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先进制造
新型高性能非对称齿轮传动系统新技术及其产业化应用


一、项目成熟阶段:生长期

二、项目来源:国家自然科学基金

三、概况

    任何设备都必须包括传动机械部分,设备的工作性能、使用寿命、能源消耗、振动噪声在很大程度上取决于传动机械的质量,齿轮传动性能和质量直接影响整机产品的技术经济指标。目前,齿轮传动正向着承载能力大、振动噪声小、体积小、重量轻、节能高效等趋势发展。新型高性能非对称齿轮传动系统的设计是对现行齿轮设计技术的重大革新和突破,它能有效地提高齿轮传动系统的综合承载能力、改善齿面润滑状况、减小齿轮的重量和尺寸、降低齿轮的振动和噪声,这对高速和重载齿轮以及航空、航天、船舶、汽车、机械和仪表制造等各个工业部门的机械传动设备具有十分重要的工程应用价值。

四、技术特点

    现在最常用的齿形是20°压力角的渐开线齿廓齿形,当增大压力角时会显著提高齿根弯曲强度和齿面接触强度。但是如果在齿轮两侧压力角同时增大,会使得轮齿齿顶变薄,加载时容易断齿,降低了轮齿的抗冲击性能。综合大、小压力角两种研究结果,设计出在工作齿面使用一个大压力角,在非工作齿面使用一个小压力角,这样既可以充分发挥大压力角的优点,又可以尽力避开其缺点,是一种非常有效的提高轮齿性能和综合承载能力的方法,这与航空齿轮通常选择大压力角的设计趋势是相吻合的。新型高性能非对称齿轮传动系统能有效地提高齿轮传动系统的综合承载能力、改善齿面润滑状况、减小齿轮的重量和尺寸、降低齿轮的振动和噪声。如在相同载荷作用下,新型高性能齿轮传动系统比相同模数、齿数的传统齿轮能有效地降低齿根弯曲应力约35%,降低齿面接触应力约20%。

五、专利和进展情况

    发表论文14篇,其中EI论文9篇、ISTP论文5篇,申请专利1项。新型高性能非对称齿轮已在挖掘机传动系统、打印机传动系统等方面展开应用,切实提高了设备的使用速度、载荷以及使用寿命。

六、市场分析

    新型高性能非对称齿轮可应用于硬齿面齿轮减速器、行星齿轮减速器、高速硬齿面渐开线齿轮箱、冶金专用齿轮箱、齿轮泵等齿轮产品,在汽轮机、制氧机、高炉鼓风机、各类冶金设备、海洋平台、起重机、皮带输送机、搅拌机、磨煤机、耦合器等大型设备的传动装置上可进行广泛的应用。

七、合作方式:合作开发