侯新平

（廣州數(shù)控設(shè)備有限公司，廣東 廣州510535）

1 格里森錐齒輪零件加工的過程控制

在零件加工過程中，對格里森錐齒輪嚙合噪聲的控制除了要確保齒形幾何參數(shù)正確外，還要注意格里森錐齒輪坯料按照圖紙正確加工的精度、加工工藝的合理性及對加工過程中齒形的調(diào)整。

1.1 注意格里森錐齒輪坯料按照圖紙正確加工的精度

在齒輪齒形加工以前的工序，最主要的是要保證齒輪頂錐角、輪冠距、安裝距的精度。在設(shè)計格里森錐齒輪加工的工裝時，在結(jié)構(gòu)允許的情況下，最好是用安裝的基準作為工裝的定位基準，便于在加工過程中直接測量，不產(chǎn)生累積誤差，從而提高格里森錐齒形輪冠距的精度；如果遇到因為結(jié)構(gòu)的需要不能直接用安裝基準定位時，就要將定位基準、安裝基準和測量基準之間進行尺寸鏈換算，從而獲得理想的加工齒形。

1.2 確保加工工藝的合理性

格里森錐齒輪最后加工完成后，要保證格里森錐齒形的回轉(zhuǎn)中心線和軸承中心線的同軸度及齒輪裝配后的安裝精度。所以，要根據(jù)材料、熱處理方式的不同選擇正確的加工工藝。建議加工過程中最好以中心孔為基準，如果軸中心是空的，就要想辦法制作工藝堵頭，也有可能要做工藝臺等，在粗精加工不同工序里，最好增加對研中心孔，熱處理前后也要對研中心孔，這樣方能為后序加工提供精確的基準。

1.3 注意對加工過程中齒形的調(diào)整

在加工格里森錐齒形時，首先要對齒輪做著色檢查，即把紅丹均勻涂在2個格里森的凸面和凹面，讓2個格里森錐齒輪安裝在工裝上，做嚙合傳動，根據(jù)嚙合的著色情況對機床加工的齒形參數(shù)進行調(diào)整。根據(jù)經(jīng)驗，格里森錐齒輪著色嚙合區(qū)大致情況為：在齒高方向上，嚙合著色區(qū)在中間稍偏上較理想；在齒長方向上，嚙合著色區(qū)在中間稍偏向小端比較理想。因為格里森錐齒輪在負荷工作時，根據(jù)實際受力情況，齒形變形趨勢是向大端方向。

嚙合情況如下：（1）按齒高方向分，一種是著色嚙合區(qū)在齒根附近，另一種是著色嚙合區(qū)在齒頂附近。這種情況下調(diào)節(jié)水平輪位的參數(shù)就可以解決。（2）按齒長方向分，一種是著色嚙合區(qū)在小端附近，另一種是著色嚙合區(qū)在大端附近。這種情況下調(diào)節(jié)搖臺角的參數(shù)就可以解決。（3）按齒面嚙合情況分，一種是著色嚙合區(qū)一端靠近小端齒頂，另一端靠近大端齒根；另一種情況是著色嚙合區(qū)一端靠近小端齒根，另一端靠近大端齒頂。這種情況下調(diào)節(jié)滾動比就可以解決。

2 格里森錐齒輪裝配完成后的安裝精度控制

格里森錐齒輪在安裝的時候要科學安排裝配工藝，那么在設(shè)計的時候就要考慮格里森錐齒輪的裝配工藝。根報筆者多年的工作經(jīng)驗，讓一對格里森錐齒輪精確嚙合，也就將是一對格里森錐齒輪的輪冠距安裝準確，噪音達到理想的分貝，格里森錐齒輪加工是一方面，更主要的還是其裝配方法。建議格里森錐齒輪的2個方向最好都是可調(diào)整的，也就是在格里森錐齒輪的2個方向上都要設(shè)計調(diào)整墊片或者別的調(diào)整裝置。根據(jù)裝配的情況先裝配1個格里森錐齒輪，裝配的尺寸位置要根據(jù)格里森錐齒輪嚙合間隙和輪冠距定，這個格里森錐齒輪的安裝只是初步安裝，不一定是最佳位置，最佳位置是要安裝第2個格里森錐齒輪，調(diào)整好嚙合間隙。在嚙合過程中，通過檢查這對格里森錐齒輪的嚙合痕跡來確定裝配的理想位置（也可采用著色檢查來確定）：在齒高方向上，嚙合著色區(qū)宜稍偏向頂圓的方向；在齒長方向，嚙合著色區(qū)在中間稍偏向小端比較理想。在不斷的裝配檢測過程中，也可以用分貝儀檢測噪音的大小，大致確定正確的位置。根據(jù)筆者的經(jīng)驗，如大端模數(shù)1.5，小齒輪齒數(shù)31，大齒輪齒數(shù)40，軸交角為90°，噪音大致在70 d B以下比較合適。當然模數(shù)不一樣，齒數(shù)不一樣，噪音分貝的標準也不可能一樣，這要在實際的工作中進行總結(jié)。

3 格里森錐齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性控制

格里森錐齒輪在結(jié)構(gòu)設(shè)計上的優(yōu)點主要有以下幾方面：齒形冠輪上的齒形線是圓弧型的；承載能力高，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲??；對安裝誤差和變形不敏感；軸向力大，且隨轉(zhuǎn)向變化，用于轉(zhuǎn)速n≥1 000 r／min或v≥5 m／s及重載的傳動，適于成批生產(chǎn)；磨齒后可用于高速v≥40～100 m／s。

格里森錐齒輪齒輪副一般采用等頂隙收縮齒，因為齒輪副的頂隙沿齒長保持與大端相等（即一個齒輪的頂錐母線與配對齒輪的根錐母線相平行），頂錐的頂點不與分錐和根錐的頂點重合；增大齒根的圓角半徑，應(yīng)力集中減小，齒根強度提高；增大刀具刀尖的圓角，提高刀具壽命；增加小端齒頂厚度；減少因齒輪錯位而造成小端“咬死”的可能性。

在設(shè)計格里森錐齒輪時就要根據(jù)輸入扭矩和功率確定格里森小錐齒輪的軸直徑、模數(shù)、材料和熱處理方式，根據(jù)傳動比和可能的空間確定格里森小錐齒輪的齒數(shù)、大齒輪的齒數(shù)，從而可以根據(jù)這些參數(shù)計算出所需要格里森錐齒輪的各個參數(shù)。安裝距要根據(jù)結(jié)構(gòu)確定。

格里森錐齒輪的傳動要用軸承做定心，也可能要用軸承定軸向的位置。軸承可以選角軸承，也可選向心球軸承，根據(jù)實際需要來定。一般情況下一對格里森錐齒輪，其中任何1個齒輪都要有2個軸承來支承。從安裝工藝來說，選用2個向心球軸承裝配時會容易些，但裝配后的精度沒有選用角軸承高。選用角軸承，裝配工藝要復(fù)雜一些，因為角軸承要有軸向預(yù)緊，在調(diào)整格里森錐齒輪的軸向嚙合間隙時不好控制，有時候要把預(yù)緊后的角軸承拆下來，重新調(diào)整后還要再裝上角軸承，然后再預(yù)緊。不管是選用角軸承還是向心球軸承，都要計算一下格里森錐齒輪在負載傳動時的最大軸向力，軸承所能承受的軸向力必須比實際需要的大，這樣才能保證格里森錐齒輪傳動機構(gòu)的正確合理性。

4 格里森錐齒輪的機加工精度等級控制

格里森錐齒輪的精度等級越高，相對來說噪聲會越小，但制造成本會越高。試驗研究和使用經(jīng)驗表明，齒面粗糙度影響齒輪抗點蝕能力、抗膠合能力和抗彎強度，也影響齒輪的傳動精度（噪聲和振動），因此設(shè)計者應(yīng)在齒輪零件圖樣上標注出成品狀態(tài)齒面粗糙度的數(shù)值。齒輪精度等級與粗糙度等級之間沒有直接的關(guān)系，但其粗糙度在一定情況下會影響齒輪的精度等級，從而使齒輪嚙合的噪聲增加。

5 結(jié)語

總之，影響格里森錐齒輪嚙合噪聲的因素很多。要根據(jù)設(shè)計的輸入條件合理控制格里森錐齒輪嚙合噪聲的大小，就要在保證尺寸精度和位置精度的前提下，盡量使工藝經(jīng)濟合理，更好地為所設(shè)計的產(chǎn)品服務(wù)。也就是說，在設(shè)計的時候，要結(jié)構(gòu)簡單、原理正確、控制穩(wěn)定可靠，將噪聲控制在設(shè)計要求的范圍內(nèi)，同時也要保證經(jīng)濟節(jié)約。只有在每個環(huán)節(jié)上都把好關(guān)，才能制造出更合理科學的格里森錐齒輪，其噪聲也能得到很好的控制。

［1］機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2004

［2］吳宗澤.機械設(shè)計實用手冊［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2005

［3］成大先.機械設(shè)計手冊［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2008