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通訊員 沈鈺焜 張平 科技日報記者 過國忠
10月6日，記者從揚州大學(xué)機械工程學(xué)院獲悉，該校宋愛平教授科研團隊經(jīng)過持續(xù)幾年攻關(guān)，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(chǎn)效率和降低齒輪生產(chǎn)成本。
據(jù)了解，圓柱齒輪傳動是動力傳動機構(gòu)中最廣泛應(yīng)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(dǎo)致齒輪嚙合不平穩(wěn)，噪聲較大。為此，研發(fā)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(zé)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(xiàn)有車床上改造。在加工機床研發(fā)方面，該團隊從機床結(jié)構(gòu)設(shè)計做起，改進數(shù)控系統(tǒng)與伺服電機，自己接線與調(diào)試機床控制系統(tǒng)，但是在電路信號處理方面團隊受專業(yè)知識限制，只能從電路基本專業(yè)知識開始學(xué)起，十分消耗精力。最終通過系統(tǒng)地學(xué)習(xí)專業(yè)知識，搭建完成了螺旋齒線圓柱齒輪高效加工機床。
“為實現(xiàn)對齒輪的連續(xù)快速加工，我們團隊經(jīng)過反復(fù)研究，采用旋轉(zhuǎn)大刀盤。刀盤上依據(jù)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(zhuǎn)，當旋轉(zhuǎn)一圈時被加工齒輪旋轉(zhuǎn)一個齒，旋轉(zhuǎn)刀盤帶動刀片連續(xù)切削齒輪不同齒槽，這樣可以實現(xiàn)對齒輪的連續(xù)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(jù)加工齒輪直徑的大小區(qū)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(chǎn)成本。
尤其是在不受力狀態(tài)下，齒面接觸為點接觸；受力狀態(tài)下考慮齒面接觸彈性變形，接觸區(qū)間主要分布于一對齒輪的接觸齒面中間60%~90%區(qū)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(yīng)力，從而提升齒輪承載能力。目前，該團隊已取得相關(guān)發(fā)明專利10件，發(fā)表中文核心論文10篇、SCI1篇。
（受訪者供圖）
關(guān)鍵詞： 圓柱齒輪
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