Spiralgear til højrevinklede højredrev

Spiralgear bruges i mekaniske systemer til at overføre drejningsmoment. Koniske gear er en særlig type spiralgear. Det består af to gear, der er i indgreb med hinanden. Begge gear er forbundet med et leje. De to gear skal være i indgrebsjustering, så den negative kraft presser dem sammen. Hvis der opstår aksialt slør i lejet, vil indgrebet ikke have noget slør. Desuden er spiralgearets design baseret på geometriske tandformer.

Ligninger for spiralgear

Divergensteorien kræver, at tandhjulets og tandhjulets stigningskegleradier er skæve i forskellige retninger. Dette gøres ved at øge hældningen på den konvekse overflade af tandhjulets tand og mindske hældningen på den konkave overflade af tandhjulets tand. Tandhjulet er et ringformet hjul med en central boring og en flerhed af tværgående akser, der er forskudt fra spiraltændernes akse.
Spiralformede koniske tandhjul har en spiralformet tandflanke. Spiralen er i overensstemmelse med skærekurven. Spiralvinklen b er lig med stigningskeglens genatrixelement. Den gennemsnitlige spiralvinkel bm er vinklen mellem genatrixelementet og tandflanken. Ligningerne i tabel 2 er specifikke for Spread Blade- og Single Side-tandhjulene fra Gleason.
Tandflankeligningen for et logaritmisk spiralformet konisk tandhjul er udledt ved hjælp af tandflankernes dannelsesmekanisme. Den tangentielle kontaktkraft og den normale trykvinkel for det logaritmiske spiralformede koniske tandhjul blev fundet til at være henholdsvis omkring tyve grader og 35 grader. Disse to typer bevægelsesligninger blev brugt til at løse de problemer, der opstår ved bestemmelse af transmissionens stationære tilstand. Selvom teorien om logaritmisk spiralformet konisk tandhjulsindgreb stadig er i sin vorden, giver den et godt udgangspunkt for at forstå, hvordan det fungerer.
Denne geometri har mange forskellige løsninger. De to vigtigste er dog defineret af rodvinklen på tandhjulet og tandhjulet samt diameteren på spiraltandhjulet. Sidstnævnte er vanskelig at begrænse. En 3D-skitse af en konisk tand bruges som reference. Radierne af tandafstandsprofilen er defineret af endepunktsbegrænsninger placeret på de nederste hjørner af tandafstanden. Derefter bestemmes tandhjulets radier af vinklen.
Kegleafstanden Am for et spiralformet tandhjul er også kendt som tandgeometrien. Kegleafstanden skal korrelere med de forskellige sektioner af skærebanen. Kegleafstandsområdet Am skal kunne korrelere med flankernes trykvinkel. Basisradierne for et konisk tandhjul behøver ikke at blive defineret, men denne geometri bør tages i betragtning, hvis konisk tandhjul ikke har en hypoidforskydning. Når man udvikler tandgeometrien for et spiralformet konisk tandhjul, er det første skridt at konvertere terminologien til pinion i stedet for gear.
Det normale system er mere bekvemt til fremstilling af spiralformede tandhjul. Derudover skal spiralformede tandhjul have samme spiralvinkel. De modsatte spiralformede tandhjul skal være i indgreb med hinanden. Ligeledes kræver de profilforskudte skruehjul mere kompleks indgreb. Dette tandhjulspar kan fremstilles på samme måde som et cylindrisk tandhjul. Yderligere er beregningerne for indgrebet af spiralformede tandhjul præsenteret i tabel 7-1.

Design af spiralformede koniske gear

Et foreslået design af spiralformede koniske tandhjul anvender en funktion-til-form-kortlægningsmetode til at bestemme tandoverfladegeometrien. Denne solide model testes derefter med en overfladeafvigelsesmetode for at afgøre, om den er nøjagtig. Sammenlignet med andre retvinklede tandhjulstyper er spiralformede koniske tandhjul mere effektive og kompakte. CZPT Gear Company-gear overholder AGMA-standarder. Et spiralformet konisk tandhjulssæt af højere kvalitet opnår 99%-effektivitet.
Et geometrisk indgrebspar baseret på geometriske elementer foreslås og analyseres for spiralformede koniske tandhjul. Denne tilgang kan give høj kontaktstyrke og er ufølsom over for akselvinkelforskydning. Geometriske elementer af spiralformede koniske tandhjul modelleres og diskuteres. Kontaktmønstre undersøges, såvel som effekten af ​​forskydning på belastningskapaciteten. Derudover fremstilles en prototype af designet, og der udføres rulletests for at verificere dens nøjagtighed.
De tre grundelementer i et spiralformet konisk tandhjul er tandhjulsparret, indgangs- og udgangsakslerne og hjælpeflanken. Indgangs- og udgangsakslerne er vridningsbelastede, tandhjulsparret er vridningsstivt, og systemets elasticitet er lille. Disse faktorer gør spiralformede koniske tandhjul ideelle til indgrebsslag. For at forbedre indgrebsslag udvikles en matematisk model ved hjælp af værktøjsparametrene og de indledende maskinindstillinger.
I de senere år er der sket adskillige fremskridt inden for fremstillingsteknologi for at producere højtydende spiralformede koniske tandhjul. Forskere som Ding et al. optimerede maskinindstillingerne og skærebladsprofilerne for at eliminere kontakt med tandkanten, og resultatet var et præcist og stort spiralformet konisk tandhjul. Faktisk bruges denne proces stadig i dag til fremstilling af spiralformede koniske tandhjul. Hvis du er interesseret i denne teknologi, bør du læse videre!
Designet af spiralformede koniske tandhjul er komplekst og indviklet og kræver ekspert maskinarbejderes færdigheder. Spiralformede koniske tandhjul er den nyeste teknologi til at overføre kraft fra et system til et andet. Selvom spiralformede koniske tandhjul engang var vanskelige at fremstille, er de nu almindelige og meget udbredte i mange anvendelser. Faktisk er spiralformede koniske tandhjul guldstandarden for retvinklet kraftoverførsel. Mens konventionelle koniske tandhjulsmaskiner kan bruges til at fremstille spiralformede koniske tandhjul, er det meget komplekst at producere dobbelte koniske tandhjul. Det dobbelte spiralformede koniske tandhjulssæt kan ikke bearbejdes med traditionelle koniske tandhjulsmaskiner. Derfor er der blevet udviklet nye fremstillingsmetoder. En additiv fremstillingsmetode blev brugt til at skabe en prototype til et dobbelt spiralformet konisk tandhjulssæt, og fremstillingen af ​​et multiakset CNC-maskincenter vil følge.
Spiralformede koniske tandhjul er kritiske komponenter i helikoptere og kraftværker inden for luftfart. Deres holdbarhed, udholdenhed og indgrebsevne er afgørende for sikkerheden. Mange forskere har vendt sig mod spiralformede koniske tandhjul for at løse disse problemer. En udfordring er at reducere støj, forbedre transmissionseffektiviteten og øge deres udholdenhed. Af denne grund kan spiralformede koniske tandhjul være mindre i diameter end ligeformede koniske tandhjul. Hvis du er interesseret i spiralformede koniske tandhjul, kan du læse denne artikel.

Begrænsninger for geometrisk opnåede tandformer

De geometrisk opnåede tandformer for et spiralgear kan beregnes ud fra et ikke-lineært programmeringsproblem. Tandmetoden Z er den lineære forskydningsfejl langs kontaktnormalen. Den kan beregnes ved hjælp af formlen givet i ligning (23) med et par yderligere parametre. Resultatet er dog ikke nøjagtigt for små belastninger, fordi signal-støj-forholdet for tøjningssignalet er lille.
Geometrisk opnåede tandformer kan føre til linje- og punktkontakttandformer. De har dog deres begrænsninger, når tandlegemerne invaderer den geometrisk opnåede tandform. Dette kaldes interferens af tandprofiler. Selvom denne begrænsning kan overvindes ved flere andre metoder, er de geometrisk opnåede tandformer begrænset af tændernes indgreb og styrke. De kan kun bruges, når tandhjulets indgreb er tilstrækkeligt, og den relative bevægelse er tilstrækkelig.
Under målingen af ​​tandprofilen vil den relative position mellem tandhjulet og LTS'en konstant ændre sig. Sensorens monteringsflade skal være parallel med rotationsaksen. Sensorens faktiske orientering kan afvige fra dette ideal. Dette kan skyldes geometriske tolerancer for tandhjulets akselstøtte og platformen. Denne effekt er dog minimal og er ikke et alvorligt problem. Det er derfor muligt at opnå de geometrisk opnåede tandformer af spiralhjulet uden at gennemgå dyre eksperimentelle procedurer.
Måleprocessen for geometrisk opnåede tandformer på et spiralformet tandhjul er baseret på en ideel evolventprofil genereret ud fra de optiske målinger af den ene ende af tandhjulet. Denne profil antages at være næsten perfekt baseret på den generelle orientering af LTS'en og rotationsaksen. Der er små afvigelser i hældnings- og drejningsvinklerne. Nedre og øvre grænser bestemmes som henholdsvis -10 og -10 grader.
Tandformen på et spiralgear er afledt af erstatningsfortanding. Tandformen på et spiralgear er dog stadig underlagt forskellige begrænsninger. Ud over tandformen påvirker stigningsdiameteren også vinkelsløret. Værdierne af disse to parametre varierer for hvert tandhjul i et indgreb. De er relateret til udvekslingsforholdet. Når dette er forstået, er det muligt at skabe et tandhjul med en tilsvarende tandform.
Da længden og den tværgående basisstigning på et spiralformet tandhjul er den samme, er spiralvinklen for hver profil ens. Dette er afgørende for indgrebet. En ufuldkommen basisstigning resulterer i en ujævn lastfordeling mellem tandhjulets tænder, hvilket fører til højere belastninger end nominel i nogle tænder. Dette fører til amplitudemodulerede vibrationer og støj. Derudover kan grænsepunktet for rodfileten og evolventen reduceres eller eliminere kontakt før spidsdiameteren.

redaktør af CX 2023-11-09