任建平 ,任春萍

(1.臺(tái)州科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，浙江 黃巖 318020；2.浙江豐立機(jī)電有限公司,浙江 黃巖 318020）

螺旋錐齒輪傳動(dòng)性能優(yōu)良，承載能力大，是錐齒輪技術(shù)發(fā)展的主要方向。目前，國(guó)際上應(yīng)用最廣的螺旋錐齒輪，是德國(guó)的克林根貝格（klingelnberg）齒制和美國(guó)的格里森（Gleason）齒制兩大錐齒輪技術(shù)為主。

螺旋齒輪的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，承載能力大；

（2）增大接觸比，也就是增加了重迭系數(shù)，減輕了沖擊，使傳動(dòng)穩(wěn)，降低了噪音；

（3）負(fù)荷比壓降低，磨損較均勻，相應(yīng)增大了齒輪的負(fù)載能力，使用壽命長(zhǎng)；

（4）可以實(shí)行大的傳動(dòng)比，小輪的齒數(shù)可以少至5齒。

（5）可以進(jìn)行齒面的研磨，以降低噪音，改善接觸區(qū)和提高齒面光潔度，如進(jìn)行磨齒精度可達(dá)到5級(jí)，而且還可以實(shí)現(xiàn)硬齒面刮削加工。

齒輪在設(shè)計(jì)與制造中，齒面的接觸區(qū)是一個(gè)非常重要的參數(shù)，這是因?yàn)閳A錐齒輪的接觸區(qū)和噪音及振動(dòng)一樣，不僅反映單個(gè)齒輪的精度，而且是反映齒輪箱體的精度、裝配調(diào)整的好壞、齒輪裝置整體的剛度及安裝好壞的綜合指標(biāo)，是全面衡量使用狀態(tài)下齒輪裝置質(zhì)量的依據(jù)。

為了控制齒面接觸區(qū)，公司在實(shí)際生產(chǎn)中總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)，即采用反修正的方法：即受力后工作面(大輪凸面)接觸區(qū)將移向齒中心及齒頂，故成品的接觸區(qū)應(yīng)位于齒中間偏向大端，高度上則偏向齒根，反車面應(yīng)偏于齒頂及大端，而切齒時(shí)接觸區(qū)位置及大小，則應(yīng)根據(jù)工件熱處理變形規(guī)律確定。我們?cè)跐L動(dòng)檢查機(jī)上測(cè)試接觸區(qū)的變化規(guī)律，然后根據(jù)這一規(guī)律和反修正法一起來調(diào)試修改接觸區(qū)，使之成為最后合格的產(chǎn)品。

1 接觸區(qū)在滾動(dòng)檢查機(jī)上的規(guī)律

接觸區(qū)的位置、大小、形狀，可在滾動(dòng)檢查機(jī)上檢查，改變弧齒錐齒輪的安裝位置，可得到不同接觸情況，生產(chǎn)實(shí)際中我們通過多次調(diào)整和檢查，觀察、總結(jié)其變化規(guī)律。再根據(jù)所得的變化規(guī)律來調(diào)試改變機(jī)床加工工藝參數(shù)。具體操作如下：

首先利用量塊把檢查機(jī)調(diào)整至理論安裝距離，安裝并固定待檢驗(yàn)的齒輪副。而兩軸箱則根據(jù)刻度盤或刻度尺及游尺恢復(fù)到調(diào)整好時(shí)所確定的位置。由于在切齒調(diào)整中，觀察大輪齒側(cè)面接觸情況較為方便和清楚，而以調(diào)整小輪接觸區(qū)生產(chǎn)效率較高，所以我們生產(chǎn)檢查在滾動(dòng)檢查機(jī)上，以觀察大輪接觸區(qū)為主，但以小輪接觸區(qū)的變化規(guī)律作為機(jī)床調(diào)整依據(jù)。因此在小齒齒輪上涂一層薄的紅丹，兩齒嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)就可以容易地確認(rèn)接觸區(qū)。然后開動(dòng)機(jī)床，使機(jī)床在這一方向上滾動(dòng)30 s，又在反方向上滾動(dòng)30 s。根據(jù)滾動(dòng)時(shí)所得到的接觸點(diǎn)，來判斷齒輪的接觸區(qū)的位置。通過這種檢查的方法，我們現(xiàn)在列出改變檢查機(jī)上兩主軸相對(duì)位置時(shí)，左旋小輪接觸區(qū)變化規(guī)律，如表1所示。

表1 兩主軸相對(duì)位置時(shí)左旋小輪接觸區(qū)變化規(guī)律

2 接觸區(qū)的修正

在生產(chǎn)實(shí)際中，當(dāng)新產(chǎn)品開發(fā)、或由于刀盤打斷重新?lián)Q刀、或由于上下接班不同的操作者等，都會(huì)導(dǎo)致接觸區(qū)有所偏置，為了把接觸區(qū)調(diào)整到想要的位置，在生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)了以下方法，供大家一起商榷。

2.1 齒長(zhǎng)方向接觸區(qū)位置的修正

由螺旋角的定義可知，齒長(zhǎng)方向的斜率與齒面螺旋角密切相關(guān)，接觸區(qū)位置是由齒線方向的斜率決定的，這是螺旋錐齒輪接觸區(qū)修正中少數(shù)幾個(gè)明顯關(guān)系。因此接觸區(qū)在齒長(zhǎng)方向的位置變化（偏向大端或小端）是由螺旋角的誤差造成的，修正時(shí)一般用改變徑向刀位的辦法來改變齒輪的螺旋角，同時(shí)應(yīng)該檢查水平及垂直輪位數(shù)值與方向、銑刀盤直徑等因素變化情況，以達(dá)到修正的目的。

因此在調(diào)節(jié)時(shí)，若需要增大螺旋角時(shí)，則徑向刀位減小；反之，若需要減小螺旋角時(shí)，則應(yīng)增大徑向刀位。如表2所示，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，一般加工等高齒時(shí)刀位變化量在0.1～0.6mm左右，當(dāng)改變較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)滾動(dòng)檢查機(jī)上確定的犖V值，通過計(jì)算得出。改變時(shí)一定要先弄清楚機(jī)床的正反方向。

表2 改變各因素接觸區(qū)的變化

2.2 齒高方向接觸區(qū)位置的修正

齒高方向接觸區(qū)位置，由齒廓在齒高方向的斜率決定，齒高方向的斜率取決于齒形的壓力角，接觸區(qū)偏向齒根或者齒頂，是由壓力角誤差造成的，接觸區(qū)齒高方向的位置修正，就是對(duì)壓力角進(jìn)行修正。一般情況下，均與螺旋角誤差同時(shí)出現(xiàn)，修正方法有以下2種：

（1）當(dāng)壓力角修正量較小時(shí)，可用改變搖臺(tái)中心位置的方法來修正，若接觸區(qū)位置偏向齒頂時(shí)即齒頂接觸，可減小搖臺(tái)中心位置和增加床位；若接觸區(qū)位置偏向齒根即齒根接觸，可增加搖臺(tái)中心位置和減小床位。

（2）當(dāng)壓力角修正量較大時(shí)，可用改變傳動(dòng)比的方法來修正，當(dāng)修正小輪的齒頂接觸時(shí)應(yīng)增加機(jī)床滾比；修正小輪的齒根接觸時(shí)應(yīng)減小機(jī)床滾比，均可修正壓力角誤差2°～3°。

2.3 對(duì)角接觸的修正

對(duì)角接觸產(chǎn)生的主要原因，是由于切齒時(shí)采用了平頂齒輪加工原理，以及齒長(zhǎng)上各點(diǎn)螺旋角不等，壓力角也不相等所致。凸面上大端壓力角小，小端壓力角大，凹面則相反，從而造成凸面上接觸區(qū)由小端齒根走向大端齒頂?shù)内厔?shì)，凹面上則相反，即所謂出現(xiàn)的“內(nèi)對(duì)角”現(xiàn)象。

此外，由于刀盤名義直徑選擇不當(dāng)或調(diào)整數(shù)據(jù)紊亂，也會(huì)產(chǎn)生對(duì)角接觸。當(dāng)對(duì)角接觸不嚴(yán)重時(shí)，可不必修正，經(jīng)一段時(shí)間跑合后，可自行消除修正。當(dāng)需要修正時(shí)，常用“滾比——水平輪位”法，同時(shí)相應(yīng)改變床位，以保證切深不變；相應(yīng)改變刀位，以保證接觸區(qū)在沿齒長(zhǎng)的合理位置上。如表3所示，此外，還可改變附加滾切方式以及垂直輪位（即準(zhǔn)雙曲線位移）修正對(duì)角接觸。

表3 對(duì)角接觸區(qū)的修正

2.4 接觸區(qū)寬度的調(diào)整

常用改變垂直輪位來實(shí)現(xiàn)。調(diào)整垂直輪位對(duì)齒面接觸區(qū)寬度的影響，從而對(duì)齒輪的曲率有影響，情況如表4所示。

表4 調(diào)整垂直輪位對(duì)齒面寬度的影響變化

3 結(jié)束語

以上介紹的齒輪接觸區(qū)的調(diào)整方法，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況具體分析。而一般情況下，當(dāng)接觸區(qū)發(fā)生偏離時(shí)的調(diào)整，均為綜合調(diào)整，就是同時(shí)調(diào)整幾個(gè)參數(shù)，這就要求我們更好的在實(shí)際中摸索經(jīng)驗(yàn)，好好總結(jié)歸納。接觸區(qū)是齒輪的重要參數(shù)，我們務(wù)必要總結(jié)好經(jīng)驗(yàn)調(diào)整好機(jī)床，增長(zhǎng)成品率，提高公司效益。

[1]恪 良，仇天任，蔡志侯.齒輪工工藝學(xué)[M].北京：科學(xué)普及出版社，1985.

[2]王銘堂.新編齒輪傳動(dòng)（2006版）[M].北京：中國(guó)知識(shí)出版社，2006.

[3]上海第一機(jī)電工業(yè)局.齒輪工工藝學(xué) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985.

[4]齒輪手冊(cè)編委.齒輪手冊(cè)(上冊(cè))[K].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.