软齿面齿轮传动的应用一例

工业技术　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ　软齿面齿轮传动的应用一例①　丁鸣　（洛阳机床有限责任公司　河南洛阳　４７１　０００）　摘要：在低速且负或不大的齿轮副中，采用软齿面齿轮是完全可行的。特别是一些因结构原因不能在表面淬火后安排齿面精加工的齿　轮。虽然表面淬火后可以使其强度和耐磨性提高，但由于其热处理引起的变形无法消除，使其尺寸精度不能保证，反而会影它的寿命，还　会使它的安装尺寸变化引起对相关联件的不利影响。　关键词：软齿面齿轮　单向离合器　应用　中图分类号：ＴＧ６１　文献标识码：Ａ　文章编号：１　６７　２－－３７９１（２０１３）ｏ９（ｃ）一００　７７—０１　我们引进的日本某型设备的主传动系统中，有一对单向传递　根据齿轮在工作过程中受中等冲击，取Ｋ　＝１．２５　动力的开式齿轮副，其主动轮为一扇形齿轮，由一曲柄机构带动做　根据计算齿轮线速度ｖ＝０．８７９ｍ／ｓ，以及精度等级为７级，查　往复运动，被动轮为一内置单向离合器（三套）的套筒齿轮。由于单　Ｋｖ　１．１　３，Ｋ　１　向离合器的作用，该齿轮单向传递动力，带动齿轮轴转动一定的圈　因为ＨＢ≤３５０　中　＝ｂ，／ｄ，＝１３０／１６０　０．８１　取Ｋ　＝１　数，反向时打滑，不传递动力。　根据齿轮材料，查ｚ　＝１　８９．８Ｋ、／Ｐａ　日方原技术要求套筒齿轮材料为４０　Ｃｒ，齿部经高频淬火后表　根据齿轮为直齿轮且不变位，查Ｚ　＝１．５　面硬度为ＨＲＣ４３，扇形齿轮材料为ＺＧ４５　Ｍｎ，齿部经高频淬火后硬　对标准直齿圆柱齿轮，根据公式ｚ　（４－￡　）／３，￡　＝￡。＋Ｅ　度为ＨＲＣ４０，为一典型的硬齿面开式传动。　在样机试制中两件齿轮及内装单向离合器均有日方提供，后　式中￡　一重合度；￡　一主动轮部分重合度；￡　一被动轮部　设备顺利通过日方的验收，进入小批量生产。由于套筒齿轮是关键　分重合度。　件，且工艺ｂＥ较复杂，我们委托一齿轮企业代为加工。第一批试制　根据两齿轮齿数，查￡　＝０．９４，￡　＝０．７８　￡　５　Ｉ＋　Ⅱ：０．９４＋０．７８　１．７２　投入五件，后交货时经检验均不合格：一是齿向变形大；二是内孔　的同轴度不能通过检验芯轴的检验，均不可修复。后又通过本市和　ｚ　、／（４．￡　）／３　、／（４－１．７２）／３　０．８７　上海一家企业生产均没达到　方图纸的要求。为满足生产，只好从　ＬＩ＝Ｚ２／ｚＩ　２０／１９３—０．１０４　日方进口，价格极高，且经海运，报关周期长，影响交货。　以上各数值代入齿面接触应力公式得　我们分析了该零件的工艺后认为：一是该零件受安装尺寸的　ｏ　ＩＩ＝ＱＦｔＫＡＫｖＫｃＫａ（ｕ＋Ｉ）／（ｂ２ｄ２ｕ）ｚＥＺＨｚ　影响，其齿部外径小于其后部连接部分的尺寸，所以高频淬火后不　２．７４　Ｘ　ｌ０　Ｐａ＝０．２７４　ＭＰａ　能磨齿，致其淬火引起的变形无法消除；二是该零件径向尺寸较　根据套筒齿轮材料为４０　Ｃｒ，调质Ｔ２３５，查ｏ　＝７５０　薄，齿部高频淬火后会引起内径尺寸的变化。前三批的试制失败说　根据扇形齿轮材料为ＺＧ４５　Ｍｎ，调质Ｔ２１２，查ｏ　Ｈｌｉ．ｍ＝６２０　明原工艺不能保证质量，而采用特殊的抑制变形的热处理方法会　查ＺＮ＝１，Ｚｗ　１．１　５，ＳＨｍｉｎ　ｌ　大幅提高成本。因此，我们就考虑了采用软齿面传动：即将套简齿　以上各数值代入齿面许用接触应力公式得　轮的工艺改为调质后精插，而扇形齿轮采用正火后精滚，硬度控制　ｏ　ＨＰ２：ｏ　Ｈ¨ｍＺＮＺｗ／ＳＨｍｉｎ￣７５０　Ｘ　１×１．１５／１＝８６２．５　Ｍｐａ　为小齿轮调质ＨＢ２５５，大齿轮调质ＨＢ２１２。　盯ＨＰＩ＝盯ＨｕｍＺＮＺｗ／ＳＨｍｉｎ＝６２０　Ｘ　ｌ×１．１５／１＝７１３　ＭＰａ　两齿轮的具体参数为小齿轮模数８　ｍｍ，齿数２Ｏ，齿宽１　３０　ｍｍ，　ａ　，　＜ａ　ＩＩＰ】，ｄ　ｆＰ＜ｏ　故安全，经校验说明软齿面传动能满足　分度圆直径ｌ６０　ｍｍｌ大齿轮模数８　ｍｌＴｌ，齿数ｌ９３（有效齿数３７），齿宽　要求。　ｌ１０　ｍｍ，分度圆直径ｌ５４４　ｍｍ。按照以上参数，根据其最低转速２４　改进设计后委外加工了一批，经检验符合图纸精度要求，征得　转／分，传递功率为７．５　ｋＷ的工况，在开式传动的条件下，对小齿　日方同意装机，整机达到验收标准。外销后该零件没有出现任何问　轮的强度进行校核，其抗弯曲疲劳的强度符合要求，由于齿宽及模　题，该难题得到了较圆满的解决。不但大幅降低成本，材料定额　数的选取都比较大，也考虑了磨粒磨损的影响。　ｌ９　ｋｇ不变，加工费为１５００元／件，降低了ｌ００００余元，且在附近加工，　工艺改变后，需校核小齿轮齿面接触强度，小齿轮参数ｍ，＝　生产进度有了保障。目前该型号设备已销售了８０余台，取得了很好　８　ｍｍ，ｚ２＝２０，ｂ２　１３０　ｍｍ。　的效益。　齿面接触强度校核公式为：　讨论：在中低转速载荷不大的齿轮副中，用软齿面取代硬齿　ｏ　Ｈ　－－ｑＦｔＫＡＫｖＫｆ３Ｋａ（ｕ＋１）／（ｂ２ｄ２ｕ）ＺＥＺＨＺ　≤ａ　ＨＰ　面，固然使其接触强度和耐磨性下降，但是由于保证了齿轮的加工　精度及简化了加工工艺，在降低加工成本和传动燥声的同时，其使　ａ　ＨＰ＝口ＨｌｌｍＺＮＺｗ／ＳＨｍ１ｎ　式中：　用寿命包括其内装的单向离合器的工作寿命并不降低。当然，对开　ｏ　为计算接触应力，　式传动的齿轮副必须保证其足够的润滑。　Ｆ　为分度圆上的圆周力；Ｋ　为工况系数；Ｋ、，为动载系数；Ｋ　一　参考文献　载荷分布系数；　Ｋ　为载荷分配系数；ｕ为齿数比；ｂ，为齿宽；ｄ，为小齿轮分度圆　［ｉ】陈广艳．考虑齿侧间隙影响的直齿面齿轮传动动力学分析［Ｊ］．　机械科学与技术，２００９（２７）：２９０．　直径；　ｚ　为材料弹性系数；ｚ　为节点区域系数；Ｚ　为接触强度重合度　［２】黄丽娟．基于ＡＮＳＹＳ的斜齿面齿轮传动的弯曲应力分析［Ｊ］．机　系数；　械机械传动，２００９（６）：１０３～１０４．　ｏ　为许用接触应力，ａ　，　为试验齿轮的接触疲劳极限应力，　ｚ　为接触强度寿命系数；ｚ　为工作硬化系数；ＳＩＩｍｉｎ为接触强度　最小安全数。　根据Ｆ　＝２Ｔ，／ｄ，　式中Ｔ，为小齿轮传递的额定转矩；　经计算Ｔ，　１３６．７　Ｎ・ｍ；ｄ，＝ｍ，ｚ，＝１６０　ａｒｍ＝０．１６　ｍ　Ｆ．＝２Ｔ，／ｄ，　２×１　３６．７／０．１６　１７０８Ｎ　１．７１　ｋＮ　①作者简介：丁鸣（１９５７，６，８一），男，籍贯：河南省洛阳市，职称：工程师。　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　７７