齒輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要、應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)形式，其優(yōu)點(diǎn)是能保證傳動(dòng)比恒定不變，能傳遞足夠大的動(dòng)力；運(yùn)動(dòng)精度和傳動(dòng)效率高，工作可靠，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊。
根據(jù)相嚙合齒輪軸線(xiàn)的位置關(guān)系，分為平行軸傳動(dòng)和相交軸傳動(dòng)，平行軸傳動(dòng)分為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)和人字齒圓柱齒輪傳動(dòng)3種。三種傳動(dòng)因其齒輪結(jié)構(gòu)的不同各有特點(diǎn)，其中，人字齒圓柱齒輪傳動(dòng)的優(yōu)勢(shì)較明顯，但同時(shí)有制造方面的困難。
1、漸開(kāi)線(xiàn)齒廓介紹
平面S沿半徑為b的基圓柱作純滾動(dòng)時(shí),其上與基圓柱母線(xiàn)NN平行的某一條直線(xiàn)KK的軌跡所形成的漸開(kāi)線(xiàn)曲面即漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪的齒面。若直線(xiàn)KK與母線(xiàn)NN成一角度b，則所形成的軌跡為一漸開(kāi)線(xiàn)螺旋面，即漸開(kāi)線(xiàn)斜齒圓柱齒輪的齒面，b為基圓柱上的螺旋角。
2、嚙合特點(diǎn)說(shuō)明
由齒廓曲面形成過(guò)程可知，漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪嚙合時(shí)，齒廓曲面的接觸線(xiàn)是與軸線(xiàn)平行的直線(xiàn)，在嚙合過(guò)程中整個(gè)齒寬同時(shí)進(jìn)入和退出嚙合，輪齒上所受的力也是突然加上或卸掉，故傳動(dòng)平穩(wěn)性差，沖擊和噪聲大。漸開(kāi)線(xiàn)斜齒圓柱齒輪嚙合時(shí)，齒面的接觸線(xiàn)是逐漸由短變長(zhǎng)，以后又逐漸由長(zhǎng)變短，直至脫離嚙合,輪齒上所受的力也是逐漸由小到大，再由大到小,同時(shí)嚙合的輪齒對(duì)數(shù)多，故傳動(dòng)較平穩(wěn),沖擊和噪聲小,適用于高速和重載傳動(dòng)。但斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生軸向分力FX,它由軸和軸承承擔(dān)。為減小傳動(dòng)時(shí)的軸向分力FX，螺旋角不宜過(guò)大，一般取分度圓柱上的螺旋角＝8°～15°。
為了解決這一矛盾，人字齒輪應(yīng)運(yùn)而生，人字齒輪是指為消除軸向力，而把一個(gè)齒輪作成對(duì)稱(chēng)的螺旋角方向相反的一對(duì)斜齒輪。人字齒圓柱齒輪的一部分齒寬為右螺旋齒，另一部分為左螺旋齒。根據(jù)制造方法不同，左、右螺旋齒中間有帶退刀槽和不帶退刀槽的兩種結(jié)構(gòu)。人字齒輪除具有斜齒輪的長(zhǎng)處外，由于其兩部分輪齒的左、右螺旋角大小相等，方向相反，可使軸向力FX互相抵消；從而獲得了選用更大螺旋角的齒輪（一般?。?5°～40°）的可能性，這樣一來(lái)便可以提高齒輪嚙合時(shí)的重合度，使得傳動(dòng)更加得平穩(wěn)同時(shí)又避免了軸向分力對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的不利影響，但其缺點(diǎn)是制造比較困難，而且齒輪的制造精度對(duì)于齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)和噪聲影響是比較大的。
3、人字齒輪加工
由于人字齒輪結(jié)構(gòu)上的特殊性，使其加工較普通的斜齒輪要復(fù)雜一些，對(duì)于設(shè)備的要求也比斜齒輪加工的設(shè)備要求高。技術(shù)要求方面除了要滿(mǎn)足斜齒輪的精度要求外，還對(duì)左、右齒輪齒槽延長(zhǎng)線(xiàn)交點(diǎn)位置（后文稱(chēng)人字齒輪中線(xiàn)）有要求，通常該交點(diǎn)要在齒輪兩定位端面的中線(xiàn)上。這也是人字齒輪加工的一個(gè)難點(diǎn)，下面介紹幾種常見(jiàn)的加工方法。
3.1軟齒面齒輪（嚙合齒輪副的齒面硬度小于350HB）
對(duì)于軟齒面齒輪較常見(jiàn)的加工方法有仿形法加工和展成法加工。
3.1.1仿形法是指采用數(shù)控加工中心機(jī)床并配以指形銑刀進(jìn)行銑削加工，此種加工方法齒輪的精度受刀具影響較大,齒輪齒部的精度較低，通常能達(dá)到DIN8級(jí)左右的精度,但人字齒輪中線(xiàn)位置較準(zhǔn)確，整體的加工效率也較低；
3.1.2展成法是指采用數(shù)控滾齒機(jī)進(jìn)行滾削加工，其中，滾齒機(jī)控制軟件若帶有人字齒輪加工功能可采用人字齒加工程序進(jìn)行加工，對(duì)于人字齒輪中線(xiàn)位置比較容易保證，關(guān)鍵是將齒輪加工的安裝高度輸入準(zhǔn)確即可；若不帶有人字齒輪加工功能，則需要在加工前對(duì)左、右旋的兩齒輪齒面上進(jìn)行劃線(xiàn)，以此確定出人字齒輪中線(xiàn)的位置，然后分別根據(jù)劃線(xiàn)位置對(duì)刀進(jìn)行左、右齒輪的滾削加工，此方法加工出的人字齒輪中線(xiàn)位置不容易保證，需要有劃線(xiàn)的精度和對(duì)刀的準(zhǔn)確性共同決定；整體來(lái)講采用滾削方法生產(chǎn)出的齒輪齒部精度較高（可達(dá)到DIN7級(jí)），其加工效率也比較高；
3.2硬齒面齒輪
硬齒面齒輪通常是對(duì)齒輪材料進(jìn)行滲碳或者是滲氮處理，使得齒輪的表面硬度在60HRC左右，齒輪若進(jìn)行滲氮處理需要在熱處理前將齒部做成活，其加工方法同軟齒面齒輪相同；齒輪若進(jìn)行滲碳處理需在熱處理后將齒部做成活，其加工方法通常是磨齒加工，磨齒時(shí)可以對(duì)人字齒中心線(xiàn)進(jìn)行調(diào)整，由于滾齒留量有限，因此人字齒中心線(xiàn)調(diào)整量有限，人字齒中心線(xiàn)的位置由熱前的加工精度決定了，但采用磨齒加工的齒輪精度可達(dá)到DIN5級(jí)以上。
由于人字齒輪具有自動(dòng)抵消軸向力的特性，因此增大螺旋角對(duì)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的受力沒(méi)有影響，但另一方面較大的螺旋角可以得到較大的重合度，使得傳動(dòng)更加的平穩(wěn)。采用人字齒輪副的齒輪箱具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音低、體積小、重量輕、傳遞功率大、使用壽命長(zhǎng)的顯著特點(diǎn)，具有較高的社會(huì)綜合效益?？梢?jiàn)，人字齒輪傳動(dòng)是齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)重要發(fā)展方向，需要我們進(jìn)一步提升現(xiàn)有的制造水平。
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