金屬直齒輪設(shè)計(jì)中如何選擇模數(shù)?
發(fā)表時(shí)間:2020-06-05 網(wǎng)址:http://nxczl.com/ 編輯:一同傳動(dòng)
齒輪模數(shù)對傳動(dòng)精度(輸出扭矩曲線)的影響幾乎是第一位的,一定范圍內(nèi),模數(shù)越小、傳動(dòng)精度越高,模數(shù)越大、齒輪強(qiáng)度越高。以下為金屬直齒輪模數(shù)選擇相關(guān)說明,供參考了解。
精密齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)很繁瑣,多數(shù)情況下,選符合強(qiáng)度要求的最小的模數(shù)即可。
金屬齒輪的設(shè)計(jì)和塑料齒輪的非常不一樣,不同材質(zhì)(模量、屈服極限),輸出扭矩曲線的區(qū)別很大,但(齒面/齒根)受力規(guī)律的區(qū)別很小,模數(shù)一般只影響齒根受力、不影響齒面受力。
1、模數(shù)對傳動(dòng)精度的影響(無摩擦)
需要考慮扭矩的波動(dòng)率,而不是平均扭矩,因?yàn)榫軅鲃?dòng)更關(guān)注輸出扭矩的波動(dòng)范圍,需對不同模數(shù)輸出扭矩波動(dòng)范圍進(jìn)行分析計(jì)算,得到傳動(dòng)精度最高的模數(shù)。
2、摩擦力對傳動(dòng)精度的影響
考慮摩擦系數(shù)為0.1,需計(jì)算不同模數(shù)摩擦力導(dǎo)致的扭矩波動(dòng)等。同樣,考慮扭矩?fù)p耗的波動(dòng)率,而不是平均(或者中位數(shù))扭矩?fù)p耗,因?yàn)榫軅鲃?dòng)更關(guān)注輸出扭矩的波動(dòng)范圍,則可得到最合適的齒輪模數(shù)。
模數(shù)越小,因摩擦力導(dǎo)致的,扭矩?fù)p耗的波動(dòng)率越小。若想將扭矩波動(dòng)控制在一定范圍,模數(shù)最大選取會(huì)有所差異。
3、模數(shù)對傳動(dòng)精度的影響(有摩擦)
若同時(shí)考慮1中齒形和材料模量、2中摩擦力的影響,即可得到最終的輸出扭矩曲線(假設(shè)沒有制造誤差)。
4、至高傳動(dòng)精度
0.5%扭矩波動(dòng)率并不是齒輪設(shè)計(jì)能達(dá)到的最高傳動(dòng)精度,還有很多能提高設(shè)計(jì)精度的方法,例如修形、變位、非標(biāo)齒形輪廓(ISO53:1998)輪廓A雖然是最常見、最通用的,但還可以自行設(shè)計(jì)輪廓、構(gòu)建漸開線)。
此外,加工誤差對傳動(dòng)精度的影響,是可以被定量分析的。
5、模數(shù)對齒面/齒根強(qiáng)度的影響
一般來說,模數(shù)越大,齒根強(qiáng)度越高、齒面強(qiáng)度越低(但是降低的幅度很小),反之亦然,齒輪設(shè)計(jì)往往只需要考慮模數(shù)對齒根強(qiáng)度的影響,設(shè)計(jì)完成后校驗(yàn)一下齒面強(qiáng)度即可。
齒面/齒根安全系數(shù)考慮了輸入扭矩非恒定、有正態(tài)分布的特性,因此比較符合內(nèi)燃機(jī)作為輸入端、不太適用于電機(jī)作為輸入端的情況。
齒面/齒根安全系數(shù),和(通過有限元分析計(jì)算的)齒面/齒根應(yīng)力,結(jié)論略有不同。按照齒面/齒根安全系數(shù)計(jì)算出的齒厚,往往是依靠齒面/齒根應(yīng)力計(jì)算的齒厚的2倍以上,如果輸入端是電機(jī),不建議遵循安全系數(shù)。
此外,齒厚對齒面/齒根強(qiáng)度往往是非線性關(guān)系。
以上說明僅供參考了解,相關(guān)技術(shù)問題最好直接向一同廠家技術(shù)人員尋求幫助。