导图社区 齿轮设计
这是一篇关于齿轮的设计思路思维导图,介绍了齿轮的概念设计、齿轮的详细设计、齿轮的设计验证。
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齿轮的正向设计思路
齿轮的概念设计
齿轮的DNA设计关键
1)对标应用
2)性能
1)阶次偏离度
a)降低齿数(齿轮每秒啮合次数多,频率高,更容易引起高频率的啸叫音;优化啮合次数,可以降低齿轮转速及齿数); b)≥17齿(17齿以下会根切); c)避开电机的槽、极阶次(经验:5倍阶次内都满足>7%的偏离要求;超过5倍阶后,能量下降,不再重点关注);
2)降低啮合冲击能量
1)缩小齿侧间隙(缩小齿轮啮合前的减速时间,减小啮合时候的相对速度)
2)增大重合度(重合度大可以更加平稳啮合)
注意:过高追求端面重合度,齿顶宽度若过小,热处理后的硬脆崩落风险
3)轴系挠度
4)啮合错位
优良的支撑定位结构
1)降低齿轮副的不对中,减少冲击
2)缩小轴向窜动量,减少沿轴向的齿侧间隙波动
3)同轴度更高,保证法向的齿侧间隙和重合度波动,确保啮合时候的中心距
4)选定支撑刚度高的结果,降低支撑轴的变形(若使用悬臂结构时,缩短悬臂长度优化支撑刚度)
5)传递误差
6)效率
3)重量
4)可靠性
1)安全系数
2)轴承损伤率
3)最大应力
5)关联变更规模
6)工艺可行性
1)生产可行性
1)形状偏差(齿与齿差异)
2)圆周方向上齿侧间隙偏差(齿距偏差及齿距累积偏差、高速齿轮的粗糙度甚至影响齿侧间隙波动)
3)减少热处理变形(氮化)
2)装配可行性
7)平台化(通用性)
8)成本(自身成本、对手件成本等整体成本)
9)制造周期
齿轮的详细设计
1)阶次噪音的宏观优化
缩小齿轮啮合错位量
1)齿轮轮缘及腹板过薄会导致齿轮力下变形,增大错位量
2)齿轮布置位置远离轴的支撑点,会产生较大的轴系变形,加大错位量
3)轴系的游隙太大、轴承限位程度不够会增大轴系挠度(如锥轴承轴向预紧不到位)
2)阶次噪音的微观优化
1)小的传递误差
齿轮微观修形
1)不同扭矩及工况下的峰峰值,PPTE Peak to Peak Transmission Error,<0.5μm
2)通过试验设计(DOE Design Of Experiment)方法,制作极值、中值的效应图,提高设计鲁棒性(横坐标fhβ、Cβ的下限值、中值、上限值,纵坐标为各值对应的传递误差;一个齿轮副分别做出:主动齿fhβ、Cβ、被动齿fhβ、Cβ的传递误差,都要在评价标准内)
2)仿真的接触斑点要符合实物
Romax里面仿真的接触斑点看齿轮单位长度的载荷图,不看最大接触应力图。
齿轮的设计验证
1)耐久测试
2)阶次噪音测试
3)齿轮啮合斑点试验