淺談螺旋齒輪接觸區(qū)的檢查和修正

任建平 ,任春萍

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

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

螺旋齒輪的優(yōu)點是：

（1）傳動平穩(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；

（4）可以實行大的傳動比，小輪的齒數(shù)可以少至5齒。

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

齒輪在設(shè)計與制造中，齒面的接觸區(qū)是一個非常重要的參數(shù)，這是因為圓錐齒輪的接觸區(qū)和噪音及振動一樣，不僅反映單個齒輪的精度，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)，公司在實際生產(chǎn)中總結(jié)了經(jīng)驗，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。我們在滾動檢查機上測試接觸區(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)在滾動檢查機上的規(guī)律

接觸區(qū)的位置、大小、形狀，可在滾動檢查機上檢查，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)試改變機床加工工藝參數(shù)。具體操作如下：

首先利用量塊把檢查機調(diào)整至理論安裝距離，安裝并固定待檢驗的齒輪副。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)檢查在滾動檢查機上，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，兩齒嚙合運轉(zhuǎn)就可以容易地確認(rèn)接觸區(qū)。然后開動機床，使機床在這一方向上滾動30 s，又在反方向上滾動30 s。根據(jù)滾動時所得到的接觸點，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)在列出改變檢查機上兩主軸相對位置時，左旋小輪接觸區(qū)變化規(guī)律，如表1所示。

表1 兩主軸相對位置時左旋小輪接觸區(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)實踐中總結(jié)了以下方法，供大家一起商榷。

2.1 齒長方向接觸區(qū)位置的修正

由螺旋角的定義可知，齒長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)幾個明顯關(guān)系。因此接觸區(qū)在齒長方向的位置變化（偏向大端或小端）是由螺旋角的誤差造成的，修正時一般用改變徑向刀位的辦法來改變齒輪的螺旋角，同時應(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，若需要增大螺旋角時，則徑向刀位減?。环粗粜枰獪p小螺旋角時，則應(yīng)增大徑向刀位。如表2所示，可根據(jù)經(jīng)驗進行，一般加工等高齒時刀位變化量在0.1～0.6mm左右，當(dāng)改變較大時，應(yīng)根據(jù)滾動檢查機上確定的犖V值，通過計算得出。改變時一定要先弄清楚機床的正反方向。

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，就是對壓力角進行修正。一般情況下，均與螺旋角誤差同時出現(xiàn)，修正方法有以下2種：

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

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

2.3 對角接觸的修正

對角接觸產(chǎn)生的主要原因，是由于切齒時采用了平頂齒輪加工原理，以及齒長上各點螺旋角不等，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?，凹面上則相反，即所謂出現(xiàn)的“內(nèi)對角”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，也會產(chǎn)生對角接觸。當(dāng)對角接觸不嚴(yán)重時，可不必修正，經(jīng)一段時間跑合后，可自行消除修正。當(dāng)需要修正時，常用“滾比——水平輪位”法，同時相應(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）修正對角接觸。

表3 對角接觸區(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現(xiàn)。調(diào)整垂直輪位對齒面接觸區(qū)寬度的影響，從而對齒輪的曲率有影響，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)生偏離時的調(diào)整，均為綜合調(diào)整，就是同時調(diào)整幾個參數(shù)，這就要求我們更好的在實際中摸索經(jīng)驗，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)驗調(diào)整好機床，增長成品率，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（2006版）[M].北京：中國知識出版社，2006.

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

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