齒輪傳動(dòng)的設計經(jīng)常伴隨著(zhù)縮短傳動(dòng)元件使用壽命的現象。然而，通過(guò)匹配傳動(dòng)元件的強度可以有效地解決這個(gè)問(wèn)題，從而提高齒輪的傳動(dòng)壽命。從齒輪嚙合機理的角度出發(fā),經(jīng)過(guò)對標準的設計參數的更改,使得蝸桿設計不僅可以滿(mǎn)足傳動(dòng)比和強度的要求,而且反映了緊湊的結構,同時(shí)實(shí)現了傳動(dòng)部分的嚙合強度匹配。本文首先簡(jiǎn)要闡述了齒輪動(dòng)態(tài)特性,再此基礎上研究了兩種齒輪參數的修正方法,即改變模量和同時(shí)改變壓力角和單一齒輪改變齒厚的兩種方法。 

隨著(zhù)工具設計和制造水平的提高和程序化軟件的應用和普及，傳統的標準設計理念逐漸被淘汰。在機械傳動(dòng)中，齒輪的初始嚙合會(huì )因硬度不同而引起磨損，長(cháng)期磨損會(huì )導致動(dòng)能失效。因此，在對驅動(dòng)裝置進(jìn)行重新設計時(shí)，應考慮傳動(dòng)比、強度、嚙合結構等要求，以使變速箱的動(dòng)能傳遞最大化。國內外有很多關(guān)于齒輪強度的設計，實(shí)驗和分析法是較為傳統的齒輪強度設計方法。近些年，有限元法深入剖析了各種對齒輪強度磨損的影響。

例如，在盒子尺寸限定的情況下，通過(guò)壓力角和模量的改變就可以調整變位系數，以達到提高傳遞強度的目的。本文介紹了經(jīng)過(guò)驅動(dòng)元件的耐久度來(lái)提高齒輪傳動(dòng)壽命方法：首先是通過(guò)改變模數來(lái)提高蝸輪的耐久性；其次是采用增大塑料齒輪齒厚而減薄蝸桿的齒厚來(lái)保證嚙合強度的匹配性，以保證是塑料齒輪與金屬蝸桿的有效嚙合傳動(dòng)。 

齒輪的動(dòng)態(tài)特性

齒輪的動(dòng)態(tài)特性有齒輪的固定性、動(dòng)態(tài)性、動(dòng)態(tài)參數等三大特性。 

（1）固有特性  齒輪的固定性指的是驅動(dòng)系統的固有的傳動(dòng)頻率和模式，齒輪的固定特性是齒輪系統的動(dòng)態(tài)特性重要的組成部分之一。其主要特點(diǎn)對齒輪系統的固定傳動(dòng)頻率與模式通過(guò)參數方法進(jìn)行研究的一種方式。通過(guò)有限元法計算齒輪和箱體結構的固有頻率和模式。運用對齒輪系統的靈敏度、動(dòng)態(tài)優(yōu)化設計來(lái)研究齒輪系統的結構、幾何、傳動(dòng)規律、模式等參數， 并對其進(jìn)行相應的改進(jìn)，提高傳動(dòng)系統的固有特性。 

（2）動(dòng)態(tài)響應  齒輪系統在動(dòng)態(tài)作用下的動(dòng)態(tài)響應是齒輪系統動(dòng)力學(xué)研究的主要部分，包括齒輪的在傳動(dòng)過(guò)程中的嚙合以及零部件的動(dòng)態(tài)響應等。研究齒的動(dòng)態(tài)嚙合力主要是了解齒輪動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的機理、尺寸、性質(zhì)等。齒輪的驅動(dòng)系統是一個(gè)參數激勵的傳動(dòng)系統，與其它機械振動(dòng)系統不同的是齒輪驅動(dòng)系統具有動(dòng)態(tài)穩定性問(wèn)題。通過(guò)對齒輪傳動(dòng)系統的動(dòng)態(tài)穩定性問(wèn)題進(jìn)行分析，找出其影響穩定性的關(guān)鍵原因所在，為齒輪傳動(dòng)系統的相關(guān)設計提供參考。 

（3）動(dòng)態(tài)系統參數  齒輪動(dòng)態(tài)系統參數主要是進(jìn)行對齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中各種動(dòng)態(tài)性能的研究，是研究齒輪系統動(dòng)性能對齒輪傳動(dòng)的影響。通過(guò)對行星齒輪傳動(dòng)系統動(dòng)力學(xué)靈敏度分析，定量各種齒輪系統靈敏度參數以對齒輪在系統在傳動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)進(jìn)行優(yōu)化設計。

可變模量和可變壓力角設計

當傳動(dòng)箱內齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中嚙合時(shí)，進(jìn)入嚙 合區域內的各個(gè)齒輪要滿(mǎn)足其嚙合條件。齒輪的交 替嚙合是最為正確的結合方式，必須使嚙合線(xiàn)上的 兩個(gè)相近齒輪在嚙合線(xiàn)基圓距離相等，兩個(gè)齒廓嚙合線(xiàn)與齒距相等，即：

Pb1 = Pb2     （1）

上式中，Pb1與 Pb2 代表齒輪的基圓齒距。 

將 Pb1＝πmicosai 帶入式一可得：πm1cosa1=πm2cosa2 （2） 

由于齒輪強度在設計中，模數和壓力角參數都是標準值，所以公式二要滿(mǎn)足 m1 = m2、a1 ＝ a2.由于齒輪強度在設計中，模數和壓力角參數都是標準值，所以公式二要滿(mǎn)足。因此，通常的接合條件是：主驅動(dòng)輪模量和壓力角相等。但從式二中可以看出，只要兩對齒輪基線(xiàn)一致就可以正常嚙合。而對于蝸輪傳動(dòng)來(lái)講，其主要材料是銅合金，而鋼是蝸桿的主要材料，因此要進(jìn)行淬火。在使用過(guò)程中由于蝸桿硬度較高，早期會(huì )對渦輪產(chǎn)生磨損。如果綜將蝸桿、渦輪的強度系數綜合考慮，早期的磨損問(wèn)題便可以得到解決。即通過(guò)式二可知，這樣不僅增加了蝸桿壓力角和模數使得蝸輪強度增加，而且在降低蝸桿強度同時(shí)減少了蝸桿與渦輪的初期磨損。根據式一、式二，齒輪強度設計過(guò)程中同時(shí)增加模量與壓力角來(lái)進(jìn)一步提高強度系數。 

變齒厚設計

塑料齒輪非標準化設計 標準化的齒輪模量和壓力角制造在我國工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現。而且，在兩個(gè)齒輪嚙合條件相匹配的情況下，滿(mǎn)足等式方程就能實(shí)現齒輪的正確嚙合。由于塑料齒輪由模具成型，沒(méi)有機加工的難易問(wèn)題，可以設計成非標準的塑料齒輪，這種設計好處在于：cosa函數在（0，π/2）區間內，余弦函數是遞減函數，即a越大cosa越小。假設m1和a1取非標準值，如m1=1，a1= 20°此時(shí)，可以設計出非標配套的齒輪，而且其值比原先的參數較大，齒輪強度的提升對于齒輪副來(lái)講作用也非常明顯。鑒于此，塑料齒輪的強度設計范圍可以更加廣闊，其實(shí)用性以及使用價(jià)值都得到提升。 

結 語(yǔ)

在傳動(dòng)箱結構相似、中心距離相等的情況下，增加了銅蝸桿模數與壓力角可增強齒輪強度，顯著(zhù)提升蝸桿臂的嚙合強度。

其次，銅渦輪齒厚增大，減薄蝸桿齒厚，這大大的提升了塑料齒輪和金屬蝸桿的使用年限，且陳本較低，適合批量生產(chǎn)。采用本文介紹的方法，開(kāi)發(fā)的蝸輪在越野車(chē)以及踏板自動(dòng)起落架減速機上得到應用，使用效果良好。

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