齒圈
關注創建者：荼靡_5011 創建時間：2021-04-10
齒圈的視頻教程
RecurDyn在齒輪傳動系統中的應用
本次直播將重點介紹RecurDyn在齒輪傳動中的建模關鍵點及應用，包括包括如下幾個案例： 1、某閥門驅動用齒輪齒條傳動機構性能評估 2、某擺線齒輪齒圈傳動初始設計方案性能評估 3、機車牽引齒輪剛柔耦合仿真及聯合PARTICLEWORKS的潤滑仿真分析 4、機器人用精密擺線減速器傳動性能仿真及分析 （1）傳動誤差及回差仿真分析； （2）基于正交試驗方法的零件誤差對傳動誤差及回差影響規律仿真分析
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齒圈的實例教程
⑴用具有一定寬度的帶狀斜齒齒圈取代原來的線狀直齒齒圈，增加了垂直于沖裁方向限制坯料移動的材料尺寸，相當于增大了壓邊量，可提供更大和更可靠的壓邊力，從而可為精沖剪切變形區提供更大的靜水壓應力，對限制坯料在沖裁過程中向剪切區流動有利。
⑵使用帶狀斜齒齒圈后在需要提供同樣的壓邊力時，能縮小齒圈高度，減小壓機對齒圈的壓力，延長了齒圈壓板的壽命。
⑶使用帶狀斜齒齒圈后增強了齒圈的強度，類似于使用斜齒輪代替直齒輪，能達到減小搭邊尺寸的目的，延長了齒圈壓板的壽命。
⑷由于斜齒端部的菱形結構，使得單段斜齒的結構合理，每段斜齒的兩端不易崩裂，強度更好。
設計帶狀斜齒分段齒圈時，采用Abaqus 軟件獲得精沖模具和坯料在精沖過程中的靜水壓應力分布云圖，據此調整并設計帶狀斜齒分段齒圈壓板的斜齒角度、齒圈寬度、帶狀長度和分布等，使得坯料剪切變形區具有最大靜水壓應力。
齒圈壓板的其他問題
⑴齒圈壓板選材。齒圈材料對壽命的影響主要體現在材料的材質、硬度和韌性等方面。齒圈材料硬度要遠大于加工坯料硬度。
⑵齒圈壓板制造。齒圈壓板制造時，平行度、垂直度、同軸度等形位公差，加工工藝、裝配精度等因素都會對齒圈壽命產生影響。
⑶齒圈壓板表面強化。對齒圈壓板進行表面硬化處理，提高其綜合力學性能。除氮碳共滲、離子氮化、滲硼、滲鈮、滲釩、表面鍍硬鉻和電火花強化外，化學氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）已逐步采用，良好的表面強化可提高壽命幾倍到幾十倍。
——摘自《鍛造與沖壓》2019年第4期
展開 齒圈飛輪.盤l是自動擋汽車發動機上的一個重要功能部件，筆者在成功地實現了其結構輕量化的同時，還研發出實現輕量化飛輪.盤l整體閉式溫沖鍛成形和旋壓增厚成形新技術，應用于生產，產生了良好的經濟與社會效益。
功能及結構特點
齒圈飛輪.盤l總成是自動擋汽車發動機的一個重要零部件，自動變速箱的飛輪相對手動變速箱的飛輪較輕較薄，安裝在曲軸后面，外緣上的齒圈用來與起動機嚙合。飛輪用來平順做功行程之間的脈沖振動，并提供慣性以便發動機怠速平穩。
齒圈飛輪.盤l的傳統結構由飛輪.盤l、飛輪齒圈、三角支撐墊、變矩器緊固墊及曲軸法蘭襯墊所組成，如圖1 所示，飛輪.盤l有信號齒，用于傳遞轉速信號，墊片與發動機曲軸聯接，將力矩傳遞到三角支撐墊上，進而傳遞到液力變矩器。部件總體上屬于盤狀回轉體形狀，結構復雜，尺寸精度要求高，制造難度大。
圖1 齒圈飛輪.盤l零件
改進后的結構
柔性飛輪總成由齒圈（盤）、柔性托盤組成，如圖2 所示，齒圈（盤）與柔性托盤鉚接在一起，具有更好的柔性，零件形狀和結構復雜，尺寸精度高，可靠性強。齒盤需要采用半閉式旋壓增厚特種成形工藝。
圖2 改進后的齒圈飛輪托盤零件
整體閉式溫沖鍛成形
工藝方案的確定
該飛輪.盤l屬于高度尺寸不大且壁厚比底厚大1mm 的盤形件，經初步分析，可以采用如下兩種工藝方案：
⑴溫熱反擠壓成形。其工藝流程是下料→加熱→端面整平→反擠壓→底部沖孔→盤形口部車平。
展開 平衡軸驅動齒圈位于曲軸第6平衡塊，平衡軸總成為底置形式，包含兩級齒輪，其中1級齒輪為消隙齒輪，結構如圖3所示。消隙齒輪工作原理是：扭轉彈簧為獨立件，通過中間彈簧產生彈力，使主副齒產生錯齒，消除嚙合側隙，避免由于齒輪側隙產生的敲齒風險。橫/縱置平衡軸系統布置唯一區別為飛輪形式，橫置為DMF（雙質量飛輪），縱置為FTC（液力變矩器飛輪），FTC扭轉慣量約為DMF飛輪的2.6倍。
圖2 平衡軸系統結構布置圖
圖3 1級消隙齒輪結構
通過結構對比（表1），可以推測橫/縱置由于飛輪的變化，可能導致平衡軸齒圈外部激勵的變化，激勵是系統的輸入，是齒輪系統動力學的首要問題，依據齒輪敲擊原理，平衡軸齒輪系統動態激勵源有系統其他因素（發動機轉速波動）對輪齒嚙合所產生的外部激勵和齒輪副輪齒嚙合本身所產生的內部激勵兩種，進而引起齒輪敲擊振動和噪聲，首先可從降低外部激勵著手，優化縱置車型NVH聲品質。
表1 橫縱置車型平衡軸系統結構對比
3
外部激勵分析與優化
3.1 平衡軸驅動齒圈角加速度波動分析
平衡軸齒輪外部激勵來自于曲軸飛輪組上驅動齒圈的轉速波動，驅動齒圈位置扭振在colormap圖中可以表現出兩個共振帶，如圖4所示。由圖可見：縱置第2階共振帶存在于461Hz，較橫置低約50Hz；且齒圈能量整體明顯高于橫置；齒圈6階角加速度在通過共振帶時能量顯著增加，轉速為4558r/min；同時，齒圈8階角加速度在通過共振帶時能量也顯著增加，轉速為3700r/min。
圖4 驅動齒圈位置扭振colormap圖對比
對橫/縱置平衡軸驅動齒圈角加速度進行階次提取，如圖5所示。
展開 結構原理
磁電式輪速傳感器
(1)結構
磁電式輪速傳感器一般由磁感應傳感頭和齒圈組成，傳感頭由永磁鐵、極軸、感應線圈等組成。齒圈是一個運動部件，一般安裝在輪轂上或輪軸上與車輪一起旋轉。輪速傳感頭是一個靜止部件，傳感頭磁極與齒圈的端面有一定間隙。如下圖所示。圖3 磁電式輪速傳感器安裝圖
汽車車輪轉速傳感器通常安裝在車輪處，但在有些車型上則設置在主減速器或變速器中。
極軸根據形狀的不同分為鑿式、柱式、菱形三種類型，如下圖所示。不同形狀的傳感頭相對于齒圈的安裝方式也不同。菱形極軸車速傳感器頭一般徑向垂直于齒圈安裝;鑿式極軸車速傳感器頭軸向相切于齒圈安裝;柱式極軸車速傳感器頭軸向垂直于齒圈安裝。安裝時應牢固，為避免水、灰塵對傳感器工作的影響，在安裝前須將傳感器加注潤滑脂。圖4 磁電式輪速傳感器極軸形狀
(2)原理
磁電式輪速傳感器是由永磁性磁芯和線圈組成。磁力線從磁芯的一極出來，穿過齒圈和空氣，返回到磁芯的另一極。由于傳感器的線圈圈繞在磁芯上，因此，這些磁力線也會穿過線圈。當車輪旋轉時，與車輪同步的齒圈(轉子)隨之旋轉，齒圈上的齒和間隙依次快速經過傳感器的磁場，其結果是改變了磁路的磁阻，從而導致線圈中感應電勢發生變化，產生一定幅值、頻率的電勢脈沖。脈沖的頻率，即每秒鐘產生的脈沖個數，反映了車輪旋轉的快慢，如下圖所示。圖5 磁電式輪速傳感器原理
展開 在結構設計時，通常是讓齒圈壓板給凸模導向，而齒圈壓板本身固定在壓板座上，所以通過安裝在齒圈壓板上的導套與模架的導柱配合，實現齒圈壓板的導向。
常用齒圈壓板的固定與導向結構，如圖1～圖3所示。
圖1結構：齒圈壓板沉入壓板座內，其優點是齒圈壓板厚度不需要額外加大，也不需要額外增加凸模的高度；其缺點是齒圈壓板必須做成帶臺階的形狀，而壓板座也必須做成沉孔形狀，加工比較復雜，制造成本較高。
圖1 齒圈壓板結構1
圖2結構：雖然簡化了壓板座的形狀，但卻增加了齒圈壓板的厚度，進而也徒增了凸模的高度，增加了凸模（凸凹模）失穩風險。
圖2 齒圈壓板結構2
圖3是一種優化結構。它是用一個環將齒圈壓板和壓板座連接起來，環的內部可容納下凸模固定板，不額外增加齒圈壓板和凸模的高度，同時也簡化了二者的制造工藝。
圖3 齒圈壓板優化結構
用鋼球固定凸模（或凸凹模）
凸模（或凸凹模）的固定方式，以掛臺、螺釘最為常用。掛臺方式適用于外形為圓形的凸模，螺釘方式適用于有足夠面積鉆螺釘孔的凸模。
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齒圈的最新內容
利用高精度工裝保證位置精度，行星架與內齒圈同軸度誤差±0.02mm內。
4.檢測貫穿全程
加工中實時檢測，及時調整。成品通過振動、加載等試驗，綜合評估傳動精度等性能，確保各項指標達標。
該塊被另一個剛性表面（移動模具）變形，該表面以無限小的速度移動，使工件的最終形狀成為齒圈具有完整的模具填充。
當 96% 的網格失真時，初始分析會因網格失真過大而發散達到總載荷 （TIME = 0.96）。
使用非線性自適應區域技術應用初始重新分區，并重新劃分整個工件。分析繼續使用新的網格并收斂完成，但網格嚴重扭曲。
模型介紹：
在本文中，將導入一個行星齒輪組，它包含太陽輪、齒圈和安裝在行星架上的行星齒輪。本次建模過程主要使用Detailed類型的單列深溝球軸承，其內圈固定在太陽輪的軸上，外圈和太陽輪進行連接。施加驅動到太陽輪軸承上，這樣軸承將會傳遞傳遞運動給太陽輪，并進一步傳遞到軸上，通過這種軸承連接關系，模擬齒輪間的交互及其動態行為。
主要生產用于海上風電、高速軌道交通等行業的行星銷軸、行星齒輪、太陽輪、內齒圈、扭力臂、齒輪箱端蓋等高精零部件。將實現大型海上風電關鍵部件全工序生產，響應客戶“一站式”交付需求，高度契合國家碳達峰、碳中和發展戰略。
基于matlab的圓柱齒輪傳動的幾何規劃、兩級斜齒輪傳動優化設計、螺旋起重器設計計算、蝸桿傳動優化設計(蝸輪齒圈體積最小)結構設計計算。用于機械結構中零件的優化分析。程序已調通，可直接運行。
圖1 漸加速型雙螺桿三維模型
1.2 漸加速型螺桿加速原理及齒輪設計參數
加速原理：行星輪系分別由太陽輪、行星輪、齒圈、行星架構成，其中太陽輪固定不動，齒圈與螺桿內壁固定，行星架通過中心軸與前一段螺桿連接獲取轉速使齒圈加速旋轉，使得后一段螺桿轉速相對于前一段螺桿轉速增加，從而實現漸加速。加速輸送段和加速混合段行星輪系如圖2所示，齒輪設計參數見表1。
這使我們能夠清楚地看到行星輪和齒圈的相互作用下的齒圈變形模式，以及齒圈變形后的接觸力的變化。所看到的齒圈三角形變形是行星系統的典型變形模式，它會顯著影響行星輪和齒圈之間的動力學過程以及由此產生的接觸模式。齒輪系統動力學過程中的這種變化對傳動系統的功率密度具有顯著影響。
齒圈變形會導致嚙合關系發生變化。這反過來又會影響系統內的動態載荷、平移速度和摩擦力，如以下視頻所示。
由圖可見：縱置第2階共振帶存在于461Hz，較橫置低約50Hz；且齒圈能量整體明顯高于橫置；齒圈6階角加速度在通過共振帶時能量顯著增加，轉速為4558r/min；同時，齒圈8階角加速度在通過共振帶時能量也顯著增加，轉速為3700r/min。
圖4 驅動齒圈位置扭振colormap圖對比
對橫/縱置平衡軸驅動齒圈角加速度進行階次提取，如圖5所示。
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本文所
選取的實例模型如圖1所示，主要包含內齒圈、齒輪軸、月牙隔板、泵殼等部件。
8.齒式聯軸器
齒式聯軸器是有齒數相同的內齒圈和帶外齒的凸緣半聯軸器等零件組成。外齒分為直齒和鼓形齒兩種，所謂鼓形齒即為將外齒制作成球面，球面中心在齒輪軸線上，齒側間隙較一般齒輪大，鼓形齒聯軸器可允許較大的角位移（相對直齒聯軸器），可改善齒的接觸條件，提高傳遞轉矩的能力，延長使用壽命。訪問米思米官網https://www.misumi.com.cn/瀏覽更多機械設備知識
