齿轮箱设计与检测上.ppt

齒輪箱設計與檢測(上) 指導老師:林宗賢 班級:夜四技自控四甲 學生:謝政 前 言 齒輪箱結構的簡化增加傳遞效率及降低製造成本，選擇適當的軸承及排列方式可確保運轉精度及使用壽命，優化的齒輪參數減低齒輪嚙合的動力損失，正確的齒輪修形方式減低受載變形及製造誤差產生的嚙合衝擊，建立一套能達到高效率、低噪音、體積小、質量輕、製造方便及成本較低的齒輪箱設計標準流程。 齒輪箱設計流程 齒輪箱總體設計 齒輪箱的配置種類很多，不同使用場所， 齒輪箱配置型式及結構也不同， 設計上依照齒輪箱減速比的要求， 訂定減速級數、減速比及齒輪傳動型式 。 齒輪箱之速比與級數於不同的應用場所有其建議及規範，以風力發電齒輪箱而言： 三級圓柱型齒輪傳動推薦傳動速比為40至400之間； 一級行星齒輪與二級圓柱型齒輪傳動推薦傳動速比為20至80之間； 二級行星齒輪與一級圓柱型齒輪傳動推薦傳動速比為60至400之間 ， 但需要注意級數越多相對的動力損失也就越大。 齒輪傳動型式以圓柱齒輪傳動、行星齒輪傳動 或是混合兩者的傳動方式最常見 軸承選擇與配置 如圖3所示，圓錐滾柱直徑小及寬度大，能承受較高的負載，且錐體、外圈與滾子的幾何特性，能使滾子自動對心，保證旋轉軸的運轉精度及使用壽命，加上圓錐滾柱軸承接觸線長及選用合適的錐角，不僅能提升軸與齒輪的剛性，還能降低齒輪噪音。 齒輪於嚙合時會產生軸向負載， 有螺旋角的齒輪，必須安裝成對的斜角接觸齒輪或圓錐滾子軸承 。 安裝的方式可分為 O型排列與X型排列如圖4及圖5所示 齒輪設計 齒輪幾何主要由五個基本參數決定： 模數、齒數、壓力角、螺旋角及轉位係數 進而分析嚙合情況，及根據使用狀況 與齒輪材質計算出齒輪強度 齒輪設計第一步為進行齒輪參數優化 齒輪參數經過優化過後， 可以大大降低動力損失， 且其各項強度不低於未優化前， 甚至高於未優化前的設計， 結果如表1所示。 最後並且整理出下列參數優化的方向： 1. 模數降低會減少齒根強度。 2. 接觸率降低會減少齒面接觸強度。 3. 齒根導角儘可能增大。 4. 增加面寬及壓力角。 5. 增加螺旋角以達到足夠的縱向接觸率。 6. 高滑動速度時齒面需要修形， 能使齒輪負載變化較為平緩。 齒輪修形 齒輪彈性變形修形： 由傳遞動力時，所有受力零件皆會產生彈性變形， 如齒輪、箱體及軸承。 利用齒輪修形技術， 可減少受載變形及製造誤差產生的嚙合衝擊， 改善齒面潤滑情況及得到較均勻的負載， 大大提升齒輪性能及壽命 。 齒廓彈性修形： 修形方法的考量上需考慮運用狀況 現有的齒廓修形可下列分為三種： 1.小輪齒頂修形、 2.大小齒輪齒頂修形 3.小齒輪齒頂及齒根皆修形 1.小輪齒頂修形法 此修形方式僅對小輪齒頂修薄， 大輪齒頂僅作導角不修薄， 如圖7所示，此種方式加工較簡單， 適用於齒輪切線速度小於100m/s的情況， 其修形量與齒輪大小相關， 其修形建議值量如表2所示。 2. 大、小齒輪齒頂修形法 此種修形方式大、小輪齒頂均修薄， 如圖8所示，適用於齒輪切線速度大於 100m/s及功率大於2000kW的情況， 其修形量與齒輪大小相關， 其修形建議值量如表3所示。 3. 小齒輪齒頂及齒根修形法 此修形方式僅對小輪齒頂及齒根修形， 大輪不修形，如圖9所示， 適用於各種使用狀況， 其修形建議值量如表4所示。 參考資料 1. Bernd-Robert Honh, Klaus Michaelis andAlber Wimmer,“Low Loss Gears,”Gear Techology, June 2007. 2. 張永源、曾瑞堂，「風力發電機增速齒輪箱之設計與認證」，機械工業雜誌，2006年5月。 3. 朱孝祿主編，「齒輪傳動設計手冊」，化學工業出版社，2005年1月。 4. Klingelnberg, Application Manager andPreset Program Handbook. * * 軸承主要用於固定旋轉軸的位置 一般會根據旋轉軸的精度要求與運用場所來 選擇軸承等級與安裝方式、排列方式 選擇時需要特別考慮軸承負載情況、熱膨脹 及間隙調整等問題。 *