國(guó)內(nèi)齒輪研究現(xiàn)狀及問(wèn)題研究*
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2015-04-29 09:42
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齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用最為廣泛的機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)裝置，盡管在3000多年前已經(jīng)出現(xiàn)齒輪，但至今仍然是眾多機(jī)電產(chǎn)品的核心部件。目前齒輪的分度圓直徑可從50m 到百米以上，齒數(shù)從1到數(shù)千齒；齒輪傳動(dòng)功率達(dá)125000kW，圓周速度達(dá)300m/s，轉(zhuǎn)速達(dá)100000r/min，重載齒輪的壽命達(dá)30年以上；齒輪減速箱傳動(dòng)比達(dá)38851677，效率達(dá)99.5%，箱內(nèi)溫度可達(dá)538℃。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局及中國(guó)齒輪專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù)，全球齒輪行業(yè)的總體規(guī)?；痉€(wěn)定在每年1000億美元以上。
我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，工業(yè)高速發(fā)展，很多技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展也突飛猛進(jìn)，相當(dāng)一部分已達(dá)世界前列。在齒輪傳動(dòng)方面，也取得重大進(jìn)展，已經(jīng)成為世界齒輪制造大國(guó)。2009—2011年我國(guó)齒輪工業(yè)產(chǎn)值分別為781.85億、946.35億、1233億元人民幣，行業(yè)增長(zhǎng)較為平穩(wěn)。至2011年，全國(guó)有1600多家齒輪加工和齒輪箱裝配制造企業(yè)，年產(chǎn)2000萬(wàn)元以上的企業(yè)有903家。但高端齒輪產(chǎn)品卻與世界先進(jìn)水平還有較大差距，特別在振動(dòng)噪聲和疲勞壽命方面，制約了我國(guó)高端機(jī)電產(chǎn)品的發(fā)展，如高端汽車(chē)自動(dòng)變速器、直升飛機(jī)傳動(dòng)裝置等。從2007年到2011年，我國(guó)進(jìn)口的高端齒輪產(chǎn)品從49.61億美元增加到109.88億美元。
漸開(kāi)線齒輪的發(fā)展可以追溯到17 世紀(jì)末期。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如傳動(dòng)平穩(wěn)、制造容易、互換性好、易于變位、對(duì)制造與裝配誤差不敏感等，是目前應(yīng)用最廣泛的齒輪。但它也有一些缺點(diǎn)，如強(qiáng)
度較低、最小齒數(shù)大使體積較大等，因而不能滿足高速重載和小型化等方面的需要。人們長(zhǎng)期希望能夠設(shè)計(jì)制造出性能更好的齒輪，如20 世紀(jì)50 年代發(fā)明了圓弧齒輪等，但都由于自身的局限，只能局
部替代漸開(kāi)線齒輪，遠(yuǎn)未達(dá)到人們的期望。
近年來(lái)，由于科技水平的高速發(fā)展，一些學(xué)科不斷涌現(xiàn)新的方法和技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)的發(fā)展，給齒輪研究帶來(lái)了新的活力和新的途徑，使一些以往只能想象的內(nèi)容可以成為現(xiàn)實(shí)。很多專(zhuān)家學(xué)者在涉及齒輪的各個(gè)領(lǐng)域都做了大量工作，如對(duì)新齒形、新結(jié)構(gòu)、新理論、新材料、新工藝、新產(chǎn)品等方面的研究與應(yīng)用，取得了很多成果，本文則選取齒形與齒輪結(jié)構(gòu)、新理論在齒輪研究中的應(yīng)用、計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用三部分做了一些梳理，以便為進(jìn)一步研究提供參考。
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