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螺旋齿轮箱

使用螺旋齿轮箱可以显著提高机器的精度，并降低振动和轴线冲击的影响。齿轮箱是一种圆形机械零件，其齿轮相互啮合。这些齿轮通过切削或插接的方式制成，用于传递速度和扭矩。

滑动

在众多类型的齿轮箱中，斜齿轮箱是最常用的齿轮箱。这是因为斜齿轮箱采用滑动接触。两个齿轮齿之间的接触从一个齿的齿尖开始，随着齿轮的旋转逐渐过渡到线接触。
斜齿轮是一种圆柱齿轮，其齿形与轴线成一定角度。这种角度使得斜齿轮能够利用滑动摩擦力在节线上捕捉速度反转，从而实现更平稳的运动和更小的磨损。此外，斜齿轮箱比其他类型的齿轮箱更耐用、更安静。
螺旋齿轮分为两类。第一类是交叉轴螺旋齿轮，常用于汽车发动机的分配器/油泵轴。第二类是零螺旋角齿轮，它们不会产生轴向力，但会产生热量，导致效率损失。
螺旋齿轮箱的结构通常比较复杂，导致运行成本较高。此外，螺旋齿轮箱的扭矩/$比率也不如零螺旋角行星齿轮箱。
在设计齿轮时，必须考虑齿轮滑动的影响。滑动会导致摩擦，从而造成动力传输损失。它还会导致载荷分布不均，降低螺旋行星齿轮箱的承载能力。
此外，研究人员通常忽略螺旋齿轮的啮合刚度。本文提出了一种螺旋齿轮啮合刚度的分析模型。

轴向推力

螺旋齿轮箱中轴向推力有多种处理方案。最直接的方案是使用双螺旋齿轮来抵消推力分量。另一种方案是使用承载能力较低的推力轴承，但这属于易损件。
为了传递力，力必须沿接触线分布。该力是切向力、径向力和轴向力的总和。所有这些分量都必须从动力源传递到输出端。这是一个复杂的过程，需要使用齿轮。
轴向力分量必须通过齿轮传递。合力随后被分解为正交分量，并进一步分解为推力方向。径向力分量是从接触点指向从动齿轮中心的。
轴向力分量也取决于齿轮的节圆直径。节圆直径越大，轴承力矩越大。同样，齿轮比越大，扭矩传递效率越高。
需要注意的是，轴向力分量仅占总力的一小部分。法向力沿接触线分布。
双螺旋齿轮并非人字齿轮的完全复制品，它由两个相等的半部分组成。它可以与人字齿轮互换使用，并且具有相同的螺旋角。

减少对轴线的冲击

增大齿轮副的螺旋角可以降低螺旋齿轮箱轴线上的共振效应。然而，这并不会降低齿轮箱的整体振动，实际上反而会加剧振动。这可能导致传动系统出现严重的疲劳故障。
这是因为螺旋角会影响两齿之间的接触线。随着螺旋角增大，接触线长度减小。此外，它还会影响齿的法向力和曲率半径。压力角也会影响曲率半径。
与正齿轮相比，斜齿轮具有诸多优势。这些优势包括：振动更小、NVH（噪声、振动与声振粗糙度）特性更佳、重载下运行更平稳，并且扭矩能力更强。然而，斜齿轮的摩擦力也更大，并且需要采用独特的方法来控制其推力。
降低共振效应的第一步是调节螺旋齿轮的啮合频率。这可以通过改变齿轮的换挡系数来实现。如果换挡系数过大，齿轮就会产生共振效应。螺旋角也受齿轮换挡系数的影响。因此，控制齿轮的几何形状对于降低共振效应至关重要。
接下来，研究了轮辋结构和轮缘厚度对齿轮根部应力的影响。这些参数通过应变片进行测量。结果表明，当啮合位置最差时，根部应力达到最大值。

运行更安静

与正齿轮相比，斜齿轮运行噪音要小得多，这是因为它们的齿距更大。此外，斜齿轮的承载能力也更高，运行更平稳，转速范围也更广。斜齿轮也是正齿轮的理想替代品。
与降噪相关的最重要参数是齿轮接触比。其范围从小于1到大于10，由与平行轴线在中心圆相交的齿数决定。它也是衡量螺旋齿轮降噪效果的重要指标。
此外，斜齿轮的冲击挠曲比正齿轮小。这是因为接触点沿每个齿的螺旋面滑动。这也为齿轮系统增加了内部阻尼。
虽然斜齿轮比正齿轮噪音小，但磨损程度较高，这会影响齿轮的性能。不过，可以通过磨削来提高齿面的光滑度。此外，在润滑油中运转也有助于提高齿面的光滑度。
许多行业都使用螺旋齿轮。例如，汽车行业在变速器中使用螺旋齿轮。农业行业也使用螺旋齿轮。它们还经常用于重型卡车。
螺旋齿轮还具有发热量低、噪音小的优点，并且能够实现平行轴或非平行轴之间的动力传输。

提高准确性

提高螺旋齿轮箱的精度是其正常运行和可靠性的关键。齿轮箱的精度取决于多种因素，其中最重要的是齿轮轮廓和导程。此外，还应考虑齿轮传动的功率需求。
螺旋齿轮的齿廓是最敏感的特征。如果齿廓不对称，齿轮运转时会像直齿轮一样产生噪音。此外，齿廓对导程也最为敏感。
螺旋齿轮箱在工业应用中的动力传输中发挥着关键作用。然而，其在重载运行条件下容易出现各种故障。
螺旋齿轮箱的性能取决于各个齿轮的精度。这可以通过最大限度地减少齿隙来实现。一种常见的减少齿隙的方法是使所有目标位置都从同一方向接近。这种方法还可以降低传动噪音。
采用柔性电子齿轮箱可以提高螺旋齿轮箱的精度，降低扭转度，并提高齿轮加工精度。
采用电子齿轮箱的螺旋齿轮箱可以提高扭转补偿的精度，并改善B轴、C轴和Z轴之间的联动。此外，电子齿轮箱还能确保Y轴、Z轴和C轴之间的联动关系。
通过计算齿轮系的定位误差，可以提高螺旋齿轮箱的精度。节距偏差和螺旋角偏差是两种定位误差。

振动减少

使用螺旋齿轮箱可以降低振动和噪音。这些齿轮广泛应用于各种领域，包括汽车变速器。此外，这些齿轮的运行噪音足够低，适用于对噪音敏感的应用环境。
本文利用CZPT软件，对三种不同的齿轮箱壳体设计进行了比较。每种设计的外部尺寸和质量均保持不变，但纵向和横向加强筋的数量不同。然后将所得模型与实验结果进行比较。此外，还分析了这些模型的自由振动响应。结果如图5所示。
就降噪效果而言，蜂窝模型产生的声压级最低。然而，交叉模型产生的声压级最高。此外，蜂窝模型还能提供更好的峰峰值性能。
输入级齿轮副是输出级齿轮副的动力源。本文还研究了输出级齿轮副的振动，包括相图和频域图。采用数值方法研究了驱动扭矩和小齿轮速度对振动的影响，以及法向力和润滑剂刚度随时间的变化。
输入级小齿轮的改进降低了输入级齿轮副的振动。这种降低是通过在输入轴上增加双轴承支撑来实现的。

编辑：CX 2023-05-06