變位系數(shù)x是徑向變位系數(shù),加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí),齒條形刀具中線與齒輪分度圓相切。加工變位齒輪時(shí)齒條形刀具中線與齒輪分度圓相切位置偏移距離xm,外移x為正,內(nèi)移x為負(fù)。除了圓錐齒輪有時(shí)采用切向變位xt外,圓柱齒輪一般只采用徑向變位。
變位系數(shù)x的選擇不僅僅是為了湊中心距,而主要是為了提高強(qiáng)度和改善傳動(dòng)質(zhì)量。
變位齒輪的主要功用如下:
(1)減小齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸,減輕重量在傳動(dòng)比一定的條件下,可使小齒輪齒數(shù)zl<zmin,從而使傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸減小,減輕機(jī)構(gòu)重量。
(2)避免根切,提高齒根的彎曲強(qiáng)度當(dāng)小齒輪齒數(shù)z1<zmin時(shí),可以利用正變位避免根切,提高齒根的彎曲強(qiáng)度。x≥xmin=(Z-Zmin)/Zmin,對α=20o時(shí),Zmin=17。
(3)提高齒面的接觸強(qiáng)度采用嚙合角α’>α的正傳動(dòng)時(shí),由于齒廓曲率半徑增大,故可以提高齒面的接觸強(qiáng)度。
(4)提高齒面的抗膠合耐磨損能力采用嚙合角α’>α的正傳動(dòng),并適當(dāng)分配變位系數(shù)xl、x2,使兩齒輪的最大滑動(dòng)率相等時(shí),既可降低齒面接觸應(yīng)力,又可降低齒面間的滑動(dòng)率以提高齒輪的抗膠合和耐磨損能力。
(5)配湊中心距當(dāng)齒數(shù)z1、z2不變的情況下,嚙合角α’不同,可以得到不同的中心距,以達(dá)到配湊中心距的目的。
(6)修復(fù)被磨損的舊齒輪齒輪傳動(dòng)中,小齒輪磨損較重,大齒輪磨損較輕,可以利用負(fù)變位把大齒輪齒面磨損部分切去再使用,重配一個(gè)正變位小齒輪,這就節(jié)約了修配時(shí)需要的材料與加工費(fèi)用。
選擇變位系數(shù)的基本原則
(1)潤滑條件良好的閉式齒輪傳動(dòng)當(dāng)齒輪表面的硬度不高時(shí)(HBS<350),即對于齒面未經(jīng)滲碳、滲氮、表面淬火等硬化處理的齒輪,齒面疲勞點(diǎn)蝕或剝傷為其主要的失效形式,這時(shí)應(yīng)選擇盡可能大的總變位系數(shù)x,即盡量增大嚙合角,以便增大嚙合節(jié)點(diǎn)處齒廓的綜合曲率半徑,減少接觸應(yīng)力,提高接觸強(qiáng)度與疲勞壽命。
當(dāng)輪齒表面硬度較高時(shí)(HBS>350),常因齒根疲勞裂紋的擴(kuò)展造成輪齒折斷而使傳動(dòng)失效,這時(shí),選擇變位系數(shù)應(yīng)使齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度盡量增大,并盡量使相嚙合的兩齒輪具有相近的彎曲強(qiáng)度。
(2)開式齒輪傳動(dòng)齒面研磨磨損或輪齒折斷為其主要的失效形式。故應(yīng)選擇總變位系數(shù)xΣ盡可能大的正變位齒輪,并適當(dāng)分配變位系數(shù),使兩輪齒根處的最大滑動(dòng)率相等,這樣不僅可以減小最大滑動(dòng)率,提高其耐磨損能力,同時(shí)還可以增大齒根厚度,提高輪齒的彎曲強(qiáng)度。
(3)重載齒輪傳動(dòng)重載齒輪傳動(dòng)的齒面易產(chǎn)生膠合破壞,除了要選擇合適的潤滑油粘度,或采用含有添加劑的活性潤滑油等措施外,應(yīng)用變位齒輪時(shí),應(yīng)盡量增大傳動(dòng)的嚙合角(即增大總變位系數(shù)xΣ),并適當(dāng)分配變位系數(shù)xl和x2,以使最大滑動(dòng)率接近相等,這樣不僅可以增大齒面的綜合曲率半徑,減小齒面接觸應(yīng)力,還可以減小最大滑動(dòng)率以提高齒輪的抗膠合能力。
(4)高精度齒輪傳動(dòng)對于精度高于7級的重載齒輪傳動(dòng),為了減小節(jié)點(diǎn)處齒面上的壓力,可以適當(dāng)選擇變位系數(shù),使節(jié)點(diǎn)位于兩對齒嚙合區(qū),以減少每一對嚙合輪齒上的載荷,提高承載能力。
(5)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)可以采用高度變位或角度變位,而實(shí)際上多采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)。利用角度變位,可以增加齒面的綜合曲率半徑,有利于提高斜齒輪的接觸強(qiáng)度,但變位系數(shù)較大時(shí),又會(huì)使嚙合輪齒的接觸線過分地縮短,反而降低其承載能力。故采用角度變位,對提高斜齒圓柱齒輪的承載能力的效果并不大。有時(shí),為了配湊中心距的需要,采用變位齒輪時(shí),可以按其當(dāng)量齒數(shù)zv(=z/cos3β),仍用直齒圓圓柱齒輪選擇變位系數(shù)的方法確定其變位系數(shù)。
選擇變位系數(shù)的限制條件:
1. 保證加工時(shí)不根切;
2. 保證加工時(shí)不頂切;
3. 保證必要的齒頂厚;
4. 保證必要的重合度
5. 保證嚙合時(shí)不干涉;
通常采用角度變位,大、小齒輪都用正變位,按等滑動(dòng)比的原則選取。一般總變位系數(shù)≤1.2,小齒輪變位系數(shù)xl=0.3~0.5較佳。按下面半經(jīng)驗(yàn)半公式方法進(jìn)行變位系數(shù)分配:
(1) 如果xΣ=0 和 z1≤17,x1=0.4
(2) 如果z1 /z2 =1 和 x1≤0.6
如果z1 ≤20,x1=0.7xΣ
如果z1 > 20,x1=0.65xΣ
(3)如果0.6
(4) 如果xΣ>1,x1=0.5xΣ