注塑小模数聚甲醛斜齿轮与蜗杆啮合传动的设计计算方法

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1、情华大学学报第23卷第1期JOURNALOFTSINGHUAUNIVERSITYVo!.23No.l1983注塑小模数聚甲醒斜齿轮与蜗杆H齿合传动的设计计算方法电机工程系玉叶滔摘要为了提高工程塑料斜齿轮与蜗杆咱合传动付的使用寿命及降低噪声，本文论述了采用分离喝合传动的必要性及提出了这种喻合传动设计的计算方法:益将其应用于汽车微电机的减速器上，效果良好，减速器寿命显著提高.噪声降低.为了得到七级精度注塑小模数聚甲隆斜齿轮，本文研究了注塑聚甲隆斜齿轮齿形收缩规律及提出了注塑斜齿轮的模具一一齿圈设计的计算方法.言、引蜗抨

2、与夹布勘醒树脂制作的斜齿轮传动付，是我国家用电器、汽车电器上常采用的一种传动付，虽然夹布酷醒树脂材料具有弹性及消音性能，但该斜齿轮尚存在使用寿命低、噪声偏大、生产率低等峡点。为了解决上述问题，从下列四个方面进行研究。1.采用分离嘀合传动来降低噪声、改善摩损、提高齿轮使用寿命。2.研究了蜗抨与斜齿轮分离嘀合传动的几何计算及点嘀合强度计算。3轧.选择经济性好、物理和机械性能良好的斜齿轮材料及高生产率的制造方撞Eω1η14ι.探索了注塑7级精度小模数聚甲醒斜齿轮齿形的收缩规律，从而提出了注塑斜齿轮的模具-一齿圈的设计计算

3、方t站去。将上述研究结果应用于汽车雨刷电机减速器上，使其噪声降至50分贝，寿命提高到500小时以上，并经受400小时高低速冲击试验。二、蜗抨与斜齿轮分离崎合传动通过对蜗抨与塑料斜齿轮传动时的噪声测试表明，噪声大小与齿轮齿侧间隙量有关，见表1，从表1数据中看出增大齿侧间隙可以降低传动付嘀合噪声，当齿隙为0.2毫米时，噪声为最低，整机噪声基本与取掉斜齿轮(即无传动嘀舍时)一样都为50分贝。本文于1981年11月收到82清华大学学报由此可见，要降低传动付噪声需要有一个合适的齿侧间隙。但要获得齿侧间隙可有三种方怯。表1齿一

4、捆u

5、--同隙一。量一，，，、-毫一米、‘，，恨一，整机l噪声(db)-•一--一1.蜗杆牙形不变而将斜齿轮齿形ω53-56的齿侧减薄。0.1452-542.斜齿轮齿形不变而将蜗杆牙齿0.1948-50的牙形变瘦。3.蜗杆与斜齿轮齿形都不变，而0.2950-52是将安装中心距增加，使嘀合时产生齿未装斜齿轮48-50侧间隙，从而成为分离咱合传动。如果采用前二种方法将降低蜗杆强度，特别是降低斜齿轮强度。若采用分离瞄合传动，则将可以在不降低传动付强度的条件下产生满足噪音要求的齿侧间隙，而且还可以改善斜齿轮的磨损情况，使其

6、寿命提高，这是由于蜗杆与斜齿轮咱合实际上相当于齿条与渐开线齿轮嘀合，在啃合时在齿廓咱合点速度是不同的，两齿廓之间将产生滑动。斜齿轮齿廓2在K点的滑动系数(U2)k为:6S1-6s2_dsl-ds2_dSJ(U2)k=Lim=一一一-一-一一一一'--16'•6S2dS2dS2如图1所示，设两齿廓在h点相啃合，dSI及dS2为接触点在dt的时间内分别十∞斜齿轮齿根/Uzu

7、飞斜齿轮齿顶。Nz4妥图1图2沿两齿廓走过的位移。由于dt甚小，故dS2.可近似地由下式求得zdsz=J(N2dq口z又因dSI=J(尸tgαl

8、J...~舍气.J")7.ζ只入纠飞Jr1:1.'....J.1ν、1"fL.."'"?;'1''j''，.剧IJ1-..(可1)I-I:.J比)/...1-1"1::少t"./.Jf互A00)d仇=KP/rj2PN.故(u,)k=•;..;---1…KN2当齿廓在极限点N2点啃合时，则PN,(U2)k=一主--1=∞N2N2当齿廓在节点咄合时，则PN.(U2)k=一一-三--1==0'"PN2又当齿顶齿廓响合时，则PN.(U2)k=-=.L.L'.l.-T-1>-1根据以上所述可知U2在〉一1至∞之间变化，则斜齿

9、轮齿廓滑动系数的变化曲线如图2所示。在齿顶与齿根部分上的相对滑动距节圆愈远愈大，在齿顶部分相对滑动的增长速率不快，而在齿根部分一一增长较猛，在齿根上的相对滑动永远大于在齿顶上的相对滑动，因此渐开线齿的齿根比齿顶磨损得更为强烈，在趋近基圆时，齿根上的相对滑动变得很大，对于渐开线齿廓在基圆上的起点，相对滑动在理论上是无限大，为了降低磨损，必须尽量使有效嘀合线的端点不仅不允许超过咱合线的极点N2，并且还要离N2点远一些，因此将中心距A拉开一个分离量λm，变成分离咱合传动，将可防止齿根剧烈的磨损。通过寿命试验证实，由于聚甲

10、醒斜齿轮与蜗杆传动采用分离嘀合，磨损情况有显著改善，原来发生在斜齿轮齿根处的剧烈磨损，因分离λm量而被消除，从而提高了斜齿轮工作寿命。斜齿轮与蜗杆分离崎合传动时的几何计算-~、及点H齿合强度计算的方法1.点喝合强度计算酌方法(1)齿面接触强度计算由于斜齿轮与蜗杆咄合时是点接触，因而出现强烈的磨损，此外在斜齿轮齿面方向上的情动也加剧了这种磨损，在这种情况下，承