開口齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方式之研究

徐振振

摘? 要：齒輪傳動(dòng)就是通過齒輪副傳遞運(yùn)動(dòng)以及動(dòng)力傳動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)效果。是一種在現(xiàn)代設(shè)備中應(yīng)用較為廣泛的機(jī)械傳動(dòng)模式，其傳動(dòng)精準(zhǔn)，效率相對(duì)較高，整體結(jié)構(gòu)相對(duì)較為緊湊，有著良好的穩(wěn)定性，應(yīng)用期限較長(zhǎng)。而開口齒輪傳動(dòng)機(jī)則是一種沒有防塵罩以及機(jī)殼的設(shè)備，齒輪完全暴露在外面的一種形式。此種類型的齒輪很容易受到外界物質(zhì)的侵蝕，導(dǎo)致潤(rùn)滑不良等問題，在工作環(huán)境惡劣的環(huán)境中，很容易出現(xiàn)磨損問題，在運(yùn)行中適用于低速傳動(dòng)。文章主要對(duì)開口齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方式進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究論述，綜合齒輪類型、開口齒輪特征以及各項(xiàng)因素，探究了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，希望可以為提升開口齒輪傳動(dòng)性能，提升工作效率提供有效參考。

關(guān)鍵詞：開口齒輪;傳動(dòng)機(jī)構(gòu);設(shè)計(jì)方式

中圖分類號(hào)：TE931? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）08-0086-02

Abstract： Gear transmission is to realize the transmission effect through the transmission motion of gear pair and the power transmission device. It is a kind of mechanical transmission mode which is widely used in modern equipment. it has the advantages of accurate transmission， relatively high efficiency， relatively compact overall structure， good stability and long application period. The open gear transmission is a kind of equipment without dust cover and casing， and the gear is completely exposed to the outside. This type of gear is easy to be corroded by external materials， resulting in poor lubrication and other problems. in the bad working environment， it is easy to appear wear problems， which is suitable for low-speed transmission in operation. In this paper， the design mode of open gear transmission mechanism is briefly studied and discussed. combining the gear type， open gear characteristics and various factors， the design mode of transmission mechanism is explored， hoping to improve the transmission performance of open gear and provide effective reference so as to improve work efficiency.

Keywords： open gear; transmission mechanism; design mode

在不同的傳動(dòng)形式中，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是一種在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用較為廣泛的模式，齒輪傳動(dòng)具有較為顯著的優(yōu)勢(shì)，可以為各項(xiàng)生產(chǎn)作業(yè)奠定基礎(chǔ)。其中齒輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是較為關(guān)鍵的內(nèi)容。而開口齒輪作為一種有效的傳動(dòng)機(jī)制，在實(shí)踐中應(yīng)用廣泛。隨著各種技術(shù)手段的不斷發(fā)展，開口齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)也在不斷完善，重視開口齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，明確不同設(shè)計(jì)方式的優(yōu)點(diǎn)，可以為開口齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供有效參考。

1 齒輪傳動(dòng)類型

齒輪傳動(dòng)根據(jù)不同的分類方式與手段可以劃分為不同的類型，其主要如下：（1）根據(jù)傳動(dòng)比。綜合一對(duì)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比恒定性劃分，可以將其劃分為定傳動(dòng)比以及變傳動(dòng)比兩種齒輪傳動(dòng)。變傳動(dòng)比齒輪的齒輪多為非圓形，稱之為非圓齒輪傳動(dòng)，在特殊的機(jī)械中應(yīng)用。定傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒輪均為圓形，也稱之為圓形齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。定傳動(dòng)比的齒輪傳動(dòng)種類繁多，根據(jù)主、從動(dòng)回轉(zhuǎn)軸線的平行性，可以將其分為平面齒輪傳動(dòng)以及空間齒輪傳動(dòng)兩種類型。（2）根據(jù)齒廓形狀。根據(jù)齒輪曲線形狀差異的不同，可以將其劃分為開線齒輪傳動(dòng)、擺線齒輪傳動(dòng)以及拋物線齒輪傳動(dòng)、圓弧齒輪傳動(dòng)等不同的類型，在實(shí)踐中漸開線齒輪傳動(dòng)是一種應(yīng)用廣泛的類型。（3）根據(jù)工作條件?；邶X輪傳動(dòng)工作條件劃分，可以將其劃分為閉式齒輪傳動(dòng)、開式齒輪傳動(dòng)以及半開式齒輪傳動(dòng)幾種不同的類型。開式齒輪因?yàn)槠鋫鲃?dòng)過程中輪齒呈現(xiàn)外露的狀態(tài)，導(dǎo)致一些灰塵很容易的落在齒面表面之上。（4）按齒面硬度。根據(jù)齒面硬度可以劃分為軟齒面以及硬齒面齒輪傳動(dòng)兩種不同形式。

2 開口齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

齒輪傳動(dòng)的不同失效形式不會(huì)在齒輪上同時(shí)發(fā)生，但是不同的失效形式卻相互影響。在特定的條件中，因?yàn)辇X輪這段、齒面點(diǎn)蝕等因素的影響就會(huì)加劇齒面的磨損性問題，磨損也會(huì)誘發(fā)齒輪折斷等問題。在特定的條件中，要重視齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，綜合具體的工作條件判斷主要失效方式，合理設(shè)計(jì)分析。開口齒輪傳動(dòng)中主要的失效形式就是齒面磨損性問題，而因?yàn)槟p機(jī)理相對(duì)較為復(fù)雜，缺乏成熟的設(shè)計(jì)方式，在設(shè)計(jì)過程中綜合齒根彎曲的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算分析，通過增大模數(shù)的10%～20%的方式達(dá)到加大齒厚的效果，進(jìn)而延長(zhǎng)整體的使用壽命，合理綜合磨損等影響因素，對(duì)其系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)分析。開口齒輪的機(jī)殼以及齒輪完全的暴露在外面，此種類型的傳動(dòng)模式會(huì)導(dǎo)致外界雜質(zhì)入侵、潤(rùn)滑不良等問題，導(dǎo)致齒輪容易磨損，在實(shí)踐中指適宜低速的運(yùn)轉(zhuǎn)。在現(xiàn)階段，隨著工作環(huán)境的優(yōu)化，外界污染等問題得到了有效緩解，在設(shè)計(jì)過程中要對(duì)其系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)分析，要綜合不同的工作條件因素，合理的設(shè)計(jì)分析。

3 開口齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝條件

開口齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中必須要構(gòu)建正確的安裝條件信息，避免其出現(xiàn)卡死以及憋勁等問題，要保障開口齒輪傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行。安裝條件分析開口齒輪傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)在安裝中的條件需求，綜合齒輪外嚙合原理進(jìn)行分析，了解開口齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)需求，綜合要求合理的設(shè)計(jì)分析。

4 開口齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方式之研究

在進(jìn)行開口齒輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要分析齒輪齒條傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)，綜合傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)性能要求以及開口齒輪傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法、斜齒輪傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)等因素，合理設(shè)計(jì)，其具體如下：（1）開口齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理。a.齒輪齒條傳動(dòng)。齒輪齒條工作原理就是一種利用齒輪回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將其轉(zhuǎn)為齒條的往復(fù)性的直線運(yùn)動(dòng)模式，也可以將在往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的齒輪轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模式。齒輪的齒條機(jī)構(gòu)是通過齒輪以及齒條構(gòu)成的，在設(shè)計(jì)中要綜合要求合理設(shè)計(jì)。齒條主要可以分為直齒齒條和斜齒齒條兩種類型。b.帶傳動(dòng)。帶傳動(dòng)就是基于張緊在帶輪上柔韌帶運(yùn)動(dòng)以及動(dòng)力傳遞的機(jī)械傳動(dòng)模式。綜合傳動(dòng)原理之間的差異性，主要可以分為有靠帶以及帶輪間之間產(chǎn)生摩擦力傳動(dòng)的一種摩擦型帶傳動(dòng)模式，也可以通過靠帶以及帶輪的齒相互嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的一種同步性的帶傳動(dòng)。c.齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)與汽車差速器較為相似，其主要是通過左右半軸齒輪以及兩個(gè)行星齒輪、齒輪架共同組成。傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)要求高精度、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，其工作可靠性，在進(jìn)行開口齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要綜合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與其他不同環(huán)節(jié)的影響性。（2）傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)性能要求。a.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。在不影響機(jī)械系統(tǒng)剛度的基礎(chǔ)之上，要盡可能減少傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量以及轉(zhuǎn)動(dòng)的慣量，如果其轉(zhuǎn)動(dòng)的慣量過大就會(huì)導(dǎo)致機(jī)械負(fù)載不斷增大;而系統(tǒng)響應(yīng)速度則就會(huì)逐漸降低，其靈敏度也會(huì)不斷下降;系統(tǒng)在運(yùn)行中其固有頻率不斷減小，就會(huì)誘發(fā)諧振問題。b.剛度大。剛度就是彈性體在產(chǎn)生單位變形量中需要的作用力，有足夠的剛度，伺服系統(tǒng)動(dòng)力損失就會(huì)減小，機(jī)構(gòu)的固有頻率高，高于機(jī)構(gòu)的整體頻帶寬度就會(huì)降低共振幾率，也可以在根本上提升閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。c.阻尼合適。在機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)的時(shí)候，系統(tǒng)的阻尼會(huì)不斷提升，其最大的振幅的衰減速度也會(huì)相對(duì)較快，而大阻尼則就會(huì)降低精度，減少穩(wěn)態(tài)誤差問題。在設(shè)計(jì)過程中要合理的選擇傳動(dòng)系統(tǒng)的阻尼。（3）開口齒輪傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法。a.無側(cè)隙嚙合。因?yàn)辇X輪傳動(dòng)過程中，其瞬時(shí)傳動(dòng)比屬于常數(shù)，傳動(dòng)的精確的要求較高，可以實(shí)現(xiàn)零側(cè)隙的誤會(huì)差，整體強(qiáng)度也較大，可以承受重載，其結(jié)構(gòu)相對(duì)較為緊湊，有著摩擦力小、效率高的優(yōu)勢(shì)，齒輪的傳動(dòng)副是一種應(yīng)用較為廣泛的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在一些產(chǎn)品中要求傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有良好的自動(dòng)變向作用，因此，齒輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)就要通過必要的手段及時(shí)消除齒側(cè)間隙問題，達(dá)到機(jī)構(gòu)的雙向傳動(dòng)精準(zhǔn)度。b.側(cè)隙。齒輪在傳動(dòng)的時(shí)候，齒輪的節(jié)圓的齒槽寬度與在另一個(gè)齒輪的節(jié)圓位置上的齒槽厚度的差額就是齒間側(cè)隙，稱之為側(cè)隙。齒輪嚙合傳動(dòng)中，為了保障在嚙合齒廓中形成較為良好的潤(rùn)滑油膜，避免在齒輪運(yùn)行摩擦中出現(xiàn)膨脹而出現(xiàn)齒輪卡死等問題，就要保障齒廓中具有良好的間隙。但是因?yàn)樵邶X側(cè)間隙中會(huì)出現(xiàn)齒間沖擊性問題，這樣就會(huì)影響齒輪傳動(dòng)的整體平穩(wěn)性。此間隙在設(shè)計(jì)過程要通過齒輪公差保證分析。在進(jìn)行齒輪的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)過程中要根據(jù)無齒側(cè)間隙對(duì)其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)分析。c.無側(cè)隙嚙合設(shè)計(jì)。在進(jìn)行無側(cè)隙嚙合設(shè)計(jì)過程中，因?yàn)辇X輪油沒有達(dá)到降溫、潤(rùn)滑以及保護(hù)的作用，就會(huì)導(dǎo)致齒輪在運(yùn)行中出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。對(duì)此，在設(shè)計(jì)過程中要提升齒輪加工的精準(zhǔn)度，這樣才可以保障其整體的穩(wěn)定運(yùn)行。（4）直齒圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。a.偏心軸套調(diào)整方法。轉(zhuǎn)動(dòng)偏心軸套就可以達(dá)到調(diào)整兩嚙合齒輪中心距的效果，進(jìn)而避免直齒圓柱型齒輪傳動(dòng)過程中因?yàn)辇X側(cè)間隙以及其他因素而誘發(fā)的換向死區(qū)問題。此種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在進(jìn)行側(cè)隙調(diào)整之后無法達(dá)到自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男Ч?。b.雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整方式。利用兩薄片齒輪之間的錯(cuò)齒方式達(dá)到消除齒側(cè)間隙的效果，在反向的時(shí)候則不會(huì)出現(xiàn)死區(qū)問題，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的補(bǔ)償，但是此種方式結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜。（5）斜齒輪傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)。a.墊片調(diào)整方法。通過兩薄片齒輪以及寬齒輪的嚙合作用，利用兩薄片以及斜齒輪的錯(cuò)位通過二者之間的軸向距離獲得信息。通過調(diào)整墊片的厚度，保障軸向分開距離適宜，錯(cuò)開螺旋線，繼而達(dá)到消除齒間側(cè)隙的目的。此種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便捷，但是在應(yīng)用過程中要進(jìn)行反復(fù)的調(diào)整，合理的測(cè)試齒輪的嚙合狀態(tài)與信息，通過反復(fù)的調(diào)節(jié)墊片厚度的方式可以保障其達(dá)到規(guī)范要求，同時(shí)齒側(cè)間隙也無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償。b.軸向壓簧調(diào)整方式。通過彈簧的軸向力方式實(shí)現(xiàn)薄片斜齒輪之間的錯(cuò)位，保障齒側(cè)面可以分別的與寬齒輪齒槽的兩個(gè)側(cè)面緊密貼合。此種方式可以實(shí)現(xiàn)齒側(cè)間隙的自動(dòng)化補(bǔ)償，但是其軸向的尺寸相對(duì)較大，結(jié)構(gòu)之間缺乏緊湊性。（6）齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在其傳動(dòng)負(fù)載相對(duì)較小的時(shí)候，可以通過雙片薄齒輪錯(cuò)齒的方式進(jìn)行調(diào)整，保障在兩片博齒輪的齒側(cè)可以與齒條齒槽兩側(cè)相對(duì)應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到消除齒側(cè)間隙的效果。在傳動(dòng)負(fù)載相對(duì)較大的時(shí)候，可以通過雙齒輪調(diào)整方式進(jìn)行控制。

5 開式齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑方法

在一些特定的場(chǎng)合中可以實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油的循環(huán)回流，要設(shè)置油池。開口齒輪的傳動(dòng)潤(rùn)滑方式屬于全損耗類型，無論何種類型的全損耗潤(rùn)滑系統(tǒng)，都只是在齒輪的表面存在一層薄層覆蓋膜，常常在外界的潤(rùn)滑條件中。在一些新油以及脂補(bǔ)充到齒面的時(shí)候，受到齒面壓力作用影響而擠出，在受到齒輪回轉(zhuǎn)過程中離心力等不同因素的綜合作用影響，其在齒面上僅僅留下了一層薄油膜，綜合齒輪磨合等作用的影響，潤(rùn)滑油要具有高粘度、高稠度、強(qiáng)粘附性的特征，這樣才可以保障油膜可以連續(xù)的保持在相同的齒輪表面之上。

6 結(jié)束語

開口齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方式過程中要綜合各種因素系統(tǒng)分析，了解主要影響因素，綜合不同技術(shù)手段與計(jì)算方式，全面分析，綜合安裝要求、功能特征合理的計(jì)算各項(xiàng)參數(shù)信息，重視開口齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方式與要素，在科學(xué)手段支持之下，合理設(shè)計(jì)。同時(shí)，要綜合開口齒輪容易受到損耗與外界因素侵蝕的特征，重視齒輪的潤(rùn)滑管理，在根本上提升齒輪的整體性能指標(biāo)，進(jìn)而為各項(xiàng)工作開展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋龍，賈志欣，徐孝坤.基于知識(shí)工程的曲柄壓力機(jī)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)化技術(shù)研究[J].鍛壓技術(shù)，2016，41（9）：152-157.

[2]葉秉良，易衛(wèi)明，俞高紅.不完全非圓齒輪傳動(dòng)缽苗移栽機(jī)構(gòu)緩沖裝置研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2017（03）：74-80.

[3]孫金風(fēng)，何紅秀，陳勝.行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)仿真研究[J].機(jī)械，2017（4）.