齿轮传动等磨损措施探讨

齿轮传动是用来传递运动和动力，转变运动形式和运动速度的机械式传动机构，由于齿轮传动可以传递空间任意两轴间的运动，而且传动准确可靠、效率高，所以广泛应用于各种煤矿机械的减速器和变速箱中。

齿轮磨损是指啮合过程中，因轮齿表面摩擦而导致材料逐渐消失和迁移的过程。齿轮传动啮合过程中，由于两轮齿廓在接触点处的线速度不同，齿廓之间必将产生相对滑动，在正压力的作用下，使两齿轮的齿廓受到磨损。因为相对滑动速度的大小是随接触点的位置不同而改变的，所以齿廓上各部分受到的磨损也不-样，齿廓上各处的磨损程度可用滑动系数来衡量。

滑动系数是滑动弧与齿廓所走过的弧长之比值的极限，其绝对值是衡量齿廓磨损程度的重要标志之- 。

1 齿轮传动滑动系数分析计算式中：U Uz 分别表示主、从动齿轮齿廓上 K点的滑动系数； 、 ：分别表示主、从动齿轮齿数。

从式中可以看出，U u2 随接触点 K在实际啮合线 丑 B 上的位置变化而变化，且不同点处的≠ ，并且两齿轮啮合次数也不同，所以导致相啮合的两齿轮磨损程度也不相同。

图中0 、0：分别表示两齿轮的回转中心； 、(J：分别表示主、从动齿轮的角速度；r 、r 分别表示主、从. 动齿轮的分度圆半径；r 、r 分别表示主、从动齿轮的基圆半径；r 、ra2分别表示主、从动齿轮的齿顶圆半径；Ⅳ。Ⅳ2为理论啮合线长度；B：B 为实际啮合线长度；C为啮合节点； 为分度圆压力角； 为啮合 -角。

经推导滑动系数的计算公式为：50图 1 齿轮啮合传动图2 滑动系数变化曲线图2为zl18、 230、m3和 20。的机床收稿日期 ：2013-03.18作者简介 ：韩 勇(1974-)，男 ，山西武乡人，助理工程师 ，从事煤矿机电技术管理工作。

× ，- 上 ll韩 勇等：齿轮传动等磨损措施探讨 第22卷第5期变速箱中，-对正常齿标准直齿圆柱齿轮传动的滑动系数变化曲线。

，432lN图3 滑动系数变化曲线图3为 l25、 295、m10和 Ot20。时，正常齿标准直齿圆柱齿轮传动的滑动系数变化曲线。

由图2和图3可以看出，相啮合的两齿廓在 ，点接触(两齿廓进入啮合的瞬时)时，U 达到最大值U ，U2此时为最小值 。两齿廓在 B 点接触(两齿廓退出啮合的瞬时)时， 达到最大值 ，此时为最小值 。两轮齿齿根部分磨损程度的差别可以用 与 绝对值的比值 来表示。

IⅣ l令 I I，经计算，图2中的 约为4.88， lu2lIal也就是说，z 18齿的齿轮齿根部分的磨损程度是z 30齿的齿轮的4.88倍。图3中 约为 10.26，所以说，z 25齿的齿轮齿根部分 的磨损程度是z 95齿的齿轮的 1O.26倍。相啮合的两齿轮，小齿轮啮合次数多，齿根厚度小，滑动系数也远大于大齿轮，将导致小齿轮齿根部分过度磨损，过早失效，将使齿轮传动寿命缩短。

2 近似等磨损措施探讨由式(1)、图2和图3可以看出，U U。 R 7v。

- 1，所 以要减小 U ，就得减小 B：Ⅳ2，增大D 2V1日：Ⅳ ，也就是说，要使进入啮合瞬时的接触点 B：远离 Ⅳ点而靠近 Ⅳ2点。从图 1可以看出，在传动中心距不变的情况下，当逐渐减小大齿轮 2齿顶圆半径 时，进入啮合瞬时的接触点 曰：也将会逐渐远离Ⅳ 点而靠近 Ⅳ2点，使得 ：Ⅳ2逐渐减小，而 Ⅳ逐渐增大， 随之减小， 值越来越接近于 1，实现相啮合两齿轮齿根部分近似等磨损。但是当 点逐渐靠近 Ⅳ2点时，实际啮合线长度 日 就会相应变短，减小了齿轮传动的重合度，可见大齿轮2齿顶圆半径 rⅡ2的减少值受到重合度大小的限制。

本文采用 VB.NET进行编程，计算出在保证传动中心距不变和重合度不小于 1.2，并且使 U 和近似相等或尽量接近的大齿轮 2的齿顶圆半径减少值 e，以使相啮合两齿轮齿根部分近似等磨损。

同时对AutoCAD进行二次开发，在 AutoCAD中绘制出近似等磨损的滑动系数变化曲线。

18、z230、m3和 20。的机床变速箱中-对正常齿标准直齿圆柱齿轮传动，在保证重合度约等于 1.2的前提条件下，经编程计算得到当Z 30齿的大齿轮齿顶圆半径减少值 e1.54 mm时，滑动系数变化曲线如图4，经计算 0.914，两齿轮齿根部分近似等磨损。

啮合线 长度/ram图4 近似等磨损滑动系数变化曲线同理， 25、 295、m10和 20。的-对正常齿标准直齿圆柱齿轮传动，在保证重合度约等于 1.2的前提条件下，经编程计算得到当 95齿的大齿轮齿顶圆半径减少值 e5.89 mm时，滑动系数变化曲线如图5，经计算 2.18，两齿轮齿根部分磨损程度接近很多。

U432lN图5 近似等磨损滑动系数变化曲线实际生产中，将大齿轮的齿顶圆柱进行加工，使加工后的大齿轮齿顶圆直径减小为 d。-2e，这样即可达到使相啮合两齿轮近似等磨损或者磨损程度尽量接近的目的。

3 结 语文章探讨的是通过减小大齿轮的齿顶圆直径，使得进入啮合瞬时的接触点 远离 Ⅳ。点而靠近Ⅳ2点，达到减小 U 的目的，从而实现相啮合两齿轮近似或接近等磨损，延长齿轮传动使用寿命的目的。但是这种措施会缩短实际啮合线长度 ： ，降低齿轮传动的重合度，所以要验算齿顶圆直径减小以后的齿轮传动重合度，确保重合度大于 1.2。