汽车修理中的齿轮技术

汽车修理中的齿轮技术（精选十篇）

汽车修理中的齿轮技术 篇1

齿轮作为汽车传动系统的重要组成, 它的好坏将直接关系到汽车的安全性和实用性。而齿轮技术有着严格的生产标准和技术参照, 齿轮本身也不像其它汽车耗材, 可以想当然地随意更换、打磨、焊接。为此掌握一定的齿轮技术对于汽车维修既是必要的也是必然的, 因为只有知道齿轮技术的生产状况, 在出现问题时, 才知道如何正确检修, 对症下药。

二、汽车中齿轮种类介绍

(一) 简单分类。

汽车齿轮的分类方案有许多种, 简单的分类有按照齿轮的外形、齿线形以及制造方法等。一是按外形:齿条、圆柱形齿轮、非圆形齿轮、锥齿轮、蜗杆齿轮;二是按齿线形:直齿轮、斜齿轮、曲线齿轮;三是按制造方法:铸造型、轧制型、切制型和烧结型齿轮等。

(二) 按应用类型分类。

按照传达平衡轴运动可分为发动机时规齿轮、飞轮启动及齿轮、变速器齿轮、行星齿轮等;机油泵使用中, 包含大压力角斜齿轮;用于汽车驱动改变轴线方向的包括格利生齿轮等;其他的还有涡轮, 内齿齿圈等, 由于篇幅有限, 不再列出。

三、齿轮技术参数概述

齿轮技术参数有着严格的理论基础, 在此不作具体计算, 仅对齿轮技术参数考量点作出提示, 相信会在齿轮维修方面提供科学参考。一是齿轮技术参数中包括点线啮合齿轮齿廓曲线方程及曲率半径的计算, 具体包括点线齿合轮刀各参数的确定、点线啮合齿轮上各段齿廓曲线方程式等;二是点线啮合齿轮的尺寸计算中包括几何尺寸计算、点线啮合齿轮测量尺寸计算等;三是在点线啮合齿轮传动的参数选择方面, 涉及到参数选择、封闭图的设计等;四是在齿轮材料方面的考量, 需要对各方面强度进行计算, 包括点线啮合齿轮的接触疲劳强度计算、点线啮合齿轮的弯曲疲劳强度计算、点线啮合齿轮短期过载的强度计算、点线啮合齿轮抗弯强度有限元计算等;五是其他的包括点线啮合齿轮精度及公差、齿轮及齿轮副的误差及侧隙定义、代号与公差等等, 都有着详细的技术指标, 严谨而严密。

四、齿轮工艺介绍

由于齿轮的材料、尺寸大小、加之用途不同, 有不同的加工工艺, 制造齿轮的装备也各有不同, 常见的装备有, 数控滚齿机、剃齿机以及数控冷轧机等。在制造方法上相应的包括滚齿法、剃齿法、冷轧法, 其中, 滚齿-剃齿法通过切削的方式被证明是目前最经济的方法。滚齿机具有极高的热稳定性和安全性, 同时自动化程度高。加工零件时, 不必进行分齿挂轮等操作, 提高工作效率。

硬齿面齿轮加工技术包括两个方面, 即工具技术和机床技术。一是工具技术。随着新型材料、道具涂层技术的应用、工具一体化等方面的完善, 滚齿法、剃齿法刀具材料有较大提高;计算机技术的应用, 如CAD设计等。针对传统制作过程中齿轮制造采用滚齿、剃齿、热处理工序处理, 刀具应当根据齿轮共建的热处理变形状况作出预修形。但是, 经过不同材质、不同热处理工序等, 变形结果差异较大, 导致刀具的修形过程繁琐, 通用性能极差。近年来, 随着新材料的应用, 合金材料的使用、高速钢材料涂层技术等, 使得刀具情况明显好转, 耐高温、耐磨、硬度强、精度高, 齿轮工件的精度达到质的飞跃。二是机床技术。机床技术逐渐走向高度数字化, 达到高精度、高效率加工。机床具有更好的吸震效果。Emag-Kopfeer公司开发的VSC400DUOWF齿轮加工技术, 已经可以完成去毛刺加工、滚齿加工等, 工序集成效果使得加工生产效率提高了近四倍。

五、汽车齿轮故障诊断技术ARMA算法在汽车齿轮故障上的应用

ARMA模型本是数学中的由自回归模型与滑动平均模型的简称, 用于研究时间序列。现在可以利用该模型, 根据齿轮齿合理论与实验数据对齿轮震动以及故障的趋势进行科学判断并作出预测。基于ARMA预测的模型软件包含数据采集、数据显示、数据分析、数据保存和数据回放五大部分。在试验操作中, 根据听到的异常声响以及设备显示器在转速、转矩、温度方面的异常变化, 判断齿轮故障, 然后进行拆机检查, 确认故障发生位置。实验结果表明, ARMA模型可以正确评估驱动桥的残余寿命, 达到很好的预测效果, 在汽车维修中可以很好地应用。

六、齿轮修复技术参考

汽车齿轮在使用过程中必然会存在磨损, 随时间推移, 会产生裂纹, 此时不能随意人工修复, 而要参照专业的齿轮技术进行维修。专业的齿轮维修工艺流程一共包括十部分, 包含:挖剔、打磨、清洗表面、磷化表面、烧熔合金粉末、熔敷堆焊修复、打磨焊层、矫正、抛光、验收。其操作工艺与齿轮生产工艺在精度要求上不相上下。

(一) 齿轮箱裂纹修复。

我们知道, 齿轮箱裂纹修复一直是马达修理中的难题, 现就其产生原因和修理办法进一步展开分析:

1.产生原因。

一是设计生产原因;二是来自于外界的随机动量冲击;三是发动机非匀速运转, 风压不一致导致裂纹产生。

2.修理方法。

传统修理方法包括:一是保证正常使用500小时, 可以采用普通焊条补焊技术;二是保证正常使用700小时, 可以采用加强筋与普通焊条补焊相结合的方法;三是保证使用4, 000小时, 可以采用普通焊条以及枕木结合法;四是效果不是很好的高强钢补焊, 但容易引起强度不均, 导致新的裂纹在其周围出现, 结果就是边焊边裂, 对精度要求高、贵重汽车的修复不推荐使用。目前一种新的方法中采用加焊弹簧橡胶座的方式, 减小振动带来的影响。当再次大修时, 经过探伤检测, 结果表明, 无裂纹。故, 该种方法应得到极大推广。

(二) 汽车变速箱双联齿轮激光焊接。

齿轮激光焊接机床包括主机、冷水机组、激光器、计算机控制系统等重要部分。其工艺原理依靠计算机控制系统, 准确利用激光技术进行焊接, 通过调整激光焦点可以焊接不同规格的齿轮, 激光焊接机是一种全方位、封闭、自动焊接机床, 由于篇幅原因, 不再累述齿轮激光焊接机的各项参数。仅提出一种方法或思路, 作为对汽车齿轮修复问题的一种参考。

(三) 虚拟维修决策方法。

众所周知, 齿轮断齿故障是齿轮故障中危害最大, 故障发生率极高的一种损伤形式。采用虚拟现实技术, 提出三种可行的维修方法, 即拼接法、堆焊法和镶齿法。该方法通过在计算机上利用虚拟现实技术, 实时监控仿真作业。该项技术通过计算机模拟预处理, 科学高效, 可以针对不同形式的齿轮提出不同的决策方法, 是未来齿轮维修技术发展的必然趋势。

七、齿轮技术在汽车维修中的意义

齿轮转动对汽车具有重要影响, 齿轮损害中经常出现齿厚的磨损、齿面擦伤、锈斑、磨损、龟纹、剥落等, 甚至出现裂纹, 例如行星形齿轮, 若出现上述现象将造成巨大影响;对于像齿合套齿的变形通常要比斜齿轮使用寿命短好几倍。造成此类现象的原因有多种, 包括自然磨损现象、用油不当以及超载等。

我们知道, 齿轮技术十分严谨规范, 有的生产商还有自己的配件仓库等, 为的就是防止在维修过程中, 对齿轮技术掌握不全面, 设备不够齐全而导致的在齿轮修理过程中造成二次破坏。齿轮技术与维修是统一的有机整体, 生产技术进步, 必然要求维修技术更新。在汽车维修中, 齿轮技术同样需要加强和改进。

摘要：在汽车各部件损伤中, 凡是涉及到齿轮技术方面的问题都比较复杂, 齿轮以及齿轮运动是汽车运行的关键。齿轮的材质、技术参数都有着严格的技术标准。随着汽车技术的进步, 高技术产品层出不穷, 尤其是齿轮技术的更新换代, 我国汽车维修行业在这样的形势条件下, 相应地也急需进行装备更新和技术更新。本文就汽车维修中的几项新齿轮技术展开分析, 希望引起汽车维修行业的重视。

关键词：汽车维修,齿轮技术,ARmA模型,修复技术

参考文献

[1].阎毓禾, 钟敏霖.高功率激光加工及其应用[M].天津:天津科学技术出版社, 1994

汽车修理中的齿轮技术 篇2

智研数据研究中心网讯：

内容提要：随着汽车工业的发展，国内领先的汽车精锻齿轮生产企业通过引进先进的模具加工设备、精密锻造设备、机加工设备和检测设备以及与国外领先企业开展技术交流与合作等方式。

在我国国内同行业内，仅有少数企业如本公司已接近或达到国际同行先进水平，但行业总体水平与国际先进水平相比，诸如在齿轮产品强度、精度与振动噪声、抗疲劳寿命等方面，仍有一定差距。国内齿轮行业的技术水平差距主要表现为大部分企业自主开发能力较弱、装备水平落后、数控水平偏低、质量控制能力不强、检测能力薄弱等，没有系统地掌握从原材料到成品齿轮制造全过程的工艺制造技术。

随着汽车工业的发展，国内领先的汽车精锻齿轮生产企业通过引进先进的模具加工设备、精密锻造设备、机加工设备和检测设备以及与国外领先企业开展技术交流与合作等方式，在机器装备水平与自动化程度、CAD、CAE、CAM、PLM、CAPP等辅助技术的应用、具设计与加工、精密锻造复合成形及加工、热处理水平等方面逐步接近国际先进水平。

浅议汽车修理中的齿轮技术 篇3

摘要：齿轮不仅是汽车的重要零配件，也是汽车构造中的关键部分，具有举足轻重的作用。因此，齿轮技术得到了人们的普遍重视，备受人们关注。本文主要分析了汽车齿轮的种类与标准参数，对具体的汽车齿轮工艺与维修技术进行深入探讨，详细分析了齿轮的技术原理，希望能够对汽车的齿轮维修起到参考和借鉴作用，从而不断提高齿轮的技术水平。

关键词：汽车修理；齿轮技术；标准参数；故障诊断

现如今，科技发展日新月异，齿轮技术也得到快速的发展与进步。在汽车维修技术领域中，齿轮是一种非常重要的机械产品，种类繁多，有着不同的规格，并且不同产品对规格也有不同的要求。但随着汽车行驶里程的增加，齿轮的磨损程度也越来越重，为了确保行驶的安全性，必须提高汽车齿轮技术，提高齿轮维修水平。为此，笔者着重分析了汽车齿轮的分类与检修标准，并具体分析了汽车齿轮中的实用维修技术。

1 汽车齿轮技术概述

1.1 汽车齿轮的种类

现如今，汽车齿轮多种多样，可以分为以下几种：第一，内齿齿轮。这种齿轮主要应用在自动变速器的中心轮中，在油泵当中也得到广泛应用。从设置理念上讲，内齿齿轮的轮齿几乎都是面向内部，并且能够与汽车其他部件紧密结合，可以减少汽车内部结构所占空间。第二，螺旋齿轮。这种齿轮结构在汽车制造领域也得到了广泛应用，如在机油泵和发动机中。另外，在传动齿轮中也会应用到螺旋齿轮。具体而言，螺旋齿轮主要是通过一对齿轮轴相交，实现齿轮结构的正常运转，但是这种齿轮结构的螺旋角度可能不一致，需要各部分结构的合理配合，这样才能确保螺旋齿轮结构的有效运转。第三，圆柱齿轮。这种齿轮结构的应用领域最为广泛，主要分为斜齿与直齿两类，在发动机与减速器中都得到了广泛运用。平行轴之间的机械传动主要依靠这种齿轮。第四，圆锥齿轮。这种齿轮也被称为伞齿轮，汽车的差速器是其主要的运用领域。圆锥齿轮的主要成分是金属材质，也有一小部分是塑料材质。另外，这种齿轮具有很强的耐磨性，并且具有较长的使用寿命，相比其他齿轮结构而言，有很大的优越性。

1.2 齿轮标准参数与工艺

当前，汽车制造水平不断提高，齿轮结构的标准参数也在不断变化，在精密性方面不断进步，以适应汽车制造行业的需要。为了更好地运用齿轮技术，必须确保相关参数的准确性，利用国际通用的标准进行齿轮计量。模数法是现在国际上比较通用的方法，主要是运用分度圆直径计算齿轮直径，并运用齿轮节距和分度圆弧长对参数进行精准度检测，主要运用以下计算公式：

π×d=z×p×t

在实际的计算过程中，因为π属于无理数，计算中不适宜运用节距来计算，所以使用m代替，主要运用的公式为：m=m/z，模数的基本单位是mm，其中节点和模数互为倒数。不同国家的齿轮标准存在很大差异，齿轮结构对相关参数的精准度要求较高，齿轮的稳定性也非常关键，所以只有严格把控相关标准，才能更好地实现汽车的相关功能。

2 汽车修理中的齿轮工艺分析

汽车齿轮有很多种类，齿轮规格的不同，加工工艺自然也不尽相同。在实际应用中，齿轮加工工艺主要分为滚齿法、剃齿法和冷轧法等。例如，运用滚齿法具有较高的安全性和稳定性，并且避免了分齿挂轮等复杂操作，有利于促进生产的自动化和智能化，具有非常广泛的应用领域。在当前的汽车齿轮技术应用中，硬齿面轮的应用范围较为广泛，硬面齿轮技术可以分为工具技术与机床技术两类。其中，工具技术是在刀具技术的基础上加以改进，并且使用了很多新型材料，这些刀具在硬度、强度等方面具有很大的优势，具有耐高温的特点，能够更好地满足需要。现如今，汽车齿轮技术已由简单的机械加工转变到数字化加工。数字化和自动化的程度不断提高，通过一系列先进的齿轮加工软件就能高效率地完成齿轮加工，简化了工序和工作量，能够有效提高工作效率，是值得广泛推广的齿轮加工技术。

3 汽车齿轮技术分析

3.1 故障诊断技术

在故障诊断之初，要对汽车齿轮的使用状况做出准确理解与判断，更加精确地判断出故障原因与位置。现如今，汽车齿轮故障诊断中较为成熟的技术方法是ARMA模型法。这种方法主要是运用模拟软件，对齿轮的使用状况进行准确分析，并且能够有效地实现数据的采集、显示与分析等，得到更加精准化的实验数据，之后再运用齿轮故障诊断的基本理论，对齿轮震动和故障表现等方面进行科学分析与预测，能够更为准确地分析驱动桥的使用寿命，为汽车齿轮故障诊断提供了强有力的技术保障。

3.2 齿轮修复技术

汽车齿轮会随着汽车的使用而不断磨损，并且在使用中容易产生裂纹，必须及时予以修复，消除安全隐患。齿轮修复具有很强的技术性，必须依靠专业人员来进行。一般而言，齿轮修复主要分为：挖剔→打磨→清洗→磷化→合金粉末烧熔→熔敷堆焊→焊层打磨→齿轮矫正→抛光→验收等工序。

在实际的齿轮修复技术应用中，齿轮的故障主要分为以下几种：

第一，齿轮箱出现裂纹。这是汽车维修领域中的常见故障，产生这一问题的原因主要是汽车自身的设计问题和发动机转速不平稳等，如果汽车遭受外界机械撞击也会产生这一故障。这一故障的修复方法主要有：一是焊条补焊法。焊接材料的选择要充分考虑到使用时间的要求。例如，对于正常使用时间是500h的需要采用普通焊条进行补焊，对于700h的则需要在普通焊条补焊的基础上运用加强筋方法，而对于4000h的就需要运用普通焊条和枕木方法相结合。二是高强钢补焊法。这种方法的技术要求高，但是效果不甚理想，补焊的强度不够均匀，容易发生边焊边裂的问题。三是加焊弹簧橡胶座法。这种方法能够减少振动产生的负面效应，并且具有良好的维修效果，因此也受到了人们的欢迎，得到了广泛的应用。

第二，变速箱齿轮损坏。在汽车修理故障排查中，如果出现变速箱双联齿轮故障，可以采用激光焊接法。运用计算机系统控制焊接位置，能够保障焊接的精准度与质量，不同规格的齿轮都可以运用这一方法焊接。其在技术方面比较成熟，也得到了广泛采用。

第三，虚拟维修决策法。这种方法是基于计算机虚拟现实技术发展而来的，也就是汽车维修中的仿真技术。在目前的汽车齿轮修复中得到了广泛应用，是一种行之有效的汽车齿轮维修技术。例如，对于齿轮断齿故障，可以采用镶齿法、堆焊法与拼接法等技术，再结合计算机虚拟技术对汽车齿轮进行模拟处理，最后根据计算机的仿真技术得出最佳的方法。这种技术体现了汽车维修的智能化与数字化的发展趋势。

4 结语

汽车的齿轮技术至关重要，会对汽车的正常运行产生重要影响，甚至导致汽车无法正常运转。因此，必须及时发现汽车齿轮故障，采取正确的维修方法，及时排除故障。在实际的维修过程中，齿轮损伤的修复一直是一个难点问题，不能简单采取零件更换的方法，因为齿轮的类型与标准参数千差万别，它们在几何形状、精度和标准方面有很大差异，不可简单地相互替换，必须采用正确的维修方法，利用一定技术手段进行维修。

参考文献：

[1]黄光树.汽车修理中的齿轮技术探析[J].科技资讯，2015（04）.

[2]崔云龙.浅述汽车修理中的齿轮技术[J].化工管理，2016（02）.

汽车修理中的齿轮技术探析 篇4

1 汽车中齿轮的概述

1.1 汽车齿轮的分类

汽车中齿轮种类繁多, 主要分为以下几类: (1) 内齿齿轮。内齿齿轮主要是应用在汽车的自动变速器中的中心轮以及油泵当中。内齿齿轮的轮齿全部都是向内部设置的, 可以与其他的汽车部件良好吻合, 并且还能很好地节省汽车空间。 (2) 螺旋齿轮。螺旋齿轮在汽车中间的应用比较广泛, 比如发动机、机油泵以及传动齿轮等。螺旋齿轮结构指的是通过一对齿轮轴相交才能运转的齿轮, 汽车螺旋齿轮的螺旋角度可以不完全一致, 只要在实际使用过程当中能够合理配合即可。 (3) 圆柱齿轮。圆柱齿轮是汽车中间运用最多的, 包括斜齿和直齿两种, 主要应用在汽车的发动机、减速器中, 能够实现平行轴之间的机械传动。 (4) 圆锥齿轮。圆锥齿轮就是通常所说的伞齿轮, 主要应用在汽车的差速器中, 大部分都是使用金属材质制作, 少部分采用特殊的塑料材质。圆锥齿轮耐磨性高, 使用寿命较长, 相对于其他齿轮来说具有更长的使用寿命。

1.2 齿轮技术参数的概述

随着汽车制造业的快速发展, 汽车各种齿轮的参数标准也在逐步调整, 齿轮制作对精密度的要求比较高, 因此必须确保齿轮各项参数的准确性。目前国际通用的齿轮计量方法就是采用模数法, 在计算齿轮的直径的时候需要以分度圆直径为基准, 然后利用分度圆弧长以及齿间的节距来进行度量, 公式如下:

然而在实际计算当中, 由于π是无理数, 因此通常不选用节距作为计算, 而用模数m来代替, 公式为:m=m/z, 其中模数的单位为mm, 节点与模数互为倒数。当然每个国家的齿轮标准也不尽相同, 而汽车齿轮对于齿轮的精度、强度以及稳定性要求更高, 有些齿轮的分度圆与节圆都不一定能够重合, 而且有的特殊齿轮的轮齿只有7个, 所以汽车齿轮在选择的过程中不一定要严格遵从标准, 只要能够很好的实现汽车的功能即可。

2 齿轮工艺的简介

齿轮的种类繁多, 不同规格的齿轮加工工艺也不尽相同, 几种常见的齿轮加工工艺包括剃齿法、滚齿法以及冷轧法, 其中滚齿法热稳定性以及安全性高, 零件不用进行分齿挂轮操作, 便于自动化生产, 应用比较广泛。汽车齿轮当中大部分都是硬齿面齿轮, 硬齿面齿轮的加工技术包括机床技术和工具技术两个方面。工具技术主要是刀具技术的改进, 随着更多新型材料的使用, 新型刀具具有更好的硬度、强度以及耐高温等特点, 能够很好地满足齿轮的滚齿、剃齿以及热处理等工艺要求。机床技术是机械加工走向高数字化程度的标志, 机床就相当于一个自动化平台, 通过开发的齿轮加工软件能够完成齿轮加工的整套工序, 大大提高生产效率, 是目前应用最为广泛的齿轮加工方法。

3 汽车修理中齿轮技术的探究

3.1 汽车齿轮故障诊断技术

为了更好地了解汽车齿轮的使用状况, 必须通过科学的方法对汽车齿轮进行故障诊断。目前比较成熟的一种方法就是ARMA模型法, 通过ARMA模型软件对齿轮使用进行分析, 包括数据采集、显示、分析、保存以及回放五个步骤得到相关实验数据, 然后再结合齿轮齿和基本理论, 对齿轮的振动以及故障趋势进行科学预判, 结果表明采用ARMA模型软件能够较为准确地评估驱动桥的剩余寿命, 为汽车齿轮维修提供很好的技术支持。

3.2 汽车齿轮修复技术

汽车齿轮在使用的过程中会慢慢发生磨损, 当齿轮产生裂纹后必须进行修复, 否则会埋下安全隐患。而齿轮的修复必须由专业技术人员进行。通常齿轮修复工艺流程包括以下几步:挖剔→打磨→清洗→磷化→合金粉末烧熔→熔敷堆焊→焊层打磨→齿轮矫正→抛光→验收。

汽车齿轮中比较常见的齿轮损坏情况有下面几种: (1) 汽车齿轮箱的裂纹故障。汽车齿轮箱裂纹是汽车常见故障之一, 产生裂纹的原因主要包括三个方面:一是自身设计不合理, 承受力差;二是由于发动机的转速不平稳, 风压不一致造成的;三是由于外界的机械动能撞击造成的。对于齿轮箱裂纹的修复方法有以下几种: (1) 普通焊条补焊法。根据对正常使用时间要求不同选择不同的焊接材料。对于保证正常使用时间为500h的可采用普通焊条补焊技术, 使用时间为700h的可采用普通焊条补焊与加强筋结合法, 使用时间达到4 000h的采用普通焊条与枕木相结合的方法。 (2) 高强钢补焊法。这种补焊方法对焊接要求较高, 效果也不是很好, 因为采用高强钢补焊, 会造成强度不均匀, 在焊接过程中容易出现边焊边裂的现象。 (3) 加焊弹簧橡胶座的方法。这是目前应用比较广泛的一种方法, 能够有效地降低振动带来的负面影响, 而且维修效果比较好。 (2) 汽车变速箱齿轮损坏。汽车变速箱的双联齿轮出现损坏, 目前使用效果最好的就是激光焊接法, 激光焊接法是由计算机控制的, 焊接位置准确, 焊接质量高, 而且能够完成不同规格齿轮的焊接, 是目前比较成熟的一种焊接方法。 (3) 采用虚拟维修决策法。随着计算机虚拟现实技术的发展, 仿真技术在齿轮修复中也得到了很好的应用。比如齿轮断齿维修, 通常可以采用堆焊法、镶齿法和拼接法三种, 可以预先通过计算机虚拟现实技术对三种方法进行模拟预处理, 然后根据仿真结果选择最合适的方法, 这种齿轮修复技术将是未来发展的趋势。

4 结语

齿轮结构是汽车内部的重要机械部件之一, 一旦出现故障, 就会对汽车的正常使用造成重要影响, 因此必须加强汽车维修技术, 并且不断改进齿轮技术, 确保汽车维修过程中的顺利完成, 保证行车安全。

摘要：随着我国交通运输业的快速发展, 汽车的需求量也越来越大, 人们对于汽车的认识也逐渐从外观转移到技术层面。齿轮结构是汽车结构的主要部件之一, 齿轮和齿轮传动在汽车中起着无可替代的重要作用, 因此齿轮技术在汽车修理过程中也逐渐引起了人们的关注, 随着汽车使用时间的增长, 齿轮不可避免的会发生磨损。该文结合研究者多年工作经验, 分析了几种常见的汽车齿轮故障, 并结合实例探讨了齿轮技术在汽车修理中的具体应用, 以期为汽车维修技术的发展提供一定的技术参考。

关键词：汽车维修,齿轮技术,修复技术

参考文献

[1]于胜武.汽车修理中的齿轮技术探究[J].产业与科技论坛, 2013 (1) :77-78.

[2]汤斌.汽车修理中的齿轮技术[J].黑龙江交通科技, 2011 (7) :241.

浅析汽车齿轮油的性能要求 篇5

关键词： 汽车制动液 热负荷 高温抗气阻性

汽车齿轮油以精制润滑油为基础，通过加入抗氧化剂、防腐蚀剂、防锈剂、消泡剂和抗磨剂等多种添加剂配制而成。齿轮油用于各种齿轮传动装置的润滑，如汽车机械变速器、驱动桥齿轮和传动机构等，以防止齿面磨损、擦伤、烧结等，加强摩擦表面的散热，防止机件发生腐蚀和锈蚀，延长其使用寿命，提高传动效率，降低摩擦功耗。

1.汽车齿轮传动机构的工作特点

车辆传动装置中的齿轮在工作过程中要传递较大的工作载荷，而且常常要同时承受圆周方向、直径方向和轴线方向等多个方向的作用力，受力情况非常复杂；齿轮啮合时，两齿廓沿啮合点的公切线方向还会产生一定的相对滑动。特别是双曲线齿轮，两齿轴线在空中交错，齿长方向仍是弧形，齿面载荷可高达1.7GPa，冲击载荷可高达2.8GPa，且齿面要以很快的速度滑移，产生强烈的摩擦，使得齿面局部温度骤升，很容易出现齿面烧结或齿面胶合等损伤。在如此苛刻的工况下，为保证齿轮机构能够正常工作，齿轮油必须有良好的性能要求[1]。

2.汽车齿轮油的性能特点

汽车齿轮油应具有优良的极压抗磨性、热氧化安定性、防锈性、防腐蚀性和剪切安定性；在使用中不产生泡沫，具有良好的低温流动性等，以满足汽车传动齿轮在各种工况下的润滑要求[2]。

（1）极压抗磨性

极压抗磨性是指齿面在极高压或高温润滑的条件下，其中的极压抗磨剂能在齿面上与金属发生化学反应生成反应膜，防止擦伤和磨损等的能力；特别是准双曲面齿轮齿面负荷在2000MPa以上时，要求齿轮油有特别好的极压抗磨性，这就要求在齿轮油中加入极压添加剂，在高压、高速、高温的苛刻工作条件下，能在齿面上与金属发生化学反应生成反应膜，有效防止在高负荷条件下的齿面擦伤及咬合。

（2）热氧化安定性

热氧化安定性是指抵抗高温条件下氧化作用的能力。齿轮油与在空气中的氧接触氧化后，会出现黏度升高、酸值增加、颜色加深、产生沉淀和胶质的现象，影响齿轮油使用寿命等的程度。良好的热氧化安定性，可以提高汽车齿轮油高温工作条件下抵抗氧化变质的能力，延长使用周期。

（3）防锈、防腐蚀性

在车辆齿轮传动装置的工作条件下，齿轮油防止齿轮、轴承等机件腐蚀和生锈的能力，称为防锈、防腐蚀性。良好的防锈、防腐蚀性可以在金属表面形成保护膜，从而防止腐蚀性物质侵蚀金属材料。

（4）剪切安定性

剪切安定性是指汽车齿轮油在齿轮啮合运动中会受到强烈的机械剪切作用，使齿轮油中添加的高分子化合物（黏度指数改进剂和某些降凝剂）分子链被剪断，变成低分子化合物，从而达到使齿轮油黏度下降的程度。

（5）抗泡性

齿轮油应具有良好的抗泡性，以保证在齿轮剧烈搅拌过程中产生的泡沫少并易于消失。

（6）低温流动性

齿轮油在低温下应能保持必要的流动性，以保证轴承和齿轮等零件的润滑。若齿轮油在低温下有蜡析出，黏度急剧上升，就不能确保有效的润滑。为使齿轮油能适应冬季低温条件下的使用要求，齿轮油中应加入倾点降低剂，以改善其低温流动性。

（7）适宜的黏度和良好的黏温特性

汽车齿轮油的工作温度变化很大，冬季冷起动时温度可在0℃以下，要求汽车齿轮油的黏度不超过150Pa.S；当正常工作时，其工作温度可在100℃以上，只是要求齿轮油的黏度不能太小。因此，要求齿轮油要有良好的黏温特性[3]。

3.结语

汽车齿轮传动中，由于各种不良使用条件造成的润滑失效，是汽车传动故障的主要原因，而汽车齿轮油是润滑油重要的产品类别之一。通过合理使用齿轮油保持良好的润滑效果，可以有效地避免或减少传动齿轮的不正常损坏。

参考文献：

[1]黄勇.汽车齿轮机构的工作特点与齿轮油的选用[J].润滑与密封，2004.01.

[2]龚建春，张敬东.汽车配件管理[M].中南大学出版社，2016.

浅述汽车修理中的齿轮技术 篇6

关键词：汽车修理,齿轮技术,工艺介绍

随着我国改革开放的不断深入,我国在交通运输事业中的发展速度也非常快,特别是在我国进入了二十一世纪之后,我国交通情况也逐渐进入到一个最新的阶段,社会在建设过程中也逐渐达到完善的效果,同时随着我国社会经济的快速发展,汽车维修技术已经无法满足人们对于汽车购买的需求,因此还需要我国能够大力推动汽车维修技术的研发,这样才能够有效减少交通事故的出现。在汽车的使用过程中,会对齿轮造成比较严重的磨损,由此可见齿轮在汽车的使用过程中有着不可取代的作用,因此在汽车修理过程中齿轮技术的维修具有非常重要的现实意义。

1 汽车修理中齿轮种类的介绍

1.1 简单分类

汽车的齿轮分类具有非常多种类,其中简单的分类一般就是按照齿轮的外形,以及线形和制造方式等。第一种是按照外形:其中就有齿条、圆柱形的齿轮、锥齿轮等;第二种就是按照制造方法:铸造类型、轧制类型,以及烧结型齿轮等等。

1.2 按应用类型分类

在汽车齿轮的使用过程中,还需要按照传达平衡轴进行运动,其中就可以分为:发动机时规齿轮、飞轮启动,以及齿轮还有变速器齿轮等等。其中齿轮的机油泵的使用情况下,还包含着很大压力的角斜齿轮,还有就是用于汽车驱动二改变的轴线方向,其中包括格力生齿轮。还有就是涡轮和内齿齿圈[1]。

2 汽车修理中齿轮工艺的介绍

在汽车制造的过程中,由于齿轮的材料以及尺寸的大小和使用途径并不相同,其中不同的加工工艺,所制造出来的齿轮和装备也并不相同,其中比较常见的装备有,数控滚齿轮机、剃齿机,还有数控冷轧机等等。同时在齿轮的制造方法中,其中还包括滚齿法、剃齿法、冷轧法等等。其中相对来说比较经济和实用的方式来讲就是滚齿和剃齿法。其中在齿轮使用的时候,滚齿机存在着比较高的热稳定性,以及安全性,同时在汽车使用的过程中自身的自动化程度相对来说也比较高。在加工零件的过程中,也并不需要进行有关分齿挂轮的操作方式,这样能够有效的提高工作效率。

3 齿轮技术的重要性

齿轮能够在汽车运行过程中的整体发挥出非常重要的作用,但是在汽车行驶过一段时间之后,由于运作的时间比较长,齿轮会出现不同程度的影响,并且造成磨损等很多比较严重的问题。但是在严重的过程中还会呈现出裂纹的现象,这些情况对于汽车行驶的安全性都会产生重要的影响。对于汽车的修理工作中最主要的内容就是齿轮技术的使用,其中两者是不能分开的。现阶段,在汽车维修中,齿轮技术还需要相关的工作人员能够投入更多的重视度,并且在使用中实现其现实意义还有其中的应用价值,这样才能够保证汽车修理过程中齿轮技术的更新和良好的使用[2]。

4 汽车修理中齿轮的技术

汽车齿轮在整个汽车修理过程中具有非常重要的性质,一旦在汽车齿轮的表面发现了裂纹,还需要维修人员能够及时对造成的损害进行修复,这样次啊能够减少汽车的运行量,避免齿轮裂纹逐渐增大,逐渐威胁汽车运行的安全问题。因此对于汽车齿轮的维修还需要维修人员具有丰富的经验,以及非常专业的技术水平,这样才能够保证汽车齿轮修复工作的合理性。同时在对于汽车齿轮进行修理之后,能够保证其更加顺利的运行,保证汽车的整体性能。因此在汽车齿轮的修理过程中也会选择焊接橡胶座法、焊接焊条法等[3]。

5 结语

根据以上内容能够看出,随着我国科学技术的快速发展,我国现代化建设的情况也在不断提高,因此社会中想要保证产业的快速发展,还需要提高齿轮维修技术的水平,并且保证专业技术人员能够在工作中不断的进行研发。除此之外,还需要加强汽车维修工作人员对于齿轮定期检查工作的完整性。这样的情况也能够有效的提高我国汽车的使用效率以及使用寿命。同时在汽车维修的过程中还需要建立专门的技术管理团队,通过整个团队的力量,引导维修人员的技术使用,避免出现安全事故,同时加强对齿轮的修理和维护,也能够保证人民能够安心上路,保证道路中的行车安全。

参考文献

[1]许之鹏.浅析汽车修理中的齿轮技术[J].科技资讯,2015,03:94.

[2]邓伟国.关于汽车修理中齿轮技术的探讨[J].电子制作,2015,02:228.

关于汽车修理中齿轮技术应用的探讨 篇7

关键词：汽车修理,齿轮技术应用,越野车

汽车在野外行驶的过程中常常会因为大量的荷载而产生齿轮磨损等问题, 在发生这样的问题时, 就会对行车安全构成一定的威胁。同时, 汽车润滑油和齿轮油在使用的过程中如果使用不当, 并且油品的质量达不到标准的使用要求, 汽车的齿轮都会出现严重的磨损问题。因此, 针对这样的情况, 我们必须要采取科学有效的应对措施, 这样也才能够更好的保证车辆的行驶安全。

1齿轮技术的基本概述

1.1齿轮技术的参数分析

从某种程度上来讲, 齿轮技术参数本身是有非常严格的理论基础的, 因此, 本文只对齿轮技术参数考量点作些提示。一是齿轮技术参数中包括点线啮合、齿轮齿廓曲线方程及曲率半径的计算, 具体包括点线齿合轮齿各参数的确定、点线啮合齿轮上各段齿廓曲线方程式等;二是点线啮合齿轮的尺寸计算中包括几何尺寸计算、点线啮合齿轮测量尺寸计算等;三是在点线啮合齿轮传动的模数选择方面, 涉及到参数选择、封闭图的设计等;四是在齿轮材料方面的考量, 需要对各部位强度进行计算, 包括点线啮合齿轮的接触疲劳强度计算、点线啮合齿轮的弯曲疲劳强度计算、点线啮合齿轮短期过载的强度计算、点线啮合齿轮抗弯强度有限元计算等。

1.2越野车中齿轮种类分析

1.2.1内齿、螺旋齿轮:内齿齿轮一般都被使用在越野车的变速器中。这类齿轮齿部结构向内设置, 以实现齿轮结构能够与其他零件相吻合, 节省越野车结构中的空间。除了变速器外, 内齿齿轮还被用在结合齿套和油泵齿轮中。这里的螺旋齿轮主要指的是在越野车构造中, 两个齿轮轴相交在一起实现运转, 但是两个齿轮的螺旋角度并非完全相同的齿轮类型。这一类的齿轮往往被运用于越野车发动机、机油泵的构造中, 除此之外还有机械式里程表中传动的多头螺旋杆和螺旋齿轮的齿合等。

1.2.2圆锥、圆柱齿轮:由于圆锥齿轮从外观上来看和一把撑开的伞非常相像, 所以其又被称为"伞齿轮"。圆锥齿轮一般由金属材质加工而成, 但是在运用到某些特许部分时也可以利用塑料材质加工制成。相较于其他类型的齿轮, 圆柱齿轮的耐磨性更好, 使用寿命更长, 因而更加的经济实惠。作为越野车齿轮中最为常见的一种齿轮, 圆柱齿轮在越野车构造中有着极为广泛的应用。这种齿轮包括直齿和斜齿两种。在越野车结构中的主要作用就是为了实现平行轴之间的机械能传动。

1.2.3越野车齿轮工艺介绍

由于越野车种类的不同以及齿轮规格、大小、作用的不同, 针对这些不同点也要采用不同的加工工艺和修补技术。目前提出的比较实用的一种方法是通过对齿轮的切削方式进行对齿轮的加工。这种工艺的特点是稳定性强, 工作效率高。对于硬齿面的加工需要两个技术阶段来完成。首先是工具技术。随着对齿轮加工工艺技术的要求的增高, 在加工过程中, 需要精密的检测仪器和设备来协助完成。与从前的传统的刀具切割技术的不同, 现工艺采用了新型的合金材料、高速钢材料涂层等技术, 这种技术不仅加工齿轮工艺精准, 并且同时摆脱了传统工艺中刀具应齿轮材料而选材的麻烦。第二个阶段则是机床技术。现代化的机床设备的投入使用, 使得齿轮的生产、加工工艺都有了质的进步和提升。

2越野车修理中齿轮故障诊断技术与修复

2.1越野车齿轮故障诊断技术

在本文中, 我们重点介绍一下ARMA算法在越野车齿轮故障上的应用。我们所说的ARMA模型, 一开始是数学中的由自回归模型与滑动平均模型的简称, 用于研究时间序列。现在可以利用该模型, 根据齿轮齿合理论与实验数据对齿轮震动以及故障的趋势进行科学判断并作出预测。基于ARMA预测的模型软件包含数据采集、数据显示、数据分析、数据保存和数据回放五大部分。在试验操作中, 根据听到的异常声响以及设备显示器在转速、转矩、温度方面的异常变化, 判断齿轮故障, 然后进行拆机检查, 确认故障发生位置。实验结果表明, ARMA模型可以正确评估驱动桥的残余寿命, 达到很好的预测效果。

2.2越野车修理中齿轮修复技术

随着越野车的使用年限增长, 使用的公里数增多, 越野车齿轮的磨损也会变得严重。当齿轮发生磨损或者断裂的情况下, 如果不及时的进行人工修复, 很有可能会造成越野车的使用故障或是部分零件的失灵。在齿轮的修补当中, 对修补的工艺手法也是要求精准无误的。专业的齿轮维修工艺流程一共包括十部分, 包含:挖剔、打磨、清洗表面、磷化表面、烧熔合金粉末、熔敷堆焊修复、打磨焊层、矫正、抛光、验收。齿轮箱的裂纹修复是修理中必须精准调整的重要组成部分, 也是装配技术的核心。在修理中我们要做出准确的分析, 针对分析机件损坏的性质和程度讨论其修补的步骤和办法, 这里提出以下两点:a.产生的原因。一是设计生产原因;二是来自于外界的随机动量冲击;三是发动机非匀速运转, 冲压不一致导致裂纹产生。b.修理的方法。传统修理方法包括:一是保证正常使用500小时, 可以采用普通焊条补焊技术;二是保证正常使用700小时, 可以采用加强筋与普通焊条补焊相结合的方法;三是保证使用4000小时, 可以采用普通焊条以及枕木结合法;四是效果不是很好的高强钢补焊, 但容易引起强度不均, 导致新的裂纹在其周围出现, 结果就是边焊边裂, 对精度要求高、贵重越野车的修复不推荐使用。

3结论

综上所述, 对于整部汽车来说, 齿轮虽然只是其中的一个小零件, 但是却可以直接决定着整辆车行使的稳定性与安全性。齿轮在越野车的生产过程中也是要求精细准确的、当随着越野车的行驶带来齿轮的磨损时, 一定要及时的对受到磨损的齿轮进行修补和养护。掌握越野车修理中的齿轮技术能够及时的有效的根据越野车某部分出现的故障进行有效的修理, 精准的齿轮技术能够避免在齿轮的修补过程中对齿轮进行的二次伤害, 保证齿轮的完整性。应用齿轮技术在汽车修理中做到的高质量和可靠性, 以确保越野车修理后良好的使用性能。

参考文献

[1]材料力学.【美】希伯勒著[M].北京:机械工业出版社.2013, 1.

[2]高延新, 张晓琳, 李慧鹏等编.齿轮精度与检测技术手册[M].北京:机械工业出版社.2014, 5.

汽车齿轮的高速干式滚齿技术 篇8

技术介绍

1. 高速干式滚齿法

高速干式滚齿是指在无冷却、无润滑油的情况下, 采用硬质合金或其他高速滚刀, 在很高的切削速度下进行的滚齿加工。

2. 技术特点

(1) 高效率、低成本高速干式滚齿的效率是传统湿式滚齿的3～4倍, 而刀具寿命是一般湿式加工的5倍。在齿轮加工中, 使生产成本降低40%。

(2) 绿色环保干式滚齿因为不用切削液, 不但节省了资源, 降低了制造成本, 而且没有了环境污染, 符合绿色制造的发展理念, 也符合爱护环境、保护环境的环保要求。

(3) 机床结构紧凑干式滚齿省去了油屑分离过程, 无冷却润滑油箱和油屑分离装置以及相应的电气设备, 因此机床结构紧凑, 占地面积小。

高速干式滚齿技术的应用

新的硬质合金涂层方法和数控机床的使用, 使汽车圆柱齿轮制造出现新趋势——高速干式滚齿切削。若工艺参数按最佳设置, 可使加工时间缩短, 刀具寿命更长。日本三菱公司、美国格里森公司等都在这方面开展了卓有成效的研究。

日本三菱公司推出了世界上第一套干式滚切系统。它采用的切削速度是传统滚切速度的两倍, 可达到200m/min。干式滚切对滚刀有特殊的要求, 三菱公司设计的专用干式滚刀, 采用M A C H7高速钢, 表面涂有专用涂层, 有助于散热并减少刀具损耗, 其寿命可延长到一般湿切方式的五倍。

美国格里森公司用硬质合金滚刀在凤凰机床上用干式切削法加工锥齿轮, 与传统的高速钢刀具湿式切削法相比, 降低切削时间50%, 而且齿轮的表面粗糙度值显著降低, 几何精度大大提高, 加工精度可达A G M A12～13级。该公司生产的G P系列滚齿机, 滚切转速可达3000r/min。如今, 格里森公司已生产出第四代GENESIS系列滚齿机。

第四代数控滚齿机

第四代数控滚齿机GENESIS 210H在继承第三代全直驱技术的基础上, 采用“三合一”的人造大理石床身, 只有在高精度磨床上才使用的床身被应用于粗加工机床, 可见粗加工对于后续工序的进行影响很大。同时, GENESIS 210H还应用了快速上下料机构、干切技术、快换夹具、人性化的人机界面、安全集成模块等最新技术。

附图为第四代数控滚齿机GENESIS 210H坐标轴示意图。机床采用西门子840D数控系统, 具有八个数控轴, 其中X轴是径向滑动, Y轴是切向滑动, Z轴是轴向滑动, A是刀架旋转轴, S是滚刀主轴, C是工件轴, Z4是尾架轴, C4是双爪机械手轴。

在我公司新的生产线上, 已经淘汰传统的湿式数控滚齿机, 全部采用格里森高速数控滚齿机。盘类齿轮采用GENESIS 210H, 为立式结构;轴类齿轮采用GENESIS P210L, 为卧式结构, 全部采用干式切削。

附表为在GENESIS 210H上加工五挡从动齿轮与在YKX3132数控滚齿机上加工相同零件的切削情况比较。

从该表可以看出, GENESIS 210H的加工效率是普通数控滚齿机的3.5倍多, 大大节约了加工时间, 提高了切削效率。

汽车修理中的齿轮技术 篇9

大会11月1日上午由中国汽车工程学会齿轮技术分会秘书长吕源江主持, 由天海同步集团有限公司副总裁吕忠诚致欢迎辞。首先吕源江秘书长作了齿轮分会年度总结报告, 上级单位中国汽车工程学会零部件部长马立港对本次会议的召开表示祝贺, 中国齿轮工业协会 (筹) 秘书长李盛其、低碳能源国家实验室主任甘中学博士、吉林大学汽车学院程秀生教授、吉林汽车研究院副院长陈勇等行业专家学者做精彩的主题发言。下午围绕“先进产品技术交流”的话题展开研讨, 由北京航空航天大学汽车交通科学与工程学院副院长徐向阳主持, 盛瑞传动副总经理郭明忠、上海易巴汽车动力系统有限公司李付相、力帆汽车研究院副院长李学龙、三菱重工王胜欣、南京科技术部部长左永平以及阿基米德技术网CEO吕元庆等专家和企业代表作技术报告。

11月2日上午, 来自青岛美航精工、绅名科技、牧远科技、天海精锻等多家知名制造企业的行业专家作了有关先进制造技术的主题报告。2号下午, 进行了先进制造技术的优秀论文、译文汇报交流。会议最后, 由中国汽车工程学会齿轮技术分会主任、天海同步集团董事长吕超先生作会议总结性发言。

本次会议是在宏观经济持续下行、汽车行业增长放缓、齿轮行业生存苦难的背景下召开的, 目的是寻找一条面向先进产品、先进制造技术的转型之路。通过此次会议, 与会代表基本达到七点共识:要深刻理解“汽车革命”的含义, 抓住自动变速器、新能源汽车、智能汽车的发展机遇, 加快产品的调整, 顺应汽车发展的趋势;坚定不移地走国际化道路, 引进国际先进技术;加大力度推进技术升级集成, 由单一机械加工技术, 向机、电、液一体化技术升级集成, 掌握集成技术;强化企业的研发能力, 加大研发投入, 实现正向设计, 掌握核心技术, 实现与整机厂同步研发;在人才方面不要吝啬投资, 引进国内外高端领导管理技术人才, 培养企业内部的年轻化人才, 以人才推动企业的良性发展;领会中国制造2025的精神, 以及德国工业4.0的内涵, 布局行业和企业的2025战略目标和行动计划;从2016年开始行动起来, 加强行业产业链的协同作用, 与齿轮协会密切合作, 通过兼并重组、投资等各种形式发展企业, 不单打独斗, 形成合力, 利用全球投资, 加快企业成长。

汽车修理中的齿轮技术 篇10

齿轮是机械产品中最常用的零件之一,齿轮传动是靠主动齿轮的轮齿侧边依次拨动从动齿轮侧边来传递运动和动力的,一对标准圆柱齿轮的啮合传动如图1所示。齿轮机构可以传递空间任意轴间的运动和动力,且具有传动平稳、可靠,使用范围广(传递速度和规律的范围大),使用寿命长等特点,故广泛应用于机械传动中。

广义的齿轮机构除了标准圆柱齿轮(外啮合或内啮合)之外,还有齿轮齿条、斜齿轮、人字齿轮(以上为平面齿轮机构)和用于空间齿轮机构的直齿、斜齿锥齿轮,蜗轮、蜗杆及准双曲面齿轮、格利森圆弧齿轮等。

由于锥齿轮的设计参数之间的关系比较复杂,目前业界(尤其是在众多的出版物中)在运用三维CAD软件进行锥齿轮设计的思路与方法中,存在的错误和不规范之处。本文将分析直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮的工作原理和建模理论基础;以Gleason弧齿锥齿轮为例介绍此类齿轮的三维数字化设计的方法及其在Pro/E野火环境下的实现过程,从而纠正在锥齿轮设计中存在的错误和不规范之处,帮助广大CAD用户走出齿轮三维设计误区。

1 锥齿轮工作原理及建模基础

1.1 标准圆柱直齿轮的齿廓曲面

齿轮传动具有传动精度高、传动平稳等特点。因为齿轮的齿廓是由渐开线曲面构成的,渐开线轮齿侧边之间无滑动的啮合是实现高精度和平稳传动的关键。

一对标准圆柱齿轮的啮合关系及其基本参数如图1所示。其中模数m、齿数Z、分度圆直径d、齿形角(或分度圆压力角)α是齿轮的主参数。

根据机械原理,当图2中的直线B-B由虚线位置沿一圆周作纯滚动时,其上任一点K在平面上的轨迹K0K,称为该圆的渐开线,这个圆称为基圆。图2中各参数的几何意义如下:

1)θk角为K0K段渐开线的展角

2)rk为渐开线的矢径

3)αk为压力角

4)rb为基圆的半径:rb=d/2*cosα(1)

式(1)中,d为齿轮分度圆的直径,α为分度圆压力角。

由渐开线的生成规律,很容易得到极座标下的rk和θk与压力角αk之间的函数关系如式(2)所示,这里,θk是压力角αk的函数,在机械原理中称其为渐开线函数或Involute函数。注意:式中αk的单位可以是角度或弧度,但tan(αk)的值一定是弧度,因此在具体计算过程中,须将其转为角度量,才能与αk相减,所得到的差是角度量,这是PRO/E所默认的单位,而且式(2)所表达的函数关系恰恰与PRO/E所提供的“用柱坐标来构建方程”相一致。式(3)为笛卡尔坐标下的表达式。

式(2)与式(3)在数学上是等价的,但显然,式(2)在形式上更简洁,其几何意义更为清晰。遗憾的是几乎95%以上的三维建模人员及有关出版物(PRO/E、UG等)都在使用笛卡尔坐标系下的式(3)所描述的表达式来创建渐开线。这是误区之一。

1.2 锥齿轮三维设计的理论基础

直齿锥齿轮是锥齿轮中最简单的,因此要研究锥齿轮的数字化建模,首先要从直齿锥齿轮谈起。直齿锥齿轮主要用于垂直相交的两轴之间的传动。一对标准直齿锥齿轮传动时,两轮的分度圆锥与各自的节圆锥重合。由于锥齿轮的轮齿分布在锥面上,所以轮齿的一端大,另一端小,沿齿宽方向上的轮齿大小均不相同,故轮齿全长上的模数、齿高、齿宽等都不相同。所以锥齿轮齿廓的模型不能像标准圆柱直齿轮那样简单地采用拉伸来创建。但其齿形仍是以标准圆柱直齿轮的渐开线齿形轮廓为基础来设计的。

图3所示为一对锥齿轮啮合的剖面图,作圆锥O1C1C和O2C2C使之分别在两轮节圆锥处与两轮的大端锥面相切,切点分别为C1、C和C2。则这两个圆锥称为背锥。将两轮的球面渐开线ab和ef分别投影到各自的背锥上,得到在背锥上的渐开线a'b'和e'f',由该图可知投影出来的齿形与原齿形非常相似且接近,因此可以用背锥上的齿形代替圆锥齿轮的球面渐开线。然而绝大多数齿轮设计人员不明白这个道理。有些CAD设计人员竟然在锥台的顶面和底面上构建齿廓截面,然后采用“混合、减料”形成齿槽。这是误区之二。

2 直齿锥齿轮三维设计

根据上述分析,我们可以获得直齿圆锥齿轮的建模方案:即把一对标准直齿锥齿轮传动看成是在大端面的背锥上的一对当量齿轮在传动,并规定大端面的参数为直齿圆锥齿轮的标准参数,其基本尺寸计算也在大端面上进行。仍然遗憾的是:不少齿轮设计人员不知晓当量齿轮的概念。这是误区之三。

当量齿轮是这样定义的:将背锥展开成平面后,可以得到两个扇形齿轮(如图3所示),其齿数为锥齿轮的齿数z,将扇形的缺口补全(齿数增加)使之成为完整的圆柱齿轮,这个齿轮称为锥齿轮的当量齿轮,其齿形近似于直齿圆锥齿轮大端面的齿形。当量齿轮的分度圆半径rv等于背锥锥距:rv=r/cosδ;锥齿轮当量齿轮的齿数为:zv=z/cosδ(δ为分度圆锥角),显然,当量齿轮的齿数往往是一个实型数而非整数。这样,就可以像处理标准圆柱齿轮那样分别在锥齿轮的大端面和小端面上创建渐开线齿廓截面,然后采用“扫描混合”方法生成锥齿轮的齿槽。

由式(2)很容易得到柱坐标系下当量齿轮渐开线创建方法:在图4a的记事本中使用的是圆锥齿轮大端当量齿轮的参数,如齿数为52.303,α=t*50,即式(2)中的αk。所得到的渐开线如图4a所示。

由所创建的渐开线可以绘制大端当量齿轮齿槽截面和小端当量齿轮齿槽截面如图4 b所示。

进而采用“混合”操作创建锥面齿槽,阵列后获得直齿锥齿轮全部齿廓如图5所示。

3 Gleason弧齿锥齿轮的三维设计

弧齿锥齿轮传动平稳,噪声低,承载能力高于直齿锥齿轮;便于控制和调整齿面接触区,且对误差和变形不太敏感,常用于圆周速度υ>5m/s的相交轴(通常为90°)之间的动力和运动传动,具有传递扭矩大、传递运动精确、可靠性高的特点。由于其承载能力大、传动平稳、噪声小、结构紧凑等优点,是航空(发动机)、造船(发动机)、汽车(差速器)、能源、装备、国防等部门产品的关键零件,因此弧齿锥齿轮生产在现代化机械制造业中占有十分重要的地位。

弧齿锥齿轮的齿形如图6a所示,它是一种节锥齿线为曲线的锥齿轮,其齿形是齿廓曲线沿分度圆锥面上的一条螺旋线扫描而形成的。该螺旋线过分度圆锥面齿线上任一点的切线与分度圆锥母线之间的夹角称为螺旋角β,在设计和制造时,通常把这一点设置在分度圆锥面齿宽中点处,因此,又称其为齿宽中点螺旋线;螺旋的方向按下面的方法确定:面对齿轮顶锥面,自齿宽中点到大端,齿线的旋向为顺时针方向为右旋齿轮,齿线的旋向为逆时针方向为左旋齿轮。一对相互啮合的螺旋弧齿锥齿轮的螺旋方向按主动轮转向确定,若主动轮为右旋,则被动轮必为左旋,反之亦然。

美国Gleason公司(格利森)是生产弧齿锥齿轮铣齿机的著名厂家,它制定了“格利森制”的弧齿锥齿轮标准。“格利森制”弧齿锥齿轮的几何设计、强度计算和切齿调整计算法被各国广泛采用。我国目前尚未制定弧齿锥齿轮的基本齿廓标准,国内有关生产企业多沿用“格利森制”。本文所设计的格利森制弧齿锥齿轮的主要参数如下(如图6b所示)。

1)齿数:Zn=46

2)法向压力角:α=20°

3)大端端面模数:mt=5mm

4)齿宽中点螺旋角:β=35°,螺旋方向:右旋

5)大端分度圆直径:d=mt×Zn=230mm

6)分度圆锥角δ=71.9395°

7)齿顶圆锥角:δa=73.5720°

8)齿根圆锥角:δf=68.6592°

9)锥距:R=mt×Zn/sinδ/2=120.9597mm

10)齿宽:取b=0.25R=30mm(取整)

11)当量齿轮齿数:Zgv=Zn/cos(δ)=148.3770

12)大端当量齿轮分度圆直径:dgv=mt×Zgv=741.885 mm

13)大端当量齿轮基圆直径:dgb=dgv×cos(αt)

14)齿顶高系数:c*=0.85

15)顶隙系数:h*=0.188(等顶隙收缩齿)

16)当量齿轮端面压力角:αt=arctan(tan(α)/cos(β))=23.9568°

1 7)大端当量齿轮齿顶圆直径:dg a=dgv+2×mt×c*=750.385mm

18)大端当量齿轮齿根圆直径:dgf=dgv-2×mt×(1+h*)=730.005 mm

19)小端端面模数:mm=mt×(R-b)/R=3.7186mm(取b=31进行计算)

20)小端当量齿轮分度圆直径:dsv=mm×Zgv=551.7547 mm

21)小端当量齿轮齿顶圆直径:dsa=dsv+2×mm×c*=558.0763mm

22)小端当量齿轮齿根圆直径:dsf=dsv-2×mm×(1+h*)=542.9193 mm

弧齿锥齿轮的设计与直齿锥齿轮的设计方法相似,也须从当量齿轮做起。不同之处是弧齿锥齿轮的大小端齿槽截面的位置与齿宽中点螺旋线有关;在记事本中描述渐开线的柱坐标方程时须用当量齿轮端面压力角23.9568°代替标准压力角20°。按照上述参数设计的弧齿锥齿轮大、小端齿槽截面如图7所示。

然后使用Pro/E中的“扫描混合”功能生成一个齿槽,再进行阵列处理即获得图8所示的Gleason弧齿锥齿轮。

4 Gleason弧齿锥齿轮在汽车差速器中的应用

Gleason弧齿锥齿轮的典型应用是在汽车差速器中的应用。在汽车差速器中采用一对Gleason弧齿锥齿轮进行啮合,能使齿轮传动获得比较高的重叠系数,从而提升差速器的承载能力和传动的平稳性,还能有效地降低噪声小,而且结构紧凑。

采用Pro/E中的装配功能和运动仿真功能可分别获得汽车差速器三维装配数字化模型(如图9所示)及运动仿真效果。

摘要：文章系统地论述了直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮的工作原理和建模理论基础;以Gleason弧齿锥齿轮为例介绍此类齿轮的三维数字化设计的方法及其在Pro/E野火环境下的实现过程,并以汽车差速器的装配和机构运动仿真为例,介绍格利森弧齿锥齿轮和直齿锥齿轮的应用。所提出的齿轮三维设计理论和方法对于各种齿轮的数字化设计具有重要的示范作用,从而纠正业界(尤其是在众多的出版物中)在锥齿轮设计中存在的错误和不规范之处,帮助广大CAD用户走出齿轮三维设计误区。

关键词：Gleason弧齿锥齿轮,数字化建模,汽车差速器

参考文献

[1]齐从谦,甘屹,张洪兴.Pro/ENGINEER野火2.0特征与三维实体建模[M].机械工业出版社,2006.

[2]齐从谦,甘屹.UGS NX 5中文版CAD/CAE/CAM实用教程[M].机械工业出版社,2008.

[3]齐从谦,贾伟新.支持变型设计的装配模型建模方法研究[J].机械工程学报,2004,40(1):38-42.

[4]齐从谦,崔琼瑶.基于参数化技术的CAD创新设计方法的研究[J].机械设计与研究,2002,18(5):13-15.

[4]齐从谦,崔琼瑶.基于参数化技术的CAD创新设计[J].中国机械工程,2002,13(4):17-19.

[5]林忠钦,等.机械设计手册[M].机械工业出版社,2006.

[6]邹慧君,张春林,李杞仪.机械原理[M].北京:高等教育出版社,2006.