齿轮修形的初步探讨与研究

武奋

摘 要：伴随着我国机械工艺技术的不断进步，齿轮也被广泛应用于机械制造方面。目前根据我国的机械工艺技术发展特点，齿轮技术也朝着承载更高速度更快、效率更好、噪音更低的趨势转变。本文通过从齿轮载荷分布与受载弹性变形，各类主要的修形技术的运用介绍，对齿轮修形发展的未来趋势做展望。

关键词：齿轮；修形；载荷分布；齿向修形；齿廓修形；

齿轮修形的工艺技术，是目前机械制造方面关于齿轮的传动方面十分重要的一个部分，由于整体齿轮的制造工艺正在不断提高，为了使得齿轮在使用时有着更好的表现，也为了以后的齿轮工艺更精湛，那么最基础的齿轮修形的要求和方式作为奠基石也必须深入进行了解和探讨，以求未来齿轮修形的工艺技术有长足发展。

1.齿轮理论载荷分布，受载弹性变形

1.1理论载荷分布

一般情况下计算理论的载荷值情况，常常选取沿着齿面的接触线，其上面的单位长度受到的载荷分布值进行计算。

沿着齿面的接触线，其上面的单位长度受到的平均载荷分布值为p，单位是N/毫米，在 之中： 表达的是沿着齿面的接触线的法向载荷（单位N），L表达的是沿着齿面的接触线的长度（毫米）。

沿着齿面的接触线的法向载荷 即公称载荷值，根据现实中的齿轮传动情况，因为整体的机器设备的性能关系，还有齿轮在制造环节中存在的误差，尤其是齿形方面误差，会不断让 加大。除此之外，因齿轮载荷的实际分布并不平均，所以，在计算的过程之中，应按接触线的单位长度上的最大载荷，也就是计算载荷Pca，单位是N/毫米。

1.2齿轮受载弹性变形

由于实际操作过程之中的一些人为的齿轮修形，齿轮的材料在它受载之后，会发生弹性变形的情况，由此会直接导致主动齿轮在均匀转动，被动轮是不均匀转动的。由此出现的齿轮传动的不平稳性亦是齿轮箱的振动，发出噪声的直接原因。

2.齿轮修形的原理和方法

2.1齿廓修形原理

为使得齿轮的啮入、啮出的冲击能减小，一般情况下会选择齿廓修形这样的方式，其主要原理就是沿着齿高的方向，再在齿面上消去一部分的材料，由此来改变齿轮齿廓的形状，消除或减小齿轮的啮入、啮出的冲击。

2.2齿廓修形具体方法

齿轮齿廓的倾斜修形类似于齿顶修形，因为修形的起始点不一样而有所不同，从设计起始点来进行修形，也叫做压力角修形。但是其问题在于改变角度偏小，使得整体加工有难度，难以准确控制。

齿轮的齿廓的鼓形修形，指的是经过修形步骤之后，能够使得齿轮的齿宽中部有鼓起，齿轮的两端，为对称的形状。在齿轮的实际传动过程之中，齿面上承受压力，会因此产生一定的弹性变形。要保障在弹性变形之后，齿轮的齿廓曲线能够接近渐开线，所以需要对齿轮的齿廓做一定的鼓形修正来提升齿轮传动平稳。这种形式的鼓形齿设计方法简单，加工的工艺方便，而且容易发现问题和控制修形质量，所以应用范围比较广。因此，齿廓修形可以显著改善齿轮传动的平稳性。

2.3齿向修形原理

齿轮的齿向修形，一般情况下指的是把齿轮的齿面沿着齿向的方，进行一些修整，来让其偏离理论面。齿轮在齿向修形之后，其实际的螺旋角值和理论上的螺旋角有一定差距，能使齿轮的齿向有了不完全类似的螺旋角，能够有效改善载荷分布不匀的问题，从而能实现齿宽方面受载的载荷均匀，由此来提升齿轮的承载能力，并且减小运行的齿轮噪音。

2.4齿向修形的具体方法

齿向修形的具体方法，一般有如齿端修形，即对齿轮一/两段，在齿宽上将齿厚向端部进行修薄工作。该方式可以说是齿轮的齿向修形中最便捷的一种修形了，但是相对来说修形效果很不好。

齿向倾斜修形是一种十分重要的齿向修形方式，具体的操作是小幅地改变齿向大小/螺旋角大小，让操作齿面位置偏离其理论位置。齿向倾斜修形比齿端修形的整体效果更加好，问题是因其改变角度只是微量的，并不能够使齿向的各处有很好的修形效果，其次角度太小让整个加工操作难以掌控。

齿向的鼓形修形，能够有效保证齿轮在其最大倾斜角状态之下，使啮合面不出现边缘点的接触，使得齿轮在齿宽的中央部分鼓起，且两边对称。齿轮齿向的鼓形修形虽使得接触线上载荷的分布不匀，但因两端载荷分布并不同，所以修形效果亦不佳。

2.5国外齿轮修形的发展动态

齿轮的制造技术工艺正在不断地前进和发展，根据科技发展趋势，在国际上，未来电化学机械齿轮修形将普及成为一种可实现的操作技术。该种新型齿轮修形技术能够较大幅度地降低齿轮运行振动的噪音，而且还可以大幅度地提升齿轮的工作寿命。目前国外已经有许多科研人员对此深入研究和探讨，如日本的相关科研工作者提出用齿轮作阳极，取圆电解槽为阴极，来进行电化学的齿轮修形工作研究；而意大利的科研工作者提出使用标准齿轮来作阴极，在整个啮合的过程之中，给齿轮来做修形和加工。

结束语

通过以上详细的分析和探讨，我们可以很清楚地得知，目前随着我国机械工业制造的不断进步，齿轮修形工艺将不断提升，直接地推动整个行业的发展。从齿轮载荷的理论分布与受载后的弹性变形，以及各类主要的修形技术的运用介绍、探讨和研究，希望对未来齿轮修形工艺技术的发展有着更好的帮助作用。

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