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本帖最后由 蒼狼大地 于 2015-12-27 09:47 編輯 : G2 Z. \6 X7 f7 Z0 g( w, i: i0 B
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《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(jì)計(jì)算篇，滿滿的都是干貨。。。# c0 h; J- m3 z
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~正文分割線~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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* K( S1 O' z g, g一、名詞術(shù)語
# i ^8 m2 z D- c/ ]; ~- ^1.1 模數(shù)' U/ Y7 h7 P) V" W/ X
— 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒輪來說，全齒高大約等于 2.25倍的模數(shù)。4 [. ~0 B5 U: x) U
— 變位量=變位系數(shù)×模數(shù)，
1 p& l7 g6 u$ e ☆ 模數(shù)大的，變位量相對(duì)大，因?yàn)榭梢匀∮玫木€區(qū)間相對(duì)大
/ O6 w1 Q4 o$ M. Q: c ☆ 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，3 X8 j' {, o w4 P
※ 什么叫做線區(qū)間？
" }" ]: p3 {+ @) q; d" n* @ ☆ 數(shù)學(xué)上可以計(jì)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
2 H' T0 J. G' _$ e! a — 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？- k: ?: ` w9 y6 F/ B& E5 c; x
☆ 現(xiàn)在用的模數(shù)制齒輪，計(jì)算是以模數(shù)為基礎(chǔ)的，許多計(jì)算與迭代都是以模數(shù)為基礎(chǔ)展開的，自然變位也一樣。
& n# _; E7 O: n3 F1 |0 L' [ ☆ 但在加工的時(shí)候，確實(shí)用的是具體數(shù)值的變位量，不需要在加工中再進(jìn)行變換。, Y3 Q7 o% } N, c6 P4 A5 o
— 齒輪模數(shù)是怎么計(jì)算出來的？9 C5 L* a( e; _5 B2 `) I
☆ 模數(shù)是按強(qiáng)度計(jì)算得到的，或者說取決于強(qiáng)度。% V1 H V# ~8 I# n* z, \, b' K
☆ 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，不是簡單一對(duì)一的單點(diǎn)傳動(dòng)，也不是計(jì)算單點(diǎn)傳動(dòng)發(fā)現(xiàn)模數(shù)不行就只能加大模數(shù)。齒輪，多點(diǎn)傳動(dòng)的系統(tǒng)很多的，齒輪書籍中有介紹。學(xué)習(xí)多傳動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)設(shè)計(jì)齒輪有幫助。
5 E5 X# h; ?) B+ ~# t: T7 o ☆ 計(jì)算模數(shù)，一定要有合理性，
' _! w$ K3 _# p l! L2 ~8 o □ 首先強(qiáng)度要夠，但模數(shù)大了以后，重合度就下來了，壽命就不好了% e L- q/ M1 Q" ?! j+ q
□ 小模數(shù)，大重合度，依然可以解決力矩問題。: J. O$ \) U1 i7 Z0 K. L' x
□ 也可采用多點(diǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)解決力矩問題。! e& V$ N' r7 a2 i; [( O/ F7 n
— Q：國內(nèi)的齒輪模數(shù)雖然是第一標(biāo)準(zhǔn)最大是50。某國外企業(yè)手冊(cè)顯示可以做到最大56。國外的加工水平和標(biāo)準(zhǔn)能做到多大？
& V) F5 J# n* j/ { ☆ 對(duì)與齒輪模數(shù)，沒有準(zhǔn)確限制，尤其是不全齒輪或半齒輪。
/ n& q$ L% W1 h9 @8 ~) e7 F& B ☆ 是否采用大模數(shù)齒輪，主要考慮有無必要性。
6 K* R6 f6 ]* x- E; a, [ □ 經(jīng)濟(jì)性考慮：模數(shù)太大，直接采用其它傳動(dòng)方式，如多點(diǎn)傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)。如翻轉(zhuǎn)鋼包的機(jī)構(gòu)，有齒輪傳動(dòng)、銷齒傳動(dòng)、液壓齒條、擺缸、油缸接力等多種方式。+ T! ]6 X- R7 K+ k, T# e! x
□ 技術(shù)考慮：模數(shù)過大，齒輪設(shè)計(jì)加工問題、軸安裝問題（需要采用雙向切向鍵）。
2 Z& u; o' D2 z( d8 k% ]" t$ [ ※ 什么是雙向切向鍵？具體的結(jié)構(gòu)形式是如何？
: U O) O2 A7 F5 q8 }: ^' q □ 設(shè)計(jì)合理性：當(dāng)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(jì)劃算？誰使用？為什么要用？% e& s7 n" n' V4 [ V& n: P v7 S
2 @5 l, l: D- i6 @1 W+ z$ n+ _3 X1.2 變位系數(shù)+ |) z; _, x# G/ z* x: w
— 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(diǎn)，
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1.3 漸開線齒廓
0 @- w. r4 R- t9 L- {. y — 齒輪漸開線齒廓精確求解及其參數(shù)化建模，對(duì)數(shù)學(xué)要求高，設(shè)計(jì)大量坐標(biāo)系變換，必須念通數(shù)學(xué)。) G4 H" Z7 ~: b% `* L
— 齒廓和齒根過渡曲線的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，涉及大量幾何關(guān)系和數(shù)學(xué)。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。% h: ~ q& c3 {% n
— 研究齒形，多從受力和傳動(dòng)嚙合方式考慮，然后設(shè)計(jì)刀具和機(jī)床通過特定的加工工藝實(shí)現(xiàn)齒形的制造。故而齒輪有兩個(gè)方向：( D% Q2 }4 ?0 R
☆ 純數(shù)學(xué)力學(xué)的齒形設(shè)計(jì)
9 J6 ^' z8 L% R3 Y ☆ 工藝裝備的設(shè)計(jì)（刀具和機(jī)床或者模具）。
* e; F2 |1 a5 ^& J/ w7 y4 y4 o ※ 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(duì)象，不僅有運(yùn)動(dòng)的，還有動(dòng)力的，1 g* i- D7 e/ n+ ` J& A
" s# `! X% p, L3 E7 b1.4 傳動(dòng)比* ~7 g$ x' _/ r% J ?
— 為什么設(shè)計(jì)手冊(cè)上講齒輪傳動(dòng)比要小于6-8？0 F) p3 F" U+ N7 L% B3 b$ a& j
☆ 限制一級(jí)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(gè)劃算的問題，設(shè)計(jì)設(shè)備是考慮成本的，速比大到一個(gè)數(shù)值，可以采用多極，這樣設(shè)計(jì)重量比較合理
7 X! O0 [* X& T ☆ 而對(duì)于開式齒輪，往往是采用一級(jí)大齒輪，這個(gè)與你說法正好相反，% W- _7 J3 q( ^! _3 J
☆ 傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)慣量，軸承負(fù)載都有問題。: Q# _8 F( D2 a2 P. @
— 大傳動(dòng)比下采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的比較：
, n5 ~- ~* {) k: r6 G% C3 [ ☆ 傳動(dòng)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。/ x" q( l; S5 ^. h2 U) H/ p
☆ 效率：齒輪比蝸輪蝸桿高。
' J+ [2 ]' L% G2 H. A2 z) q ☆ 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(jí)齒輪組比較合適。
5 p- {# D) N; R' @* S! P4 P
- g$ O; d" c6 [4 G" I( D8 A二、齒輪設(shè)計(jì)流程
5 \8 u5 _- Y, W2.1 設(shè)計(jì)齒輪的流程
0 y6 v) z' @# D' I — 確定嚙合曲線（手工畫圖）：8 n+ F* H0 y4 I2 J
☆ 從黃格子紙上撕下一頁，畫一個(gè)圓，標(biāo)注一個(gè)公式，那是基圓，從上面拉出的就是漸開線，標(biāo)一個(gè)解析式，對(duì) 面再拉一個(gè)線，再標(biāo)解析式，那就是兩個(gè)齒面的嚙合，
" n* c6 c" @& S6 F V6 o$ G# f ☆ 根據(jù)精度就知道要多少點(diǎn)作圖畫的曲線的精度是合理的，點(diǎn)數(shù)太少曲率精度不夠，點(diǎn)數(shù)過密會(huì)把計(jì)算機(jī)算死的。& b o3 a% M5 \8 {7 r. ^
☆ 需要很扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)。; h# P2 i1 I4 g! ]! I( e
☆ 齒面輪廓，不是那種畫幾個(gè)圓圈的方式，你沒有齒面輪廓怎么計(jì)算應(yīng)力有多大？沒有這個(gè)輪廓，用有限元分析什么？; r1 \6 w( j+ p/ u. Y- s
— 建立嚙合模型
, X' _' R* ?% f ☆ 有了三維圖后建立齒輪嚙合模型$ a8 z# N4 v2 y7 w$ f- C
☆ 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(gè)約束就可以畫箱體，就知道箱子的厚度。" ~9 v( B7 G% N) |% Y4 E
☆ 用解析式的聯(lián)立算接觸應(yīng)力，求強(qiáng)度計(jì)算，再反推中心距、齒寬等等東西
. b. c8 z5 f! d$ J9 T$ i% M1 K, h ☆ 我用有限元做齒輪計(jì)算，是有了具體的對(duì)象，初步計(jì)算都好了，確定可以用了，計(jì)算那個(gè)嚙合區(qū)域的最大應(yīng)力用的，是個(gè)計(jì)算的輔助手段，
* e% d0 t5 g, _" ^ ☆ 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，
% C* Q ]* Z2 i0 f — 齒輪軸設(shè)計(jì)
. @ W! U) K( G/ H( _, u1 \# p ☆ 齒輪軸受力時(shí)產(chǎn)生撓度8 }& b% k7 t- ^9 }$ F
☆ 撓度很關(guān)鍵：會(huì)改變嚙合點(diǎn)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。( a3 z0 w/ ]9 w0 a
☆ 解決措施：
3 ]/ f% L3 J& b4 {, H5 ^0 d1 T □ 考慮齒輪軸的設(shè)計(jì): ^, B) i) M. n& y. G: ^1 [! W
□ 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(jì)算。
) W. \9 W3 R9 { — 熱變形計(jì)算
; T2 l j+ Z. S* S H3 f3 k- a ☆ 多大的負(fù)荷，溫度可以升高到多少度？1 u, a# I) c w2 ^9 b1 S, a% ~0 C
☆ 溫度會(huì)穩(wěn)定在多少度，這個(gè)軸會(huì)熱漲多少？
w! v$ W4 {3 F# b5 H3 y/ h! o ☆ 熱漲對(duì)嚙合有什么影響？ {* ^- h. ?0 M4 g) ^) Y- {
— 箱體計(jì)算
0 m9 M% }9 ` ^, [" L% y ☆ 畫箱體，對(duì)角扭轉(zhuǎn)就大概知道箱子的厚度。6 B0 n6 `1 L2 Q# `. J% }
☆ 考慮各種其它的空間變形，因?yàn)橄潴w剛度不夠的話，再好的齒輪設(shè)計(jì)都白搭，根本就沒有壽命可言
3 a ?) J y& X) ~ [ ☆ 鬼子的箱體都非常厚實(shí)，為什么？你計(jì)算了就知道，任何的偷工減料最后一定是害自己的，
. D2 M( i/ D" c8 j, Y2 b/ j — 總結(jié)：
) S& A' Y3 q! {9 J ☆ 鬼子也用有限元進(jìn)行箱體設(shè)計(jì)，但不是為了分析而分析，而是在有基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行精細(xì)設(shè)計(jì)，懂設(shè)計(jì)和有限元的根本。
9 @; H7 ^3 f5 F5 s ☆ 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(jì)的就好，設(shè)計(jì)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，
0 t0 ]5 S/ K% b* k3 I( N ☆ 鬼子設(shè)計(jì)東西，一般有針對(duì)性，還是我們說的基礎(chǔ)東西比我們?cè)鷮?shí)。設(shè)計(jì)一個(gè)東西要體會(huì)其內(nèi)在的真諦，沒有體會(huì)這個(gè)，就玩不好，玩的基本是表皮東西
" k# p! j: T _ — 優(yōu)化設(shè)計(jì)：優(yōu)化是一個(gè)寬泛的概念，要針對(duì)你玩什么，舉個(gè)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(gè)概念，
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2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程：- t7 r# A# a& w
☆ 閉式箱的設(shè)計(jì)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(dāng)循環(huán)次數(shù)非常少的時(shí)候，就談不上損壞。（開式齒輪不必計(jì)算接觸強(qiáng)度，直接計(jì)算彎曲就可以）
0 F$ C4 |: t0 O% _; ?- X ☆ 電機(jī)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(jì)算，- ~' ?! u$ O+ r4 y* j! ^& ~
☆ 我們的體系是在原蘇聯(lián)的體系上‘升一級(jí)，靠一級(jí)’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(gè)體系，是講究人的設(shè)計(jì)基本功與設(shè)備的實(shí)際功效為基礎(chǔ)的上面玩設(shè)計(jì)，
0 M1 E. r/ p+ v+ v. {% }9 m ☆ 米國怎么玩一個(gè)機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)，因?yàn)榛竟茫磺惺菑幕A(chǔ)開始的，做一個(gè)傳動(dòng)鏈，把尺寸都擺出來，哪里是哪個(gè)設(shè)備，電機(jī)一小時(shí)啟動(dòng)多少次？運(yùn) 轉(zhuǎn)力矩是多大？這些都是精確數(shù)字，再電話給電機(jī)廠，要這么個(gè)電機(jī)，電機(jī)廠的數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)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(jī)小 了，減速機(jī)也小了，而當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)少時(shí)候，按彎曲計(jì)算齒輪，齒輪箱也相應(yīng)小了，當(dāng)箱體強(qiáng)度不夠的時(shí)候，只加強(qiáng)箱體，而齒輪箱整體小了，其傳動(dòng)系統(tǒng)就是比你小 不少，也一樣用多年。鬼子有時(shí)的東西又做的比我們大而且結(jié)實(shí)，為什么，就是考慮極端工況，比如化工，比如石油，比如工程機(jī)械，而鬼子設(shè)計(jì)橋梁這些東西比我們結(jié)實(shí)幾十倍。
, ^, b7 z6 m6 C/ t2 \4 l* k/ k ☆ 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(duì)機(jī)械理解深度也比較淺，以前是因?yàn)殚]關(guān)鎖國沒有辦法，我許多前輩基礎(chǔ)都非常好，但都是學(xué)的蘇聯(lián)的理論，這個(gè)沒有辦法了，而新一代主要是不念書，沒有基礎(chǔ)概念，& s' ?3 w% k% ?- q, c3 o
☆ 現(xiàn)在的產(chǎn)品問題在哪里? 本該做的輕巧的東西，因?yàn)榛A(chǔ)理論的薄弱，不會(huì)，而做的很笨重，而那些投機(jī)取巧的家伙，把山寨的東西做的很輕，但沒有使用 價(jià)值，而本該做的非常結(jié)實(shí)的東西，比如破冰船，受設(shè)計(jì)水平與材料的限制，也不會(huì)做結(jié)實(shí)了，這樣，我國的產(chǎn)品處于兩頭不靠的境地，
5 G4 b& d L8 d1 _, I/ ^% u; C ☆ 怎么玩好了？不是看哪本手冊(cè)的問題，是對(duì)于機(jī)械有深刻的理解，理解其實(shí)質(zhì)東西，對(duì)設(shè)計(jì)，材料的實(shí)質(zhì)非常了解，阿拉設(shè)計(jì)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(shí)，也用多年，實(shí)質(zhì)，就是你懂了機(jī)械，懂了那個(gè)東西到底哪里弱？哪里 是要減輕重量的，哪里要加強(qiáng)，這些也基本是經(jīng)驗(yàn)，手冊(cè)是不會(huì)有的， 9 v0 A: O- T" f2 c, k& T6 L. q
☆ 你怎么玩好了？還是阿拉說的，基礎(chǔ)，無論對(duì)什么，懂其基礎(chǔ)，就全懂，阿拉發(fā)現(xiàn)，玩齒輪的，沒有幾個(gè)懂漸開線方程，阿拉特奇怪，5 H# P% d& n' ~
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2.3 如何做齒輪或減速箱設(shè)計(jì)的？$ {, ]5 u2 o9 ~$ m8 ]+ o- g
☆ 90年代之前，都是手工計(jì)算，計(jì)算機(jī)計(jì)算是近15年之內(nèi)的事情了，不僅計(jì)算齒輪，還計(jì)算箱體，計(jì)算書寫一大本，比如大型飛剪那個(gè)齒輪箱，齒輪箱計(jì)算有差不 多100頁，那時(shí)米國公司也是手工計(jì)算，全套設(shè)計(jì)好了，給有限元室去分析，
, |. R: h- B: G- e* X. Y8 { ☆ 計(jì)算機(jī)發(fā)展以后，有幾年還不錯(cuò)，現(xiàn)在是有計(jì)算機(jī)對(duì)許多人也沒有啥價(jià)值，因?yàn)槿绾屋斎霐?shù)據(jù)，就是一個(gè)大問題，許多家伙的電腦里面各種軟件是齊全的，但對(duì)齒輪箱設(shè)計(jì)也一樣一無所知，不知道如何下手4 B; c9 o0 i4 G+ _8 I; W% M) a
☆ 手算熟練的，根本就不必你自己操作計(jì)算機(jī)，我現(xiàn)在計(jì)算大機(jī)架的危險(xiǎn)點(diǎn)，計(jì)算齒輪箱的變形，許多都不自己實(shí)際操作了，因?yàn)橐呀?jīng)先知道哪里危險(xiǎn)了，人家計(jì)算的結(jié)果正確與否是可以準(zhǔn)確判斷的，而計(jì)算操作者是不懂的% v' G$ ?% ^6 U# L* ~
— 對(duì)與減速機(jī)，需要學(xué)會(huì)完全三維模擬，熱變形計(jì)算分析，每個(gè)部位的變形量要能夠計(jì)算出來，包括熱狀態(tài) 下的齒面嚙合，熱變形下嚙合點(diǎn)的偏移，還要軸承壓扁對(duì)于嚙合的影響，所有這些，阿拉都可以計(jì)算出來，可以給大型的機(jī)構(gòu)專門玩這個(gè)，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?yàn)椴欢?br />
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2.4 大齒輪流程：" k; G$ K( h! t3 d/ }% C
— 設(shè)計(jì)要求：一種大型的回轉(zhuǎn)支撐的圈體，滾動(dòng)滑道用于安轉(zhuǎn)滾動(dòng)體，齒圈用于驅(qū)動(dòng)，這個(gè)東西，要自己選擇鋼坯，多鐓多拔，沖孔，擴(kuò)孔，制造環(huán)件毛坯，退火，上大型滾環(huán)機(jī)1 B# a9 Y- v" f! v" z
— 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(cè)量點(diǎn)，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(gè)，4 ^" E$ t1 c9 M
— 關(guān)于計(jì)算，因?yàn)檫@個(gè)東西總體循環(huán)次數(shù)少，計(jì)算兩個(gè)東西，一個(gè)是強(qiáng)度，一個(gè)是早期疲勞，早期疲勞沒問題，結(jié)構(gòu)不會(huì)損壞，就可以了，不需要高次循環(huán)，因?yàn)檎w壽命區(qū)間，總循環(huán)次數(shù)不多，
' S/ G( Q0 w6 O. c9 s y — 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(yán)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(bào)廢了。
3 f; [3 L: v/ E, Q$ r; y — 熱處理必須嚴(yán)格。材料成分，金相，探傷，熱處理，一個(gè)都不能忽視，否則是找死。& Y6 q, m; x, B% d$ F
— 國人特別愛忽視熱處理，這是致命的事情，洋人對(duì)熱處理非常嚴(yán)格，溫度差一點(diǎn)都不運(yùn)行，我就是堅(jiān)持這些，一個(gè)是材料必須合格，嚴(yán)格熱處理，嚴(yán)格探傷，準(zhǔn)確計(jì)算使用壽命，有這些，誰都不是你對(duì)手，因?yàn)樗麄兿箿惡?br />
4 ]7 t; v- X* f2 F: [6 V) |; g — Zerowing:
$ D+ C. j1 d$ ~% n' ^- ~7 D ☆ 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。! ]8 q! D3 e8 y+ b5 N) [
☆ 從外齒內(nèi)滑道結(jié)構(gòu)分析，這個(gè)齒圈應(yīng)該是屬于飛輪性質(zhì)。
; ]6 p, b9 |( g- ?* b" Q8 y ☆ 確認(rèn)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。, K; I: h: N# u2 K& v7 }
☆ 基本齒輪計(jì)算和變位計(jì)算（包括選材）
& o3 q7 j3 R5 }* e ☆ 根據(jù)具體齒圈尺寸，計(jì)算在工作轉(zhuǎn)速下的抗扭強(qiáng)度問題，確定內(nèi)圈尺寸。* F2 W& V7 d. m3 F( R3 Q( O+ ~
☆ 內(nèi)滑道設(shè)計(jì)（這個(gè)真心沒玩過，推推看）。根據(jù)承載計(jì)算平均接觸力，根據(jù)平均接觸力計(jì)算滾珠的擠壓強(qiáng)度，選擇適當(dāng)?shù)牟牧嫌?jì)算需求直徑下限。根據(jù)轉(zhuǎn)速和螺 旋傳動(dòng)規(guī)律，計(jì)算滑道螺距。螺旋方向應(yīng)根據(jù)斜齒受力方向和轉(zhuǎn)動(dòng)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(rèn)滾珠直徑上限。確定需求硬度。設(shè)計(jì) 滑道供油回路。
2 t3 e& B f/ u# S0 {4 m$ D3 Y ☆ 確定配合公差，計(jì)算靜平衡、動(dòng)平衡，通過配重，調(diào)節(jié)平衡。3 f7 a; I. l4 s* D
☆ 壽命計(jì)算。壽命=設(shè)計(jì)循環(huán)/循環(huán)速度。這個(gè)跟軸承計(jì)算類似。
# S4 K; Y1 ]" y0 ^ □ 計(jì)算輪齒疲勞，確定輪齒壽命。
/ q! c# M, n- B. |) C1 j □ 計(jì)算滑道在存在滾珠滑動(dòng)條件下的接觸疲勞，確定滑道壽命。7 h$ n8 N8 I9 @% S+ `$ y$ I/ ?
□ 取二者小值，并適當(dāng)降低大值，以期待同等壽命。
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- R; ~& J* W9 G. Z0 z( @三、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)： M' h3 h5 }- d* B
3.1 齒根強(qiáng)度分析5 X# @0 W5 q" s* i( \& @' k4 l
— 花鍵與齒輪的這個(gè)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(qiáng)化齒根來解決，米國有設(shè)計(jì)是在齒輪根部作一個(gè)大的內(nèi)角，切掉一些捏合，損失重合度來解決的，這個(gè)就是看你怎么取舍？計(jì)算壽命夠了，基本沒有問題，+ T/ a3 G( }- k- `( ]
— 有些齒輪在加工的時(shí)候，不會(huì)把齒形做成標(biāo)準(zhǔn)的漸開線，而是經(jīng)過計(jì)算，使得齒輪在嚙合的過程中，齒形成為漸開線。
7 b( N: e# ~" E. S. P$ W1 x) s — 在齒輪裝配的時(shí)候，會(huì)將中心距做的稍微小一點(diǎn)，讓兩個(gè)齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)初期，就將各自表面磨去一部分，然后再進(jìn)入工況。
, F- T$ ?) W. b& T7 n* R! {5 n+ ?" q+ ] — 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(duì)其目的，進(jìn)行修正，修正有一部分是理論計(jì)算，有一部分是經(jīng)驗(yàn)系數(shù)0 A: P7 A! J4 ~% W4 w O
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3.2 齒面強(qiáng)度分析3 b: d, A* N+ B9 r2 _
— 齒面超寬以后，對(duì)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(yán)重了，特別是某一側(cè)的受力會(huì)變得非常惡劣，甚至破壞，而破壞是延展性的，這就是根本，
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+ F; m9 y# u6 a; [$ F/ z3.3 GE修形 - 微根切技術(shù)
! X) M% p- b( s5 {, \ — What? 基本情況6 [/ A: g, |- W2 |. p0 `
☆ 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(qiáng)幾倍，無論是數(shù)學(xué)修正，還是材料運(yùn)用，爐火純青，普拉特也很類似，也很牛，彼此彼此吧，
% t, E+ p7 t G* G4 p! J9 a5 S( c, s ☆ 玩各種齒輪，對(duì)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(yùn)，也正是因?yàn)橛羞@些底蘊(yùn)，它才存在了100年。Ge的齒輪系統(tǒng)非常難玩，是一套獨(dú)立發(fā)展起來的設(shè)計(jì)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(qiáng)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，2 A. O1 X- F5 e q& G& }8 u# y
☆ 大型礦車，行星輪系是浮動(dòng)傳動(dòng)的，就是太陽輪是不定軸的，傳動(dòng)的時(shí)候，靠齒面自導(dǎo)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(gè)小時(shí)，而他可以用三年，最終，你的命脈被捏住了，5 P" N( G2 k' }2 c! Y
☆ GE設(shè)計(jì)齒輪，齒根部分，就是設(shè)計(jì)成‘微根切’，采用變位控制，就是怕磨齒面的時(shí)候把齒根給磨了# C6 a! Z/ P3 e# Z" B6 ?
— Why? 設(shè)計(jì)目的
5 a3 L* Q7 o4 R( X- U' l% k ☆ 齒輪磨削能降低表面粗糙度，對(duì)齒面的接觸疲勞有好處。6 n, a; p* _( }, \! V4 E. ^
☆ 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。
3 _9 a R. a- E5 B! D2 u ☆ 因此，采用了齒輪‘微根切’避免根部磨削。
# k) S2 K4 j" S7 k, m3 _ — How? 工藝手段/ l* a- N4 c4 h5 Z
☆ 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(jí)并且磨齒，磨齒過程中，會(huì)形成‘臺(tái)階’，這個(gè)臺(tái)階對(duì)彎曲疲勞壽命影響非常大，GE公司設(shè)計(jì)齒面修型時(shí)，特意設(shè)計(jì)一個(gè)‘根切’是砂輪磨齒面無臺(tái)階。業(yè)內(nèi)稱‘GE修正’，所謂說微根切是一個(gè)簡單說法，其保護(hù)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(gè)妥協(xié)結(jié)果，
) d. |# B( K! i2 q( l$ c0 V — 如何學(xué)習(xí)？
+ ]2 h7 H: _8 \ z( I- w) N ☆ 齒形修正，要學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)，靠摸索是不行的，建議你先學(xué)習(xí)齒輪的理論部分，學(xué)好了，就知道噪音產(chǎn)生在哪里了，再學(xué)修正，就有的放矢了，噪音很復(fù)雜，有齒坯帶來的，有齒形問題，有軸承問題，這些都必須學(xué)習(xí)，' j( W) [+ O- V: i4 a1 A
☆ 輪邊減速機(jī)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(jì)算方式完全不同，材料也不同，
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3.4 螺旋傘齒輪的設(shè)計(jì)：
$ |: I) ~7 o# u) s — 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?yàn)闆]有軸向力。而遠(yuǎn)齒輪端，也就是軸端，為八字對(duì)頂布置的圓錐輥?zhàn)虞S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(gè)密封，' D! F. z. P9 L( L
— 為什么應(yīng)該是這個(gè)樣子？首先，螺傘傳動(dòng)精度比較高，定位距離必須非常準(zhǔn)確，其次，還要考慮熱漲，與聯(lián)軸器的連接，假如你軸向竄動(dòng)過大，會(huì)把液力耦合器的動(dòng)輪打壞的，他這個(gè)結(jié)構(gòu)是沒法解決熱漲的，冷機(jī)與熱機(jī)本身的間隙就不同，沒法處理，需要同時(shí)考慮受力和熱漲。+ ]' q+ h$ d! P
— 象設(shè)計(jì)這個(gè)減速機(jī)，要考慮的問題非常多，有時(shí)有故障都不知道哪里的故障，我設(shè)計(jì)過高速的，大型的，實(shí)話說，玩減速機(jī)，阿拉都不敢說全懂，說拿來就會(huì)玩，都且捉摸呢，有時(shí)方案就搞好多天，一個(gè)大減速機(jī)，阿拉都是安排先做方案，再討論，設(shè)計(jì)院都不可能玩的過阿拉，
- z& y. p5 X( v — 螺旋傘齒輪，要非常準(zhǔn)確控制徑向嚙合。布置問題是這樣的，軸漲的同時(shí)，箱體也漲，綜合考慮，首先要準(zhǔn)確控制徑向尺寸，而圓柱輥?zhàn)虞S承的這個(gè)性能好，布置在這里可以減小圓錐輥?zhàn)虞S承的載荷，提高軸系整體壽命，
) f5 W( D7 I) W& {/ C2 ` — 設(shè)計(jì)這個(gè)典型東西，應(yīng)該是把齒輪先玩出來，頭腦里有齒輪的，相當(dāng)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(jìn)行計(jì)算，這樣就不會(huì)有問題，現(xiàn)在都是蒙著腦袋胡亂抄一個(gè)東西，自己都不理解為什么。* V1 B4 X! B) ]+ e/ G0 j7 P" a
— 軸承的布置有不同的類型，這個(gè)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(dá)，可以做充分的模擬，一切都可以說明，6 ?! Q, G0 @1 q1 P& J7 E* T+ j7 H9 y
— 先把計(jì)算與齒形修正部分玩一下吧，玩到可以設(shè)計(jì)5級(jí)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(gè)月，才可以熟練，沒有齒輪基礎(chǔ)的，先學(xué)齒輪，上來就玩螺傘，玩不了，會(huì)死人的，哈哈 P* k7 o9 L' w# z
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6 k+ k% ~& i& i; M# Q
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發(fā)表于 2015-12-27 09:40:20
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