避開各種干涉，齒廓曲線是基礎。以下內容難度加大，為了省事沒有上圖也 ...

[attach]422991[/attach]

作者: zmztx 時間: 2017-5-24 10:20
本帖最后由 zmztx 于 2017-5-24 10:22 編輯

屠夫沒帶刀發表于 2017-5-24 09:44

“說旋輪線就露餡了”？請用技術語言解釋，專業點。能行嗎？

作者: 83tb 時間: 2017-5-29 18:14
在電影<2012>中科學家制造的方舟上有大量巨型的齒輪機構，盡管是科幻電影，但我想仍然有它的科學道理。

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