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1附录1直齿轮斜齿轮的替代性分析设计方法本文提出了一种替代性的分析方法来设计直齿轮和斜齿轮。简介现代齿轮设计方法,一般是依据于标准的工具。这使齿轮设计不仅相当的简单近乎于选择紧固件,对于每个齿轮而言也具有了良好的经济效益,同时降低了模具和库存费用。与此同时,我们也知道标准工具制造出的齿轮不能达到齿轮的最佳性能,而且在某些情况下根本无法使用。这就要求我们找到一种具体的能解决这些问题的方法。其具体的应用包括降低噪音、减小振动、提高机械传动效率重量轻,尺寸小等等。这就是为什么要求生产非标准参数齿轮的原因,例如生产航空齿轮习惯上使用的一些参数与型材,如压力角,齿顶高,全齿高,以下是为了降低成本提高传动效率而提出的非标准齿轮的几种生产方式数控切割机和CMM齿轮检验设备,使不论是生产标准齿轮还是生产非标准齿轮都易如反掌使用非标准刀具生产齿轮的费用不一定比使用标准刀具生产齿轮的费用高,如果有足够大的生产量突出齿轮的性能优势和拥有较大的模具库存,特别是在大规模生产中与齿轮工作条件相适应的齿形金属或塑料齿轮的模具成本在很大程度上并不取决于齿轮的齿形。本文列出了一种直接的齿轮设计方式,常用在部分机械和仪器的设计中如凸轮机构,连杆机构,压缩机构等。以前的工程师用同样的方法为齿轮设计,他们根据生产条件以及经营状况,确定它们的概况,然后找出一种合理的方法设计生产。19世纪技术革命期间,经过研究和开发提高了齿轮的生产力,而新的机床制造需要复杂而昂贵的工具,如滚刀齿轮,或塑造。常用的刀具是被标准化了,2这使齿轮设计间接化了。因为齿轮齿形取决于预先选定的标准切削刀具节圆直径或模数,压力角,齿顶高,齿根高,齿顶圆半径等。它的参数是依据标准的直齿轮而设定的。图表1分别列出了典型的螺旋齿轮规格,如齿形参数、位置参数。图1114z,228z压力角为20度的啮合区域3齿轮的部分参数,如压力角、节圆直径、分度圆直径或模数、螺旋角、齿顶高、齿顶圆直径、所有这些参数、都取决于加工的刀具和加工方式。渐开线齿轮的齿数,基圆直径,外圆直径,螺旋角,及齿厚,也都是依据刀具参数设计的。在非常早期的齿轮设计中,为什么要对齿形予以修正或更攺呢对齿轮的修攺之所以就出现在早期的齿轮设计当中,是因为传统的做法限在了自已的刀具参数上,在X方向移动的坐标最大值。一对啮合齿轮Z114、Z228,在固定的刀具的参数下,加工成为压力角为20度。如图1所示,表内区域包含了所有齿轮的组合,使用这种切削刀具的机械可以生产出重合度最小为1.0的齿轮。但它存在着一些振动和干扰.如图等值线C和D。而等值线E和F提出了额外的限制范围。在其他的可用齿轮组合之外还存在着一些边界区域。为此要利用这些区域内的齿轮组合,刀具的参数就不得不改变。换句话说,一系列齿轮各种组合的出现是在刀具参数的改变和制造机器的改变情况下实现的。如果这些参数被限定了,那齿轮也就停止了发展。有人在从齿轮的生产过程中试图以基圆为基础,做为生产齿轮的依据,并提出了所谓的广义参数齿轮参见2。J.R.ColboureRef.3教授提出了另一类定义渐开线齿轮而没有用机械参数来定义。依据这种方法,齿轮顶部区域形成了类似牙齿的形状,而齿轮的根部形成了圆角。这种齿轮齿形形成的齿轮副像是与之前的齿轮有着不同的生产过程。但这些齿轮在生产过程中并没有改变生产切削刀具的任何能数,不同的只是改变了切削加工的几何线路而矣。渐开线齿参数一种渐开线齿的形成是通过一直线沿一基圆圆周周做纯滚动(见图2),来自基圆bd展开的一条直线和外圆的切线ad。下列方程是用于计算直齿轮和斜齿轮的部分参数,除非另有说明,方程中的数字和字母使用了例子见表2、3、4。齿形的交点,既两渐开线的交点4arccosbdVd这里的d是齿形顶点部到齿顶的距离,图2渐开线齿参数定义其值是
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