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齒輪傳動機械的現狀和趨勢

作者: 發布日期:2014-12-16 15:05:19 點擊:

齒輪是傳遞運動和動力的機械裝置,具有悠久的歷史,我國在公元前400-200年便開始使用齒輪。古代的指南車的核心機械即為齒輪,迄今發現最早的青銅齒輪在山西省。目前,齒輪傳動裝置廣泛應用于工農業生產的各個領域,是應用最多、最廣泛的傳動元件。由于具有速比范圍大、傳遞功率大、可靠性高、傳動比準確、壽命長等優點,是大多數機械設備必不可少的傳動部件,齒輪加工技術甚至被認為是衡量機械工業水平的重要標志。目前全國共有齒輪生產廠近600家,齒輪年產量達4000余萬套,減速器年產量為30-40萬臺。在各個品種和規格的齒輪加工機床、刀具和量具方面已達到了國際先進制造水平,并形成了完整的配套體系。

    近些年我國在各工業領域大量引進了大型成套設備,其中的高速重載齒輪是其關鍵部件。我國相關科研院所在此基礎上,通過引進相關齒輪制造軟件技術和科研攻關逐步加以消化和吸收,在代表齒輪制造工業發展水平的高精度、高硬齒面齒輪國產化方面取得重要成就。從發展趨勢上看,齒輪裝置在向小型化、高速化、低噪聲、高可靠性、標準化、系列化方向不斷發展。盡管目前電傳動技術和其他機械部件技術實現了快速發展,但各種類型的齒輪傳動依然在工業生產和工程應用領域中占據主導地位,并持續相當長的發展階段。

    目前常見的齒輪箱按照結構形式可分為七類,即漸開線圓柱齒輪、擺線針輪定軸傳動、圓弧圓柱齒輪傳動、錐齒輪傳動及準雙曲面齒輪傳動、蝸桿傳動、漸開線行星齒輪傳動、非園齒輪傳動等。不同形式的齒輪結構在傳動速比、傳動效率、轉速、潤滑要求、工作可靠性、成本效率等方面各有不同優勢和劣勢,在設備選型時需要綜合考慮以下幾方面的因素。

    1、工作機對齒輪箱的結構和動力參數的要求,如傳動結構尺寸、質量、功率、轉速、效率、傳動比、負荷特性等;

    2、工作機對齒輪箱的性能要求,如:工作可靠性、使用壽命、噪音、振動、溫升和傳動精度;

    3、齒輪箱技術的先進性、合理性、經濟性、通用互換性等;

    4、齒輪產品的低成本、高效率、高精度、高可靠性。

    齒輪材料的選擇和齒輪的工作可靠性、使用壽命、工作效率、潤滑要求等密切相關。在齒輪傳遞動力和改變速度的運動過程中,嚙合齒面之間同時存在滾動和滑動摩擦,齒面還受到脈動或交變彎曲應力的作用,還有齒面可能發生磨損、膠合及疲勞破壞,因此要求齒輪具有優良的耐磨性能、抗接觸疲勞性能和抗彎曲疲勞性能,即要求齒輪材料表面硬度高、強度高、芯部韌性好且硬化層分布合理。在實際選用中還應根據需要和使用條件如負荷、速度、溫度、可靠性、質量、精度、價格等因素來確定齒輪選材。

    目前,工業制造領域的齒輪選材主要以鋼為主,包括各種低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼和合金鋼。而鋁、鎂、鈦、銅合金、鑄鐵,甚至塑料和木材等都可用于制作齒輪。通常,為了改善和提高齒輪材料的性能或降低成本,可以采用化學處理、表面強化處理以及復合處理等表面改性技術。

    選取齒輪材料要充分考慮材料的經濟性、強度和齒輪精度等,不同設備的需求自然也大為不同。就儀器設備、家用器具、玩具等小負荷齒輪而言,可以選擇造價低、生產率高的復合塑料齒輪。而坦克、冷軋機等重負荷執行機械,則需要材料及加工要求更高的各種金屬和合金材料。如果在航空航天工業中應用,則要求更高的可靠性、精度和輕重量,制造成本放在次要位置。


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