9.1 齿轮的弹性变形修形

齿轮装置在传递功率时,由于受载荷的作用,各个零部件都会产生不同程度的弹性变形,其中包括轮齿、轮体、箱体、轴承等的变形。尤其与齿轮相关的弹性变形,如轮齿变形和轮体变形,会引起齿轮的齿廓和齿向的畸变,使齿轮在啮合过程中产生冲击、振动和偏载。近年来,在高参数齿轮装置中,广泛采用轮齿修形技术,减少由轮齿受载变形和制造误差引起的啮合冲击,改善了齿面的润滑状态并获得较为均匀的载荷分布,有效地提高了轮齿的啮合性能和承载能力。

齿轮修形一般包括齿廓修形和齿向修形两部分。

(1)齿廓修形

齿轮传递动力时,由于轮齿受载产生的弹性变形量以及制造误差,实际啮合点并非总是处于啮合线上,从动齿轮的运动滞后于主动齿轮,其瞬时速度差异将造成啮合干涉和冲击,从而产生振动和噪声。为减少啮合干涉和冲击,改善齿面的润滑状态,需要对齿轮进行齿廓修形。实际工作中,为了降低成本,一般将啮合齿轮的变形量都集中反映在小齿轮上,仅对小齿轮进行修形。如表

表15-1-134 齿廓修形

表15-1-135 方式一的齿廓修形量

表15-1-136 方式二的齿廓修形量

表15-1-137 方式三的齿廓修形量

表15-1-138 齿向修形

表15-1-139 u=100~125m/s的小齿轮热变形量Δ2

表15-1-140 u≥125mm/s的小齿轮的修形量Δ1Δ2

(2)齿向修形

齿轮传递动力时,由于作用力的影响齿轮轴将产生弯曲、扭转等弹性变形,由于温升的影响斜齿轮螺旋角将发生改变;制造时由于齿轮材质的不均匀将导致齿轮热后变形不稳定,产生齿向误差;安装时齿轮副轴线存在平行度误差等。这些误差使轮齿载荷不能均匀地分布于整个齿宽,而是偏载于一端,从而出现局部早期点蚀或胶合,甚至造成轮齿折断,失去了增加齿宽提高承载能力的意义。因此为获得较为均匀的齿向载荷分布,必须对高速、重载的宽斜齿(直齿)齿轮进行齿向修形。