 塑料齒輪是工業(yè)應(yīng)用中一種比較常見的傳動部件。塑料齒輪以其有競爭力的成本、較高的生產(chǎn)效率、優(yōu)良的自潤滑性和抗腐蝕性強等特點在智能傳動領(lǐng)域中經(jīng)常被使用。設(shè)計與產(chǎn)品工程師們也是長期著眼于塑料齒輪的研究，有不少研究成果著重于計算其強度，讓其在塑料齒輪設(shè)計制造上于擁有更杰出的表現(xiàn)。 工業(yè)生產(chǎn)中對于塑料齒輪的制造一般采取模具注塑成型的工藝，用模具齒圈的形狀來生產(chǎn)塑料齒輪的齒形。這樣生產(chǎn)出來的塑料齒輪往往伴有嚙合干涉的情況，這也是其設(shè)計和實際生產(chǎn)的差別所導(dǎo)致，設(shè)計齒數(shù)小和壓力角較小的齒輪更容易發(fā)生齒根干涉現(xiàn)象。今天小維和大家來討論一下塑料齒輪設(shè)計中齒根干涉檢查和消除方法。 1.齒根干涉概述 齒根干涉現(xiàn)象是不可避免的，為了極大可能地不發(fā)生齒根干涉，常常在設(shè)計塑料齒輪時就考慮在理論上最大可能地建立可靠的數(shù)據(jù)模型，以便避免齒根干涉。然而在實際生產(chǎn)中或多或少都會出現(xiàn)齒根干涉，如何消除齒根干涉至關(guān)重要。 干涉是指在一對齒輪齒牙之間的交錯面會產(chǎn)生非共軛的接觸。齒輪干涉是在往往會發(fā)生在齒輪和齒輪副齒根，通常情況下，齒輪副發(fā)生齒根干涉的可能會比齒輪發(fā)生齒根干涉的可能要大得多，因此，在實際檢查中只要挑準小齒輪來檢查齒輪干涉即可。發(fā)生齒輪干涉的情形有很多，其中漸開線深度不夠、齒面點蝕、齒面磨損等現(xiàn)象都會伴隨齒根干涉的發(fā)生。 齒根干涉帶來的危害也很多。在齒輪工作時，往往會因為發(fā)生的齒根干涉造成生成故障，輕則會因為齒輪瞬時速度變得很快，發(fā)生振動不穩(wěn)定的情況，重則會造成齒輪卡住，甚至齒輪斷齒。因此，消除齒根干涉有著非常重要的意義。  2.塑料齒輪傳動設(shè)計及分類 塑料齒輪的工作原理，其實是承擔了動力傳送時的塑膠結(jié)構(gòu)件。在設(shè)計塑料齒輪時為了保證其精度與質(zhì)量，往往需要結(jié)合動力零部件設(shè)計原理和塑料結(jié)構(gòu)原理。常見的塑料齒輪原理分為兩類，一類是傳動，另一類是輔助結(jié)構(gòu)。傳動是整個結(jié)構(gòu)的核心，接下來會著重講齒輪轉(zhuǎn)動的原理。 在齒輪傳動設(shè)計中要考慮齒形修正和平衡齒厚兩種情況。 第一，齒輪模具與傳統(tǒng)的模具設(shè)計不同，齒輪的齒厚（一個輪齒兩側(cè)齒廓間的弧長）、模數(shù)（用以度量輪齒規(guī)模的參數(shù)）、壓力角（是指不計算摩擦力的情況下，受力方向和運動方向所夾的銳角）都需要結(jié)合經(jīng)驗數(shù)據(jù)修形，不能按收縮率直接加工，有一些專業(yè)的齒輪模具的型腔設(shè)計參數(shù)計算軟件，可以幫助生成齒輪參數(shù)及輪廓，用于齒輪修形、提高齒形精度。 第二，在生產(chǎn)制作中，由于在齒輪嚙合時，會產(chǎn)生不同模數(shù)和壓力角相同而齒數(shù)不等的情況，這樣會產(chǎn)生兩個齒輪齒根部分寬度相差很大的情況，通常這種情況，需要采取變位系數(shù)和齒形修正來修正齒根寬度。 齒輪傳動的分類為平面齒輪傳動和空間齒輪傳動。按照生產(chǎn)塑料齒輪的標準規(guī)定，需要分度圓齒厚的減薄量和齒根過渡曲線數(shù)據(jù)來得到所需的塑料齒輪齒形。得到的過渡曲線需用圓弧表示，而漸開線部分的齒形可以根據(jù)分度圓齒厚的偏差計算所得。 3.齒根干涉檢查方法 齒根干涉的檢查方式有很多，傳統(tǒng)的測量方法是通過各類工具進行接觸式測量，而在當今計算機普及的時代，可采用計算機的動畫模擬技術(shù)，重現(xiàn)齒輪嚙合過程。具體操作方法如下：可運用當前市面上常用的繪圖軟件，繪制一系列嚙合的塑料齒輪設(shè)計模型圖，并運用動畫的方式進行傳動模擬。齒根干涉檢查可運用圖像放大鏡進行圖片部位的局部放大，由觀察人員來判斷齒根干涉的存在與否，并及時找出影響干涉的因素，進而適當調(diào)整齒輪的齒廓設(shè)計，還需通過反復(fù)測試，直至確保干涉消除。 3.2 基于機器視覺的方式 上面的基于動畫模擬方式是通過肉眼觀察得到的，具有費時費力的缺點，因此可以采取較為先進的機器視覺技術(shù)，來檢測齒輪干涉現(xiàn)象，這一技術(shù)不僅適用于大齒輪，還適用于小模數(shù)齒輪，并且還能夠做到非接觸式測量。測量的具體操作方式如下：只需在測量平臺上放入待測齒輪進行采樣，最終采樣結(jié)果會反饋回來。具體的原理是首先平臺中的攝像頭會將拍攝的齒輪成像至CMOS攝像頭的感光陣面上，將光信號轉(zhuǎn)為模擬電信號，接著通過量化將其轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，最后經(jīng)由數(shù)據(jù)總線傳至計算機內(nèi)存，并通過機器視覺技術(shù)的相應(yīng)軟件進行數(shù)據(jù)的分析處理，得到較為精確的測量數(shù)據(jù)。  4.齒根干涉消除方法 4.1消除原理 塑料齒輪的齒根干涉發(fā)生因素可總結(jié)為以下兩類：一是塑料齒輪的齒數(shù)小、硬度較低、壓力角小等導(dǎo)致的漸開線較短的情況；二是在大小齒輪互相嚙合的情況發(fā)生時，小齒輪的齒根過渡曲線在接觸大齒輪時容易發(fā)生干涉現(xiàn)象。 為了達到消除齒根干涉現(xiàn)象的目的，可以從干涉發(fā)生因素出發(fā)，常見的消除干涉的方法包括以下幾點： *在齒輪設(shè)計時采取變位系數(shù)法，將正變位、負變位分別施加至小齒輪和大齒輪，計算最小變位系數(shù)，并采用等移距變位法計算大小齒輪的齒形大小。 *原有齒形保持不變，可通過降低齒根強度大小避免發(fā)生接觸，具體實施時可將小齒輪的過渡曲線向齒根內(nèi)偏移。該方法雖然也能消除干涉，但是降低了齒根強度，而前者能夠在保證齒根強度不變的前提下，只需滿足變位系數(shù)計算合理的條件，就能消除干涉，因此效果更佳。接下來就重點介紹如何計算最小變位系數(shù)，以及如何進行等移距變位齒形設(shè)計，以及一些干涉消除的其他方法。 4.2最小變位系數(shù)計算 計算消除齒輪齒根干涉的最小變位系數(shù)，需要結(jié)合齒輪嚙合傳動的相對運動原理，首先需要將小齒輪固定在某處，緩慢轉(zhuǎn)動大齒輪分度圓，同小齒輪分度圓形成嚙合頂點的輪廓線，把大齒輪的齒頂角點設(shè)置成邊界點并點點相連，畫出光滑曲線，進而作為干涉區(qū)域的邊界線參照。在實際計算過程中，需多次操作，以提高干涉區(qū)域邊界線的測量精度。 最小變位系數(shù)=|邊界線與小齒輪齒形交點的極徑之差|÷齒輪的模數(shù) 4.3等移距變位齒形設(shè)計 在設(shè)計等移距變位齒形時，需要根據(jù)之前計算得到的最小變位系數(shù)的具體數(shù)值大小，對設(shè)計的一對大小齒輪的齒形變化數(shù)據(jù)進行重新調(diào)整。其中大齒輪使用負變位，用一段圓弧來表示齒根過渡線；而小齒輪則使用正變位，用一段直線一段圓弧來表示齒根過渡線。 4.4干涉消除的其他方法 除了上述的措施，還有一些較為常用的齒根干涉消除方法，總結(jié)如下： 第一，在設(shè)計齒輪時對齒根曲線進行合理的調(diào)整，可以對齒根進行修緣，改變齒根圓角、齒頂圓角大小，或者對齒根過渡圓弧弧度進行微調(diào)。為避免發(fā)生大小齒輪接觸，可在加工時將齒頂圓的直徑改為比標注尺寸略小。 第二，可以適當增大齒根的厚度，在齒厚在上下差極限允許范圍之間，將齒槽略微切深一點。 第三，對傳動較大的齒輪副而言，為避免干涉現(xiàn)象，最好使用少齒數(shù)齒輪，保持最小齒輪數(shù)，防止干涉的發(fā)生。  在各類減速電機塑膠傳動齒輪的應(yīng)用上，蘇州維本工程塑料Wintone Z33耐磨靜音齒輪專用料，可以幫助您解決以下問題：
 ～～～～～～～～～～～～～～～～～～ |
|
|
