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什么是面齿轮传动?面齿轮传动的特点及不足

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发表于 2021-4-7 09:20:16 | 显示全部楼层 |阅读模式 简体中文繁體中文

面齿轮传动是一种圆柱齿轮与面齿轮相啮合的传动,根据轮齿形状,可将面齿轮分为直齿、斜齿和弧齿三种类型,根据两个齿轮轴之间的相互位置关系,将其分为相交和交错两种类型。面齿轮由于与圆柱齿轮啮合,使其内径位置齿厚薄,外径位置出现齿顶变尖现象,因此,传统的面齿轮适用于传递较低的载荷, 随着面齿轮精密磨齿技水的发展,使面齿轮已越来越多地应用于髙速、重载传动工况。  

1、面齿轮传动的特点
面齿轮传动与锥齿轮传动一样,都是传递包含一定交角的运动。通过对比这两种传递方式的优缺点,就可以了解面齿轮的传动特点。相对于锥齿轮传动,面齿轮传动具有以下几方面的优点:
(1)面齿轮传动是通过面齿轮与圆柱齿轮的相互啮合来实现传动。由于小齿轮为圆柱齿轮,其轴向移动产生的误差对传动性能几乎没有影响。而在锥齿轮传动过程中,两锥齿轮的锥顶要重合。如果产生轴向误差,将会引起严重的偏载现象。因此,在一些重要的锥齿轮传动中,要专门进行防位错(防止锥顶分离)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,减轻系统的结构重量,这对于航空工业中空间受限和要求轻量化的场合非常有利。
(2)虽然面齿轮传动仍然属于点接触传动,但在理论上仍然能够保证定传动比传动,因此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能保证定传动比传动,其传动比会在一定范围内波动。
(3)由于锥齿轮在制作过程中很多都是采用配对制造,即在制造过程中,首先加工出小齿轮,然后根据小齿轮的齿面加工出与之配套使用的大齿轮。因此,一对锥齿轮在使用过程中不能像圆柱齿轮那样具有互换性。由于小齿轮更容易磨损,失效更快,因此在更换时只能同时更换一对锥齿轮。而面齿轮传动的小齿轮是直齿圆柱齿轮,因此具有较高的互换性。
(4)由于锥齿轮(特别是弧齿锥齿轮)的齿面形状比较复杂,在制造过程中,齿面的形状也不统一,因此由不同厂家生产的锥齿轮通常齿面形状不一样,参数也不同(如格里森制、奥利康制锥齿轮),这对于锥齿轮的加工制造、检测及维修造成了很大麻烦。而面齿轮则具有统一的理论齿面。(5)与锥齿轮传动相比,面齿轮传动具有较大的重合度。面齿轮的重合度可以达到2.0以上,而重合度大对于提高承载能力和增加传动的平稳性很重要。(6)与锥齿轮传动相比,面齿轮传动可以减轻重量,结构也更紧凑。这一特点对于重量限制要求较高的航空工业特别重要。

同样,由于面齿轮齿面的特殊性,面齿轮传动相对于锥齿轮传动也存在以下不足:

(1)在圆柱齿轮、锥齿轮的加工过程中,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际啮合的圆柱齿轮相同,因此,对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同,这样就会增加刀具数量,提高加工成本。
(2)由于面齿轮反映在齿宽方向的形状不同,内径处有根切现象,外径处有尖角现象,因此,面齿轮的齿宽不能设计得太长,在传动强度上受到一定限制。
尽管与锥齿轮传动相比,面齿轮传动存在上述缺点,但是,随着技术的发展,这些缺陷能够得到弥补。例如,通过改善齿轮材料的性能,可以提高齿轮的承载能力。因此,面齿轮的应用将会越来越广泛。
2、面齿轮传动研究的历史与现状
面齿轮的推广应用在很大程度上应归功于Litvin博士及其团队的相关研究.他系统研究了面齿轮的啮合原理,从啮合几何学原理上分析了根切和顶尖的条件,同时发展了点接触面齿轮,为将面齿轮应用于高速、重载传动打下了基础。虽然在理论上,面齿轮传动属于线接触啮合,且装配误差不会引起传动误差,但会引起接触斑点位置的改变。

由于存在齿根根切和齿顶变尖,使面齿轮的齿宽不能太大,从而在各种误差的作用下可能发生边缘接触。

发表于 2021-6-4 08:05:22 | 显示全部楼层 简体中文繁體中文
写的不错,很有深度,蟹蟹分享,内容很充实很有实用性
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