角变位齿轮的转化设计探讨

角变位齿轮的转化设计探讨摘要:介绍了角变位齿轮的优点及转化设计方法,并以实例论述齿轮转化设计的过程及解决问题方式,在小齿轮几何参数不全的情况下如何配备大齿轮,为齿轮的转化设计提供借鉴。关键词:齿轮角变位变位系数公法线长度减缩齿轮是机械传动中重要零件之一,每台设备差不多都有齿轮传动装置,而且传动装置设计制造的合理性直接影响整台设备的平稳性与使用寿命,因此科技工作者们一直致力于齿轮传动的研究,以提高整体设备的运行质量。随着机械工业的发展,对齿轮应用的要求逐渐提高,标准齿轮有时不能满足机械设计的需求,变位齿轮以其结构紧凑、节省材料、提高寿命、中心距可调等优点得到广泛应用[1]。但变位齿轮在设计中会常常遇到一些问题,尤其是对于转化设计的角变位齿轮,存在齿轮几何尺寸参数提供不全或只提供一个齿轮参数而无法提供另一齿轮参数等问题,需要进行合理的设计,才能使齿轮正确啮合以得到稳定的运转。1角变位齿轮的转化设计1.1外方提供的齿轮结构及参数大齿轮为中心角110°弧形状齿块,截面呈非对称T形,热处理290～320HB,见图1。齿轮模数m＝24,齿数Z1＝207,变位系数x1＝0.533,齿轮压力角α＝20°,齿顶圆Ra＝2518.8mm,齿顶高减缩1.95mm,齿根圆Rf＝2466.4mm,齿高为h＝52.4mm,公法线长度范围1742.956～1743.106mm,小齿轮齿数Z2＝14,两齿轮中心距a′＝2676mm。1.2齿轮的转化设计正变位齿轮的变位系数过大会使齿顶圆减薄,特别对于齿数较少的齿轮减薄量更大,因此验算与之啮合的小齿轮齿顶圆齿厚:S＝2R(＋＋invα－invα)＝9.641mm＞(0.25～0.4)m由几何尺寸验算知道齿高、齿顶圆半径、齿根圆半径均与外方提供的参数不一致,且外方提供齿顶圆减缩1.95mm与其提供的齿顶圆半径2518.8mm矛盾,经计算不减缩时的齿顶圆半径为2520mm,齿顶厚度为19.967mm,考虑与其啮合的小齿轮几何尺寸提供不全及两齿轮啮合问题,齿轮减缩取1.2mm,在保证齿轮设计及齿轮副正确啮合安装要求条件下满足齿顶圆半径2518.8mm要求,则转化设计后的齿顶高为34.8mm,齿高为52mm,齿根圆为经过计算后的结果2466.8mm。1.2.4验算公法线长度跨测齿数为:k按10级精度齿轮计算单齿距偏差:由于GB/T19005对公法线长度范围没做要求,因此参考JB179对公法线进行验算[3]。在m＞16～25,分度圆直径2500～4000mm时,公法线极限偏差为G-J级,而验算齿轮的分度圆直径为4968mm,故取下一等级H-K,此时公法线长度范围值为:Wmax＝W－8fpt＝1742.438mmWmin＝W－12fpt＝1741.994mm验算结果与外方提供的参数不一致,经双方共同验证认为我公司的计算数据是合理的,设计制造以此为准。转化设计后实际生产制造的齿轮详细结构及参数见图2及表1.2结语通过上述的角变位齿轮的转化设计分析知道,在另一齿轮几何参数提供不全时,该齿轮的公法线极限偏差和齿顶圆直径宜取小值,保证啮合间隙,从而保证设备运转的平稳性;与提供参数矛盾时,要采用有科学依据的数据,以保证齿轮的承载能力和使用寿命,目前该齿轮已在北欧运行,运行状况良好,希望能够为齿轮设计工作者提供借鉴。参考文献[1]颜龙.变位齿轮原理与应用.上海科学技术出版社,1969,4.[2]成大先.机械设计手册.化学工业出版社.北京,2008,1.[3]《机械设计手册》联合编写组编.《机械设计手册》.北京.化学工业出版社,1987,12.