ZY1型硬齿面双圆弧齿轮齿形设计

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1、’"机械传动%""’年文章编号：!""#$%&’（(%""’）")$""’"$"’*+$!型硬齿面双圆弧齿轮齿形设计（中铝山西分公司，山西河津"#’’""）魏建芳司奎状（郑州机械研究所，河南郑州#&""&%）刘世军陈渊（河南省科技情报研究所，河南郑州#&"""%）宁玉献摘要给出了中外现有硬齿面双圆弧齿轮齿形，分析总结了前人在硬齿面双圆弧齿轮齿形设计方面的工作；在此基础上，设计出针对齿面硬度大于&,-./，适用于低速重载齿轮传动的刮齿、磨齿双圆弧齿轮新齿形。用三维有限元对新齿形进行应力应变分析，计算结果表明新齿形的最大应力比0123!%4&(规定的齿形小’&5。关键词双圆弧齿轮齿形硬

2、齿面表!国内外硬齿面双圆弧齿轮齿形主要参数对比引言序789-!"%双$"64双$!0123参数名称代号-$’齿轮传动技术随着新材料、新工艺、新机床等技术号$4(-%#$!!$"6!&$"6!&!%4&(的发展日益完善，但仍然满足不了飞速发展的各行业!压力角!"’"!’"!’&!%#!的要求，尤其是上天、入地、下海的航空、航天、船舶、掘%全齿高"!##&!#4!#,,))’!#’&!#)&%进等行业的要求。目前，各国制造的齿轮传动装置的’齿顶高"$"#)&"#44"#,4&"#)"#4&"#(#齿根高"%"#,"#(’!#"!!)’"#4&"#(!#!承载能力都非常接近，似乎已达到齿

3、轮传动承载能力&凸齿圆弧半径"$"#4&"#()!#’,"#4!#"!#’的极限。机械工业技术发展基金项目“渗碳硬化双圆)凹齿圆弧半径"%"#(!#")!#4)"#,!#!&!##%弧齿轮超硬加工技术研究”于!(((年鉴定，研究结果4凸齿圆心移距&$"#"’&"#"%&"#%"""#"!)’表明，硬齿面双圆弧齿轮传动技术是突破这一极限的,凹齿圆心移距&%"#"#"#"%&"##!4()"#"&4!#"#"4&"#"’%&途径之一。项目开发了渗碳淬火后双圆弧齿轮的齿面(凸齿圆心偏移’$"#"(’4"#’"#)#"#"4#)"#’4()"#)%,(精加工技术，进行了硬齿面刮削双圆弧齿轮

4、与硬齿面!"凹齿圆心偏移’%"#!(’)"#’&4"#("!%,"#!’)4"##4(&磨齿渐开线齿轮的承载能力对比试验，结果表明，两者!!侧向间隙("#")"#!"#"#"#")"#")都超过了循环极限。在实际应用中，刮削双圆弧齿轮!%凸齿工艺角#$)#&!)#’#))4表现出承载能力大于磨齿渐开线齿轮。进一步提高硬!’凹齿工艺角#%!"!(##%&%,齿面双圆弧齿轮承载能力的关键是提高其齿根弯曲强!#过渡圆弧半径)("#%44’"#)"#&&"#&"#(度，选用或设计硬齿面双圆弧齿轮齿形就成为研究开!&齿根圆弧半径)*"#&&4)"##"%"#’)&&,"##"##"##"’"

5、发硬齿面双圆弧齿轮及其传动装置的基础。前苏联在制定硬齿面双圆弧齿轮齿形标准过程!早期硬齿面双圆弧齿轮齿形回顾与中，对数十种齿形进行了研究。这些齿形相互之间在讨论齿高、曲率半径和过渡区等方面都有很大差别。在扁平模型上，以弹性理论法对#种齿形进行了应力变形早在%"世纪4"年代，我国和前苏联的学者就对状态研究。结果表明，双$"64$"6!&齿形的最大应硬齿面双圆弧齿轮齿形进行了大量研究。前苏联费加力值最小，比前苏联#$%&!&"%’软齿面标准齿形小金、捷斯诺柯夫提出了双$"64$"6!&和双$!6"#’5，比前苏联!"%-%#$!!硬齿面标准齿形小’!5，$"6!&齿形，前苏联于!(,(

6、年发布了硬齿面双圆弧齿该齿形具有最大弯曲强度。在快速高过载试验中，双轮齿形标准。我国太原理工大学提出了789-$4($"64$"6!&齿形出现早期接触疲劳被剔除，试验证型，哈尔滨工业大学提出了-$’型等硬齿面双圆弧明!"%-%#$!!齿形具有较好的接触疲劳和弯曲疲劳齿轮齿形，为便于分析比较，将上述各齿形主要参数列强度，其承载能力比渐开线齿轮平均提高&"5。于表!。!(4(年到!(,&年，太原理工大学在轮齿齿廓强度第(&卷第6期34%*型硬齿面双圆弧齿轮齿形设计1*分析和啮合分析的基础上，提出了!"#$%&’型硬齿表(34%*硬齿面双圆弧齿轮基准齿形面双圆弧齿轮齿形。台架试验证明，该

7、齿形具有较高法面模数序号参数名称代号的承载能力，并具有良好的跑合性能。随后将其应用(56765*)7*)5*67*651(*压力角!)1)!1)!1)!1)!在())轧机人字齿轮座中，结果寿命远大于渐开线齿(全齿高"*#1/*#1/*#1/*#1/轮，噪声低于渐开线齿轮。1齿顶高"$)#6)#6)#6)#6从表*可以看出，前苏联硬齿面标准齿形与我国8齿根高"%)#&/)#&/)#&/)#&/+,-.*(&/’齿形参数接近，用+,-.*(&/’齿形制作的/凸齿圆弧半径"