提升齒輪驅動壽命的強度匹配方法

驅動副的設計常常出現驅動原件的壽命不相等。通過驅動元件的強度匹配，可優化此問題，從而提升齒輪驅動壽命。從嚙合原理出發，通過改變通常的設計參數，使得蝸桿副設計既能滿足驅動比及強度的要求，又能體現結構緊湊型，同時提升驅動零件的嚙合強度匹配。研究了兩種參數修正方案：變模數及同時變壓力角的方法，以及單一變齒厚的方法。實踐證明了兩種方法的可行性和有效性。

  隨著刀具設計與制造水平的提升，機械設備加工能力的發展，以及程序化計算軟件的應用于推廣，按照設計的傳統理念逐漸發生改變。在機械驅動中，常常存在驅動嚙合副中的一方發生早起磨損，導致驅動失效。因此，驅動副的設計不僅要滿足驅動比的要求，也應同時滿足強度相近、結構緊湊等要求，以利驅動副壽命的大化。

  針對諸如齒輪等驅動副的強度設計，外有大量研究。傳統的方法基于實驗與解析法，這些年有限元法得到較采用，并深入研究了各種因素對強度的影響。如，在箱體尺寸限定條件下，對強度的設計可以通過改變壓力角機模數，調整扁位系數，或者改變材料雞熱處理的方式，達到提驅動強度設計母的。

  本文中介紹了通過驅動元件的強度匹配去提升齒輪驅動壽命的兩種方法：一種在銅蝸桿與蝸桿的嚙合驅動中，通過改變模數并同時修正壓力角，來提蝸輪的強度；另一種是塑料齒輪與金屬蝸桿的嚙合驅動中，采用增大塑料齒輪齒厚而減薄蝸桿的齒厚來蝸桿副嚙合強度的匹配性。

  1.0 變模數及變壓力角設計；

  2.0 變齒厚設計；

  2.1 塑料齒輪非化設計；

  2.2 塑膠蝸輪與金屬蝸桿的強度匹配；

  結論：在中心距不變的前提下，也就是箱體的外形結構不變，增大銅蝸輪的模數及壓力角，相應減小蝸桿模數和壓力角，蝸桿副的嚙合強度明顯提。此外，塑料齒輪的齒厚增大，減薄蝸桿齒厚同樣增加了塑料齒輪與金屬蝸桿的使用壽命，這種方法不增加塑料齒輪的成本，適用于大批量生產。采用本文中我們所述方案，所研發的蝸桿副在越野汽車腳踏自動收落架減速器得到了應用，使用效果良好。

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