外文翻譯--圓錐漸開線齒輪(斜面體齒輪).doc

附錄外文資料翻譯譯文摘要圓錐漸開線齒輪(斜面體齒輪)被用于交叉或傾斜軸變速器和平行軸自由側(cè)隙變速器中。圓錐齒輪是在齒寬橫斷面上具有不同齒頂高修正(齒厚)的直齒或斜齒圓柱齒輪。這類齒輪的幾何形狀是已知的，但應(yīng)用在動力傳動上則多少是個例外。ZF公司已將該斜面體齒輪裝置應(yīng)用于各種場合:4WD轎車傳動裝置、船用變速器(主要用于快艇)機(jī)器人齒輪箱和工業(yè)傳動等領(lǐng)域。斜面體齒輪的模數(shù)在0.7mm-8mm之間，交叉?zhèn)鲃咏窃?-25。之間。這些邊界條件需要對斜面體齒輪的設(shè)計(jì)、制造和質(zhì)量有一個深入的理解。在錐齒輪傳動中為獲得高承載能力和低噪聲所必須進(jìn)行的齒側(cè)修形可采用范成法磨削工藝制造。為降低制造成本，機(jī)床設(shè)定和由于磨削加工造成的齒側(cè)偏差可在設(shè)計(jì)階段利用仿真制造進(jìn)行計(jì)算。本文從總體上介紹了動力傳動變速器斜面體齒輪的研發(fā)，包括:基本幾何形狀、宏觀及微觀幾何形狀的設(shè)計(jì)、仿真、制造、齒輪測量和試驗(yàn)。1前言在變速器中如果各軸軸線不平行的話，轉(zhuǎn)矩傳遞可采用多種設(shè)計(jì)，例如:傘齒輪或冠齒輪、萬向節(jié)軸或圓錐漸開線齒輪(斜面體齒輪)。圓錐漸開線齒輪特別適用于小軸線角度(小于15)，該齒輪的優(yōu)點(diǎn)是在制造、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和輸入多樣性等方而的簡易。圓錐漸開線齒輪被用于直角或交叉軸傳動的變速器或被用于平行軸自由側(cè)隙工況的變速器。由于錐角的選擇并不取決于軸線交角，配對的齒輪也可能采用圓柱齒輪。斜面體齒輪可制成外嚙合和內(nèi)齒輪，整個可選齒輪副矩陣見表1，它為設(shè)計(jì)者提供了高度的靈活性。圓錐齒輪是在齒寬橫截面上具有不同齒頂高修正(齒厚)量的直齒輪或斜齒輪。它們能與各種用同一把基準(zhǔn)齒條刀具切制成的齒輪相嚙合。斜面體齒輪的幾何形狀是已知的，但它們很少應(yīng)用在動力傳動上。過去，未曾對斜面體齒輪的承載能力和噪聲進(jìn)行過任何大范圍的試驗(yàn)研究。標(biāo)準(zhǔn)(諸如適用于圓柱齒輪的IS06336)、計(jì)算方法和強(qiáng)度值都是未知的。因此，必須開發(fā)計(jì)算方法、獲得承載能力數(shù)值和算出用于生產(chǎn)和質(zhì)量保證的規(guī)范。在過去的15年中，ZF公司已為錐齒輪開發(fā)了多種應(yīng)用:1、輸出軸具有下傾角的船用變速1、3圖.12、轉(zhuǎn)向器13、機(jī)器人用小齒隙行星齒輪裝置(交叉軸角度1一3)24、商用車輛的輸送齒輪箱(垃圾傾倒車)5、AWD用自動變速器4，圖22齒輪幾何形狀2.1宏觀幾何形狀簡而言之，斜面體齒輪可看成是一個在齒寬橫截面上連續(xù)改變齒頂高修正的圓柱齒輪，如圖3。為此，根據(jù)齒根錐角刀具向齒輪軸線傾斜1。結(jié)果形成了齒輪基圓尺寸。螺旋角，左/右tanLR,=tancoscossintann(l)橫向壓力角左/右tancoscostantan,noLtR（2）基圓直徑左/右LRLtRnLdRZimd,coscos(3)左右側(cè)不同的基圓導(dǎo)致斜齒輪齒廓形狀的不均勻，圖3。采用齒條類刀具加工將使得齒根錐具有相應(yīng)的根錐角。齒頂角設(shè)計(jì)成這樣以使得頂端避免與被嚙合齒輪發(fā)生干涉，并獲得最大接觸區(qū)域。由此導(dǎo)致在齒寬橫截面上具有不同的齒高。由于幾何設(shè)計(jì)限制了根切和齒頂形狀，實(shí)際齒寬隨錐角增加而減小。錐齒輪傳動合適的錐角最大約為15。2.2微觀幾何形狀一對傘齒輪通常形成點(diǎn)狀接觸。除接觸外，在齒側(cè)還存在間隙，如圖7。齒輪修形設(shè)計(jì)的目的是減小這些間隙以形成平坦而均勻的接觸。通過逐步應(yīng)用嚙合定律有可能對齒側(cè)進(jìn)行精確的計(jì)算5,圖4。最后，在原始側(cè)生成半徑為rp1和法向矢量為n1的P1點(diǎn)。這生成速度矢量V1P及對于在嚙合一側(cè)所生成的點(diǎn)，有半徑矢量rp2:0cossin1111PPPrrv(4)12PPrar(5)和速度矢量2PV0cossin212122PPPrrV（6）角速度根據(jù)齒輪速比確定：1221zz（7）角度被反復(fù)迭代直至滿足下代。0121PPvvn(8)嚙合點(diǎn)Pa偏轉(zhuǎn)2角度2112zz（9）繞齒輪軸轉(zhuǎn)動，形成共軛點(diǎn)P2。3傳動裝置設(shè)計(jì)3.1根切和齒頂形狀斜面體齒輪的可用齒寬受到大端齒頂形狀和小端根切的限制，見圖3。齒高愈高(為獲得較大的齒高變位量)，理論可用齒寬愈窄。小端根切和大端齒頂形狀導(dǎo)致齒高變位量沿齒寬方向發(fā)生變化。當(dāng)一對齒輪的錐角大致相同時可獲得最大的可用齒寬。若齒輪副中小齒輪愈小，則該小齒輪必須采用更小的錐角。齒頂錐角小于齒根錐角時，通常能在小端獲得有用的漸開線，而在大端處有足夠齒頂間隙，這時大端的齒頂形狀并不太嚴(yán)重。3.2工作區(qū)域和滑動速度斜面體齒輪工作區(qū)域產(chǎn)生扭歪的原因是圓錐半徑有形成平行四邊形趨勢。另外，工作壓力角在齒寬橫截面方向的改變也造成工作區(qū)域的扭曲。圖5是一個例子。在交叉軸傳動的斜面體齒輪上存在一滾動軸；如同圓柱齒輪副的滾動點(diǎn)一樣，在該軸上不存在滑動。對于傾斜軸布置而言，在輪齒嚙合處總存在另外的軸向滑動。由于工作壓力角在齒寬橫截面上變化，從小端到大端的接觸區(qū)內(nèi)的接觸軌跡有很大