齒輪傳動是一種應(yīng)用廣的機械傳動形式！

齒輪傳動是一種應(yīng)用廣的機械傳動形式，具有傳動、結(jié)構(gòu)緊湊等特點。為了避免嚙合沖擊，改善齒面潤滑狀態(tài)，降低嚙合噪音，需對齒輪的齒頂和齒向進行修整。但由于不可避免地存在制造和安裝誤差，齒輪傳動裝置的振動和噪聲往往較大，特別是在一些大功率傳動裝置中(如兆瓦級風(fēng)力發(fā)電增速器、船用齒輪減速器等，以及對要求較高的傳動裝置中(如汽車變速箱等)，振動和噪聲問題尤為突出。

齒輪修形是降低齒輪傳動裝置振動和噪聲的一種成熟而有效的技術(shù)，近年來獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。齒輪修形包括齒廓修形和齒向修形，本文將對齒輪修行的基本原理以及應(yīng)用情況進行介紹。

齒廓修形原理

齒輪嚙合傳動過程中主、被動齒輪的基節(jié)處處相等，從理論上講，漸開線剛性齒輪是完全能夠?qū)崿F(xiàn)上述目標(biāo)的。但實際中的齒輪副均為彈性體，在一定嚙合力作用下會產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形，使處于嚙合線位置的主動輪和被動輪基節(jié)出現(xiàn)變化，不再相等。

向修形原理

齒輪傳動系統(tǒng)在載荷的作用下將會產(chǎn)生彈性變形，包括輪齒的彎曲變形、剪切變形和接觸變形，還有支撐軸的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形。這些變形將會使輪齒的螺旋線發(fā)生畸變，導(dǎo)致輪齒沿一端接觸，造成載荷分布不均勻，出現(xiàn)偏載現(xiàn)象。

齒輪傳動為了實現(xiàn)降低振動噪聲、避免干涉、改善載荷分布、減少應(yīng)力集中等目的，通常要對齒輪進行修形，包括齒廓修形和齒向修形。

輪齒廓修形機理

在一對齒的嚙合過程中，由于參與嚙合的齒輪對數(shù)變化引起了嚙合剛度變化，在極短的時間內(nèi)，嚙合剛度急劇變化將引起嚴重的激振，為使嚙合剛度變化比較和緩；螺旋角修整是微量改變齒向或螺旋角β的大小，使實際齒面位置偏離理論齒面位置。為減小由于基節(jié)誤差和受載變形所引起的嚙入和嚙出沖擊；或為了改善齒面潤滑狀態(tài)防止膠合發(fā)生，而把原來的漸開線齒廓在齒頂或接近齒根圓角的部位修去一部分，使該處的齒廓不再是漸開線形狀，這種措施或方法就是所謂的齒廓修形。

經(jīng)過齒頂、齒根修緣后在單對齒和雙對齒嚙合交替過程中，沖擊載荷降低，使運轉(zhuǎn)趨于平穩(wěn)，減小了噪聲和振動。

磨齒加工已開始大規(guī)模應(yīng)用于齒輪加工中，如汽車、摩托車齒輪的制造，而且已達到普遍應(yīng)用的程度。磨齒是進行硬齒面齒形加工的工藝方法之一，加工精度高，但磨齒存在著設(shè)備昂貴、生產(chǎn)率低和調(diào)整困難等缺點。傳統(tǒng)的研磨齒只能使齒面粗糙度有所好轉(zhuǎn)，能少量修整齒形和齒向誤差，對其他誤差修整作用很小。插齒刀的往復(fù)運動是插齒的主運動，而插齒刀與工件按一定比例關(guān)系所作的圓周運動是插齒的進給運動。因為研磨齒時，兩輪處于自由嚙合狀態(tài)，滾滑量在整個齒面上不均勻，在節(jié)圓附近滑動小，在齒根、齒頂滑動大，因此研磨時間長會由于不均勻滑動而使齒形質(zhì)量降低。齒輪齒數(shù)的選擇要使兩互研齒輪的精度同時提高，使兩輪的齒數(shù)互研時有相同的概率。

變速器噪音主要是在齒輪嚙合運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的，由于不可避免的制造和安裝誤差、齒輪輪齒的彈性變形、扭轉(zhuǎn)變形及熱變形等因素，使齒輪在嚙合過程中會產(chǎn)生沖擊、振動和偏載，如僅僅考慮借助提高齒輪制造和安裝精度來改善齒輪的運轉(zhuǎn)質(zhì)量，必然會增加齒輪的制造成本。我廠是汽車變速器專業(yè)制造廠，主要生產(chǎn)東風(fēng)五噸級變速器及三噸級變速器。根據(jù)動瞬心線法形成共軛齒廓的原理，當(dāng)直線齒廓的齒條與動瞬心線(直線)S相固結(jié)并沿齒輪作純滾動時，可以包絡(luò)出漸開線齒廓來。我廠為提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低齒輪噪音，特別是帶變速器進行了不斷的探索和試驗，對齒輪的修形方面做了大量工作，并通過對齒輪輪齒的齒頂和齒根的修緣，有效地改善了齒輪的嚙合性能，使變速器齒輪的噪音有效的控制。隨著現(xiàn)代機械工業(yè)的發(fā)展，齒輪修形的意義愈來愈受到廣大學(xué)者和機械制造業(yè)的廣泛關(guān)注與重視。

鼓形修整是采用齒向修形使輪齒在齒寬中央鼓起

修形齒輪沿齒線方向微量修整齒面，使其偏離理論齒面。通過齒向修形可以改善載荷沿輪齒接觸線的不均勻分布，提高齒輪承載能力。齒向修形的方法主要有齒端修薄、螺旋角修整、鼓形修整和曲面修整等．齒端修薄是對輪齒的一端或兩端在一小段齒寬上將齒厚向端部逐漸削薄它是簡單的修形方法,但修整效果較差。螺旋角修整是微量改變齒向或螺旋角β的大小，使實際齒面位置偏離理論齒面位置。螺旋角修整比齒端修薄效果好，但由于改變的角度很小，因此不能在齒向各處都有顯著效果。鼓形修整是采用齒向修形使輪齒在齒寬中央鼓起，一般兩邊呈對稱形狀。鼓形修整雖然可以改善輪齒接觸線上載荷的不均勻分布，但是由于齒的兩端載荷分布并非完全相同，誤差也不完全按鼓形分布，因此修形效果也不理想。曲面修整是按實際偏載誤差進行齒向修形。③與電鍍CBN砂輪不同，陶瓷砂輪能在磨齒機上重修鋒利，而電鍍CBN砂輪必須送回原廠修磨?？紤]實際偏載誤差，特別是考慮熱變形，則修整以后的齒面不一定總是鼓起的，而通常呈凹凸相連的曲面。曲面修整效果較好，是較理想的修形方法，但計算比較麻煩，工藝比較復(fù)雜。

輪齒廓修形機理.

在一對齒的嚙合過程中，由于參與嚙合的齒輪對數(shù)變化引起了嚙合剛度變化，在極短的時間內(nèi)，嚙合剛度急劇變化將引起嚴重的激振，為使嚙合剛度變化比較和緩；為減小由于基節(jié)誤差和受載變形所引起的嚙入和嚙出沖擊；2直驅(qū)電機近年來，結(jié)構(gòu)緊湊的直驅(qū)電機在砂輪主軸和齒輪工件主軸上的使用日漸增加?；驗榱烁纳讫X面潤滑狀態(tài)防止膠合發(fā)生，而把原來的漸開線齒廓在齒頂或接近齒根圓角的部位修去一部分，使該處的齒廓不再是漸開線形狀，這種措施或方法就是所謂的齒廓修形。經(jīng)過齒頂、齒根修緣后在單對齒和雙對齒嚙合交替過程中，沖擊載荷降低，使運轉(zhuǎn)趨于平穩(wěn)，減小了噪聲和振動

滾插齒加工帶有臺肩的齒輪以及空刀槽很窄的雙聯(lián)或多聯(lián)齒輪

滾插齒的應(yīng)用范圍與齒輪加工

（1）加工帶有臺肩的齒輪以及空刀槽很窄的雙聯(lián)或多聯(lián)齒輪，只能用插齒。這是因為：插齒刀“切出”時只需要很小的空間，而滾齒則滾刀會與大直徑部位發(fā)生干涉。

（2）加工無空刀槽的人字齒輪，只能用插齒；

（3）加工內(nèi)齒輪，只能用插齒。

（4）加工蝸輪，只能用滾齒。

（5）加工斜齒圓柱齒輪，兩者都可用。但滾齒比較方便。插制斜齒輪時，插齒機的刀具主軸上須設(shè)有螺旋導(dǎo)軌，來提供插齒刀的螺旋運動，并且要使用專門的斜齒插齒刀，所以很不方便。

目前，磨齒加工滾齒加工朝著以下兩個方和發(fā)展①采用高速滾齒機。現(xiàn)在加工中等模數(shù)鋼質(zhì)齒輪的切削速度一般只有25—50m/min，原因在于滾齒機剛度差，滾刀耐用度低。實踐證明，只要機床具備足夠的剛度和良好的抗振性，即使使用現(xiàn)有的高速滾齒機，如果采用硬質(zhì)合金滾齒刀，則切削速度可達300/min上，軸向進給達6-8mm/r，因為加工效率大大地提高；②在滾齒機上進行硬齒加工。采用硬質(zhì)合金滾刀對齒面進行加工，使傳統(tǒng)的硬齒面加工工藝有了很大的改變。首先對于普通精度硬齒輪，就可以用硬質(zhì)合金滾刀直接進行精滾加工，（以往這類齒輪必須在磨齒機上進行磨削加工）從而大大降低了加工成勻的精磨余量。從面大大縮短磨齒工作時間，還提高了磨齒的質(zhì)量，因此，這是一項很有發(fā)展前途的新齒輪加工工藝。在國內(nèi)，如秦川發(fā)展股份有限公司的YK75100型成型砂輪磨齒機，配以成都工具研究所的CEP1000型上置式齒輪測量系統(tǒng)，已成功嘗試了開環(huán)式在機測量(實測數(shù)據(jù)的反饋與控制還需人工完成)。