 塑料齒輪是工業(yè)應(yīng)用中一種比較常見的傳動(dòng)部件。塑料齒輪以其有競(jìng)爭(zhēng)力的成本、較高的生產(chǎn)效率、優(yōu)良的自潤(rùn)滑性和抗腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)在智能傳動(dòng)領(lǐng)域中經(jīng)常被使用。設(shè)計(jì)與產(chǎn)品工程師們也是長(zhǎng)期著眼于塑料齒輪的研究，有不少研究成果著重于計(jì)算其強(qiáng)度，讓其在塑料齒輪設(shè)計(jì)制造上于擁有更杰出的表現(xiàn)。 工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)于塑料齒輪的制造一般采取模具注塑成型的工藝，用模具齒圈的形狀來生產(chǎn)塑料齒輪的齒形。這樣生產(chǎn)出來的塑料齒輪往往伴有嚙合干涉的情況，這也是其設(shè)計(jì)和實(shí)際生產(chǎn)的差別所導(dǎo)致，設(shè)計(jì)齒數(shù)小和壓力角較小的齒輪更容易發(fā)生齒根干涉現(xiàn)象。今天小維和大家來討論一下塑料齒輪設(shè)計(jì)中齒根干涉檢查和消除方法。 1.齒根干涉概述 齒根干涉現(xiàn)象是不可避免的，為了極大可能地不發(fā)生齒根干涉，常常在設(shè)計(jì)塑料齒輪時(shí)就考慮在理論上最大可能地建立可靠的數(shù)據(jù)模型，以便避免齒根干涉。然而在實(shí)際生產(chǎn)中或多或少都會(huì)出現(xiàn)齒根干涉，如何消除齒根干涉至關(guān)重要。 干涉是指在一對(duì)齒輪齒牙之間的交錯(cuò)面會(huì)產(chǎn)生非共軛的接觸。齒輪干涉是在往往會(huì)發(fā)生在齒輪和齒輪副齒根，通常情況下，齒輪副發(fā)生齒根干涉的可能會(huì)比齒輪發(fā)生齒根干涉的可能要大得多，因此，在實(shí)際檢查中只要挑準(zhǔn)小齒輪來檢查齒輪干涉即可。發(fā)生齒輪干涉的情形有很多，其中漸開線深度不夠、齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損等現(xiàn)象都會(huì)伴隨齒根干涉的發(fā)生。 齒根干涉帶來的危害也很多。在齒輪工作時(shí)，往往會(huì)因?yàn)榘l(fā)生的齒根干涉造成生成故障，輕則會(huì)因?yàn)辇X輪瞬時(shí)速度變得很快，發(fā)生振動(dòng)不穩(wěn)定的情況，重則會(huì)造成齒輪卡住，甚至齒輪斷齒。因此，消除齒根干涉有著非常重要的意義。  2.塑料齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及分類 塑料齒輪的工作原理，其實(shí)是承擔(dān)了動(dòng)力傳送時(shí)的塑膠結(jié)構(gòu)件。在設(shè)計(jì)塑料齒輪時(shí)為了保證其精度與質(zhì)量，往往需要結(jié)合動(dòng)力零部件設(shè)計(jì)原理和塑料結(jié)構(gòu)原理。常見的塑料齒輪原理分為兩類，一類是傳動(dòng)，另一類是輔助結(jié)構(gòu)。傳動(dòng)是整個(gè)結(jié)構(gòu)的核心，接下來會(huì)著重講齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的原理。 在齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)中要考慮齒形修正和平衡齒厚兩種情況。 第一，齒輪模具與傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)不同，齒輪的齒厚（一個(gè)輪齒兩側(cè)齒廓間的弧長(zhǎng)）、模數(shù)（用以度量輪齒規(guī)模的參數(shù)）、壓力角（是指不計(jì)算摩擦力的情況下，受力方向和運(yùn)動(dòng)方向所夾的銳角）都需要結(jié)合經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)修形，不能按收縮率直接加工，有一些專業(yè)的齒輪模具的型腔設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算軟件，可以幫助生成齒輪參數(shù)及輪廓，用于齒輪修形、提高齒形精度。 第二，在生產(chǎn)制作中，由于在齒輪嚙合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同模數(shù)和壓力角相同而齒數(shù)不等的情況，這樣會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)齒輪齒根部分寬度相差很大的情況，通常這種情況，需要采取變位系數(shù)和齒形修正來修正齒根寬度。 齒輪傳動(dòng)的分類為平面齒輪傳動(dòng)和空間齒輪傳動(dòng)。按照生產(chǎn)塑料齒輪的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，需要分度圓齒厚的減薄量和齒根過渡曲線數(shù)據(jù)來得到所需的塑料齒輪齒形。得到的過渡曲線需用圓弧表示，而漸開線部分的齒形可以根據(jù)分度圓齒厚的偏差計(jì)算所得。 3.齒根干涉檢查方法 齒根干涉的檢查方式有很多，傳統(tǒng)的測(cè)量方法是通過各類工具進(jìn)行接觸式測(cè)量，而在當(dāng)今計(jì)算機(jī)普及的時(shí)代，可采用計(jì)算機(jī)的動(dòng)畫模擬技術(shù)，重現(xiàn)齒輪嚙合過程。具體操作方法如下：可運(yùn)用當(dāng)前市面上常用的繪圖軟件，繪制一系列嚙合的塑料齒輪設(shè)計(jì)模型圖，并運(yùn)用動(dòng)畫的方式進(jìn)行傳動(dòng)模擬。齒根干涉檢查可運(yùn)用圖像放大鏡進(jìn)行圖片部位的局部放大，由觀察人員來判斷齒根干涉的存在與否，并及時(shí)找出影響干涉的因素，進(jìn)而適當(dāng)調(diào)整齒輪的齒廓設(shè)計(jì)，還需通過反復(fù)測(cè)試，直至確保干涉消除。 3.2 基于機(jī)器視覺的方式 上面的基于動(dòng)畫模擬方式是通過肉眼觀察得到的，具有費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn)，因此可以采取較為先進(jìn)的機(jī)器視覺技術(shù)，來檢測(cè)齒輪干涉現(xiàn)象，這一技術(shù)不僅適用于大齒輪，還適用于小模數(shù)齒輪，并且還能夠做到非接觸式測(cè)量。測(cè)量的具體操作方式如下：只需在測(cè)量平臺(tái)上放入待測(cè)齒輪進(jìn)行采樣，最終采樣結(jié)果會(huì)反饋回來。具體的原理是首先平臺(tái)中的攝像頭會(huì)將拍攝的齒輪成像至CMOS攝像頭的感光陣面上，將光信號(hào)轉(zhuǎn)為模擬電信號(hào)，接著通過量化將其轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，最后經(jīng)由數(shù)據(jù)總線傳至計(jì)算機(jī)內(nèi)存，并通過機(jī)器視覺技術(shù)的相應(yīng)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理，得到較為精確的測(cè)量數(shù)據(jù)。  4.齒根干涉消除方法 4.1消除原理 塑料齒輪的齒根干涉發(fā)生因素可總結(jié)為以下兩類：一是塑料齒輪的齒數(shù)小、硬度較低、壓力角小等導(dǎo)致的漸開線較短的情況；二是在大小齒輪互相嚙合的情況發(fā)生時(shí)，小齒輪的齒根過渡曲線在接觸大齒輪時(shí)容易發(fā)生干涉現(xiàn)象。 為了達(dá)到消除齒根干涉現(xiàn)象的目的，可以從干涉發(fā)生因素出發(fā)，常見的消除干涉的方法包括以下幾點(diǎn)： *在齒輪設(shè)計(jì)時(shí)采取變位系數(shù)法，將正變位、負(fù)變位分別施加至小齒輪和大齒輪，計(jì)算最小變位系數(shù)，并采用等移距變位法計(jì)算大小齒輪的齒形大小。 *原有齒形保持不變，可通過降低齒根強(qiáng)度大小避免發(fā)生接觸，具體實(shí)施時(shí)可將小齒輪的過渡曲線向齒根內(nèi)偏移。該方法雖然也能消除干涉，但是降低了齒根強(qiáng)度，而前者能夠在保證齒根強(qiáng)度不變的前提下，只需滿足變位系數(shù)計(jì)算合理的條件，就能消除干涉，因此效果更佳。接下來就重點(diǎn)介紹如何計(jì)算最小變位系數(shù)，以及如何進(jìn)行等移距變位齒形設(shè)計(jì)，以及一些干涉消除的其他方法。 4.2最小變位系數(shù)計(jì)算 計(jì)算消除齒輪齒根干涉的最小變位系數(shù)，需要結(jié)合齒輪嚙合傳動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，首先需要將小齒輪固定在某處，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)大齒輪分度圓，同小齒輪分度圓形成嚙合頂點(diǎn)的輪廓線，把大齒輪的齒頂角點(diǎn)設(shè)置成邊界點(diǎn)并點(diǎn)點(diǎn)相連，畫出光滑曲線，進(jìn)而作為干涉區(qū)域的邊界線參照。在實(shí)際計(jì)算過程中，需多次操作，以提高干涉區(qū)域邊界線的測(cè)量精度。 最小變位系數(shù)=|邊界線與小齒輪齒形交點(diǎn)的極徑之差|÷齒輪的模數(shù) 4.3等移距變位齒形設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)等移距變位齒形時(shí)，需要根據(jù)之前計(jì)算得到的最小變位系數(shù)的具體數(shù)值大小，對(duì)設(shè)計(jì)的一對(duì)大小齒輪的齒形變化數(shù)據(jù)進(jìn)行重新調(diào)整。其中大齒輪使用負(fù)變位，用一段圓弧來表示齒根過渡線；而小齒輪則使用正變位，用一段直線一段圓弧來表示齒根過渡線。 4.4干涉消除的其他方法 除了上述的措施，還有一些較為常用的齒根干涉消除方法，總結(jié)如下： 第一，在設(shè)計(jì)齒輪時(shí)對(duì)齒根曲線進(jìn)行合理的調(diào)整，可以對(duì)齒根進(jìn)行修緣，改變齒根圓角、齒頂圓角大小，或者對(duì)齒根過渡圓弧弧度進(jìn)行微調(diào)。為避免發(fā)生大小齒輪接觸，可在加工時(shí)將齒頂圓的直徑改為比標(biāo)注尺寸略小。 第二，可以適當(dāng)增大齒根的厚度，在齒厚在上下差極限允許范圍之間，將齒槽略微切深一點(diǎn)。 第三，對(duì)傳動(dòng)較大的齒輪副而言，為避免干涉現(xiàn)象，最好使用少齒數(shù)齒輪，保持最小齒輪數(shù)，防止干涉的發(fā)生。  在各類減速電機(jī)塑膠傳動(dòng)齒輪的應(yīng)用上，蘇州維本工程塑料Wintone Z33耐磨靜音齒輪專用料，可以幫助您解決以下問題：
 ～～～～～～～～～～～～～～～～～～ |
|
|
