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我國研制出新型螺旋齒線圓柱齒輪與加工機床

發布時間:2022-10-11 | 來源:科技日報 | 作者:

  10月6日,從揚州大學機械工程學院獲悉,該校宋愛平教授科研團隊經過持續幾年攻關,成功研制出新型螺旋齒線圓柱齒輪與加工機床,其齒輪齒線為平面螺旋線,加工時間與普通齒輪滾齒加工時間相比可縮短50%~90%,將有效提高生產效率和降低齒輪生產成本。

  

 

  據了解,圓柱齒輪傳動是動力傳動機構中最廣泛應用的一種傳動方式,而目前主流的齒輪成形方法包括滾齒法和插齒法,但是兩種方法存在加工時間長、效率慢的問題,還會使齒輪的不同周向截面分度圓處齒廓壓力角不等,導致齒輪嚙合不平穩,噪聲較大。為此,研發出一種新型圓柱齒輪和加工方法的需求十分緊迫。

  該團隊負責人黃嘉銘介紹,在項目研制初期,市面上并沒有適配的加工機床,需要在現有車床上改造。在加工機床研發方面,該團隊從機床結構設計做起,改進數控系統與伺服電機,自己接線與調試機床控制系統,但是在電路信號處理方面團隊受專業知識限制,只能從電路基本專業知識開始學起,十分消耗精力。最終通過系統地學習專業知識,搭建完成了螺旋齒線圓柱齒輪高效加工機床。

  “為實現對齒輪的連續快速加工,我們團隊經過反復研究,采用旋轉大刀盤。刀盤上依據平面螺旋線布置若干個刀片,平面螺旋線螺距與被加工齒輪齒距相等,刀盤快速旋轉,當旋轉一圈時被加工齒輪旋轉一個齒,旋轉刀盤帶動刀片連續切削齒輪不同齒槽,這樣可以實現對齒輪的連續快速加工。”宋愛平教授說。

  

 

  此新型螺旋齒線圓柱齒輪加工方法的齒輪齒線為平面螺旋線,加工時間與普通齒輪滾齒加工時間相比可縮短50%~90%。根據加工齒輪直徑的大小區分,大直徑齒輪加工時間可縮短90%左右,小直徑齒輪加工時間可縮短60%左右,大大減少齒輪制造時間,降低齒輪生產成本。

  尤其是在不受力狀態下,齒面接觸為點接觸;受力狀態下考慮齒面接觸彈性變形,接觸區間主要分布于一對齒輪的接觸齒面中間60%~90%區域,且輪齒兩端略微懸空,能有效減少輪齒兩端齒根處的彎曲應力,從而提升齒輪承載能力。目前,該團隊已取得相關發明專利10件,發表中文核心論文10篇、SCI1篇。

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