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專題論述重載齒輪變位系數(shù)的選擇：
變位齒輪的產(chǎn)生
19世紀(jì)末，展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機(jī)床與刀具的相繼出現(xiàn)，使齒輪的加工已具有較完備的手段后，漸開線齒輪更顯示出更巨大的優(yōu)越性。標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)計(jì)算簡單并有互換性，尤其在滾齒加工方法出現(xiàn)以后，這種有點(diǎn)就更加突出。但是在工程設(shè)計(jì)中常常會(huì)遇到需要齒數(shù)很少的齒輪，加工出來以后，發(fā)現(xiàn)它產(chǎn)生了根切或腹切現(xiàn)象，破壞了正確的漸開線齒廓，在運(yùn)動(dòng)中振動(dòng)加劇，噪音增高，而且使齒根強(qiáng)度顯著降低，非常容易斷齒。另外，在各種減速器的設(shè)計(jì)中，中心矩多為標(biāo)準(zhǔn)的。采用標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪就很難保證每對(duì)齒輪的中心矩都與保準(zhǔn)所規(guī)定的要求相符合。為了克服上述標(biāo)準(zhǔn)齒輪的兩個(gè)主要缺點(diǎn)，于是出現(xiàn)了變位齒輪，即在切齒時(shí)只要將切齒工具從正常的嚙合位置稍作移動(dòng)，就能用標(biāo)準(zhǔn)刀具在加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪的機(jī)床上切出相應(yīng)的變位齒輪。歸納起來，變位齒輪有以下幾種功用：
1） 由于傳動(dòng)比和空間的限制，必須采用齒數(shù)很少的齒輪時(shí)，可以消除根切現(xiàn)象，并且可提高齒輪的抗彎強(qiáng)度及使用壽命；
2） 提高齒輪傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度。變位齒輪雖然仍是漸開線齒輪，但齒廓是利用曲率半徑較大的漸開線線段。也就是說，取較大的總變位系數(shù)xc,即嚙合角aw增大可以提高齒輪的接觸強(qiáng)度。根據(jù)計(jì)算和試驗(yàn)，齒輪采用變位的方法可使齒輪傳動(dòng)的承載能力增高20%-25%，甚至更高，而使用壽命則可增長200%或更長；
3） 提高輪齒抗磨損和耐膠合的性能。應(yīng)用適當(dāng)?shù)淖兾环椒梢燥@著的降低嚙合的滑動(dòng)速度和減小滑動(dòng)比，從而提高輪齒抗磨損和耐膠合的性能。此外，如果采用正變位，即利用曲率半徑較大的漸開線線段時(shí)，兩個(gè)相互嚙合的齒面更接近于雷諾方程的推導(dǎo)條件，所以還可以改善齒輪傳動(dòng)的流體力學(xué)性能和潤滑狀態(tài)；
4） 在使用多于需用最小齒數(shù)的齒輪時(shí)，也會(huì)使齒輪的抗彎強(qiáng)度有較大的提高。在模數(shù)不變的情況下，輪齒的抗彎強(qiáng)度隨著齒形系數(shù)YF的增大而增大，而齒形系數(shù)YF 又隨著變位系數(shù)的增大而增加。如果總的變位系數(shù)不變，為了提高某個(gè)齒輪的抗彎強(qiáng)度，還可以在兩個(gè)齒輪之間適當(dāng)分配這一數(shù)值，使抗彎強(qiáng)度較弱的齒輪得到較大的增強(qiáng)，以提高整個(gè)齒輪傳動(dòng)的抗彎強(qiáng)度。在個(gè)別情況下，采用變位可使齒輪的抗彎強(qiáng)度提高一倍以上；
5） 配湊中心矩。在齒數(shù)和模數(shù)已定的前提下，如果嚙合齒輪對(duì)的中心矩不能滿足時(shí)，通過變位可使連個(gè)嚙合的齒輪的中心矩滿足上述要求。這種功能在減速器的設(shè)計(jì)中應(yīng)用最廣泛，因此減速器的中心矩都是標(biāo)準(zhǔn)的；
6） 修復(fù)費(fèi)舊齒輪。增大相互嚙合大齒輪的負(fù)變位系數(shù)并重新制造正變位的小齒輪，即保證了原有中心矩不變，又可滿足原來傳動(dòng)比的要求。尤其在大型開式齒輪傳動(dòng)中應(yīng)用，效益更為顯著，因?yàn)橐粋€(gè)大齒圈有達(dá)50t的，其價(jià)值可達(dá)50-70萬元，甚至更貴重一些。
7） 此外，采用變位還可以增大重合度系數(shù)，加大齒根圈以保證齒輪強(qiáng)度等其他功用。
變位齒輪的優(yōu)點(diǎn)
8） 提高齒輪的接觸強(qiáng)度；
9） 減少吃面磨損和膠合的可能性。兩滑動(dòng)表面的磨損與其摩擦面的材料、正壓力、滑動(dòng)速度、加工精度和潤滑條件等因素有關(guān)。如果材料和加工精度已經(jīng)確定，則吃面的磨損就只與正壓力、滑動(dòng)速度和潤滑條件有關(guān)。采用變?yōu)閲Ш峡梢燥@著地降低齒輪表面的相對(duì)滑動(dòng)速度和正壓力，并且能夠大大地改善潤滑條件；
10） 提高齒輪的抗彎強(qiáng)度；
11） 提高傳動(dòng)效率；
12） 減輕齒輪的重量；
13） 修復(fù)廢舊齒輪；
14） 改造現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)齒輪
變?yōu)橄禂?shù)的選擇
變位齒輪的性能與其變位系數(shù)的選擇正確與否有著極為密切的關(guān)系。在變位齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算中，能夠迅速而正確地選擇變位系數(shù)十分關(guān)鍵，不僅可加快計(jì)算速度，而且還能滿足所要求的嚙合性能指標(biāo)。