开口齿轮传动机构设计方式之研究

徐振振

摘  要：齿轮传动就是通过齿轮副传递运动以及动力传动装置，实现传动效果。是一种在现代设备中应用较为广泛的机械传动模式，其传动精准，效率相对较高，整体结构相对较为紧凑，有着良好的稳定性，应用期限较长。而开口齿轮传动机则是一种没有防尘罩以及机壳的设备，齿轮完全暴露在外面的一种形式。此种类型的齿轮很容易受到外界物质的侵蚀，导致润滑不良等问题，在工作环境恶劣的环境中，很容易出现磨损问题，在运行中适用于低速传动。文章主要对开口齿轮传动机构设计方式进行了简单的研究论述，综合齿轮类型、开口齿轮特征以及各项因素，探究了传动机构设计方式，希望可以为提升开口齿轮传动性能，提升工作效率提供有效参考。

关键词：开口齿轮;传动机构;设计方式

中图分类号：TE931      文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）08-0086-02

Abstract： Gear transmission is to realize the transmission effect through the transmission motion of gear pair and the power transmission device. It is a kind of mechanical transmission mode which is widely used in modern equipment. it has the advantages of accurate transmission， relatively high efficiency， relatively compact overall structure， good stability and long application period. The open gear transmission is a kind of equipment without dust cover and casing， and the gear is completely exposed to the outside. This type of gear is easy to be corroded by external materials， resulting in poor lubrication and other problems. in the bad working environment， it is easy to appear wear problems， which is suitable for low-speed transmission in operation. In this paper， the design mode of open gear transmission mechanism is briefly studied and discussed. combining the gear type， open gear characteristics and various factors， the design mode of transmission mechanism is explored， hoping to improve the transmission performance of open gear and provide effective reference so as to improve work efficiency.

Keywords： open gear; transmission mechanism; design mode

在不同的传动形式中，齿轮传动机构是一种在现代机械中应用较为广泛的模式，齿轮传动具有较为显著的优势，可以为各项生产作业奠定基础。其中齿轮的传动机构是较为关键的内容。而开口齿轮作为一种有效的传动机制，在实践中应用广泛。随着各种技术手段的不断发展，开口齿轮传动机构设计也在不断完善，重视开口齿轮传动机构设计分析，明确不同设计方式的优点，可以为开口齿轮传动机构设计提供有效参考。

1 齿轮传动类型

齿轮传动根据不同的分类方式与手段可以划分为不同的类型，其主要如下：（1）根据传动比。综合一对齿轮传动传动比恒定性划分，可以将其划分为定传动比以及变传动比两种齿轮传动。变传动比齿轮的齿轮多为非圆形，称之为非圆齿轮传动，在特殊的机械中应用。定传动比齿轮传动机构中的齿轮均为圆形，也称之为圆形齿轮传动机构。定传动比的齿轮传动种类繁多，根据主、从动回转轴线的平行性，可以将其分为平面齿轮传动以及空间齿轮传动两种类型。（2）根据齿廓形状。根据齿轮曲线形状差异的不同，可以将其划分为开线齿轮传动、摆线齿轮传动以及抛物线齿轮传动、圆弧齿轮传动等不同的类型，在实践中渐开线齿轮传动是一种应用广泛的类型。（3）根据工作条件。基于齿轮传动工作条件划分，可以将其划分为闭式齿轮传动、开式齿轮传动以及半开式齿轮传动几种不同的类型。开式齿轮因为其传动过程中轮齿呈现外露的状态，导致一些灰尘很容易的落在齿面表面之上。（4）按齿面硬度。根据齿面硬度可以划分为软齿面以及硬齿面齿轮传动两种不同形式。

2 开口齿轮传动机构设计准则

齿轮传动的不同失效形式不会在齿轮上同时发生，但是不同的失效形式却相互影响。在特定的条件中，因为齿轮这段、齿面点蚀等因素的影响就会加剧齿面的磨损性问题，磨损也会诱发齿轮折断等问题。在特定的条件中，要重视齿轮传动设计，综合具体的工作条件判断主要失效方式，合理设计分析。开口齿轮传动中主要的失效形式就是齿面磨损性问题，而因为磨损机理相对较为复杂，缺乏成熟的设计方式，在设计过程中综合齿根弯曲的疲劳强度进行计算分析，通过增大模数的10%～20%的方式达到加大齿厚的效果，进而延长整体的使用寿命，合理综合磨损等影响因素，对其系统化的设计分析。开口齿轮的机壳以及齿轮完全的暴露在外面，此种类型的传动模式会导致外界杂质入侵、润滑不良等问题，导致齿轮容易磨损，在实践中指適宜低速的运转。在现阶段，随着工作环境的优化，外界污染等问题得到了有效缓解，在设计过程中要对其系统化的设计分析，要综合不同的工作条件因素，合理的设计分析。

3 开口齿轮传动机构安装条件

开口齿轮传动机构在设计过程中必须要构建正确的安装条件信息，避免其出现卡死以及憋劲等问题，要保障开口齿轮传统机构的稳定运行。安装条件分析开口齿轮传统机构在安装中的条件需求，综合齿轮外啮合原理进行分析，了解开口齿轮传动机构的设计需求，综合要求合理的设计分析。

4 开口齿轮传动机构设计方式之研究

在进行开口齿轮的传动机构设计过程中，要分析齿轮齿条传动、带传动、齿轮传动，综合传统机构性能要求以及开口齿轮传统机构设计计算方法、斜齿轮传统机构等因素，合理设计，其具体如下：（1）开口齿轮传动机构原理。a.齿轮齿条传动。齿轮齿条工作原理就是一种利用齿轮回转运动将其转为齿条的往复性的直线运动模式，也可以将在往复直线运动状态的齿轮转变为一种回转运动模式。齿轮的齿条機构是通过齿轮以及齿条构成的，在设计中要综合要求合理设计。齿条主要可以分为直齿齿条和斜齿齿条两种类型。b.带传动。带传动就是基于张紧在带轮上柔韧带运动以及动力传递的机械传动模式。综合传动原理之间的差异性，主要可以分为有靠带以及带轮间之间产生摩擦力传动的一种摩擦型带传动模式，也可以通过靠带以及带轮的齿相互啮合实现传动的一种同步性的带传动。c.齿轮传动。齿轮传动的结构与汽车差速器较为相似，其主要是通过左右半轴齿轮以及两个行星齿轮、齿轮架共同组成。传动机械设计要求高精度、运动平稳，其工作可靠性，在进行开口齿轮传动机构设计过程中，要综合传动机构与其他不同环节的影响性。（2）传统机构性能要求。a.转动惯量小。在不影响机械系统刚度的基础之上，要尽可能减少传动机构的质量以及转动的惯量，如果其转动的惯量过大就会导致机械负载不断增大;而系统响应速度则就会逐渐降低，其灵敏度也会不断下降;系统在运行中其固有频率不断减小，就会诱发谐振问题。b.刚度大。刚度就是弹性体在产生单位变形量中需要的作用力，有足够的刚度，伺服系统动力损失就会减小，机构的固有频率高，高于机构的整体频带宽度就会降低共振几率，也可以在根本上提升闭环系统的稳定性。c.阻尼合适。在机械系统产生振动的时候，系统的阻尼会不断提升，其最大的振幅的衰减速度也会相对较快，而大阻尼则就会降低精度，减少稳态误差问题。在设计过程中要合理的选择传动系统的阻尼。（3）开口齿轮传统机构设计计算方法。a.无侧隙啮合。因为齿轮传动过程中，其瞬时传动比属于常数，传动的精确的要求较高，可以实现零侧隙的误会差，整体强度也较大，可以承受重载，其结构相对较为紧凑，有着摩擦力小、效率高的优势，齿轮的传动副是一种应用较为广泛的传动机构。在一些产品中要求传动机构具有良好的自动变向作用，因此，齿轮的传动机构就要通过必要的手段及时消除齿侧间隙问题，达到机构的双向传动精准度。b.侧隙。齿轮在传动的时候，齿轮的节圆的齿槽宽度与在另一个齿轮的节圆位置上的齿槽厚度的差额就是齿间侧隙，称之为侧隙。齿轮啮合传动中，为了保障在啮合齿廓中形成较为良好的润滑油膜，避免在齿轮运行摩擦中出现膨胀而出现齿轮卡死等问题，就要保障齿廓中具有良好的间隙。但是因为在齿侧间隙中会出现齿间冲击性问题，这样就会影响齿轮传动的整体平稳性。此间隙在设计过程要通过齿轮公差保证分析。在进行齿轮的运动设计过程中要根据无齿侧间隙对其进行合理的设计分析。c.无侧隙啮合设计。在进行无侧隙啮合设计过程中，因为齿轮油没有达到降温、润滑以及保护的作用，就会导致齿轮在运行中出现各种质量问题。对此，在设计过程中要提升齿轮加工的精准度，这样才可以保障其整体的稳定运行。（4）直齿圆柱齿轮传动机构。a.偏心轴套调整方法。转动偏心轴套就可以达到调整两啮合齿轮中心距的效果，进而避免直齿圆柱型齿轮传动过程中因为齿侧间隙以及其他因素而诱发的换向死区问题。此种方式结构简单，在进行侧隙调整之后无法达到自动补偿的效果。b.双片薄齿轮错齿调整方式。利用两薄片齿轮之间的错齿方式达到消除齿侧间隙的效果，在反向的时候则不会出现死区问题，可以实现自动化的补偿，但是此种方式结构相对较为复杂。（5）斜齿轮传统机构。a.垫片调整方法。通过两薄片齿轮以及宽齿轮的啮合作用，利用两薄片以及斜齿轮的错位通过二者之间的轴向距离获得信息。通过调整垫片的厚度，保障轴向分开距离适宜，错开螺旋线，继而达到消除齿间侧隙的目的。此种方式结构简单便捷，但是在应用过程中要进行反复的调整，合理的测试齿轮的啮合状态与信息，通过反复的调节垫片厚度的方式可以保障其达到规范要求，同时齿侧间隙也无法实现自动补偿。b.轴向压簧调整方式。通过弹簧的轴向力方式实现薄片斜齿轮之间的错位，保障齿侧面可以分别的与宽齿轮齿槽的两个侧面紧密贴合。此种方式可以实现齿侧间隙的自动化补偿，但是其轴向的尺寸相对较大，结构之间缺乏紧凑性。（6）齿轮齿条传动机构。在其传动负载相对较小的时候，可以通过双片薄齿轮错齿的方式进行调整，保障在两片博齿轮的齿侧可以与齿条齿槽两侧相对应，进而达到消除齿侧间隙的效果。在传动负载相对较大的时候，可以通过双齿轮调整方式进行控制。

5 开式齿轮传动的润滑方法

在一些特定的场合中可以实现润滑油的循环回流，要设置油池。开口齿轮的传动润滑方式属于全损耗类型，无论何种类型的全损耗润滑系统，都只是在齿轮的表面存在一层薄层覆盖膜，常常在外界的润滑条件中。在一些新油以及脂补充到齿面的时候，受到齿面压力作用影响而挤出，在受到齿轮回转过程中离心力等不同因素的综合作用影响，其在齿面上仅仅留下了一层薄油膜，综合齿轮磨合等作用的影响，润滑油要具有高粘度、高稠度、强粘附性的特征，这样才可以保障油膜可以连续的保持在相同的齿轮表面之上。

6 结束语

开口齿轮传动机构设计方式过程中要综合各种因素系统分析，了解主要影响因素，综合不同技术手段与计算方式，全面分析，综合安装要求、功能特征合理的计算各项参数信息，重视开口齿轮传动机构设计方式与要素，在科学手段支持之下，合理设计。同时，要综合开口齿轮容易受到损耗与外界因素侵蚀的特征，重视齿轮的润滑管理，在根本上提升齿轮的整体性能指标，进而为各项工作开展奠定基础。

参考文献：

[1]宋龙，贾志欣，徐孝坤.基于知识工程的曲柄压力机齿轮传动机构参数化技术研究[J].锻压技术，2016，41（9）：152-157.

[2]叶秉良，易卫明，俞高红.不完全非圆齿轮传动钵苗移栽机构缓冲装置研究[J].农业机械学报，2017（03）：74-80.

[3]孙金风，何红秀，陈胜.行星齿轮传动机构虚拟样机仿真研究[J].机械，2017（4）.