高速渐开线平行轴齿轮的设计及程序开发(2)

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东北大学硕士学位论文第一章绪论

第一章绪论

１．１高速渐开线齿轮设计概述

１．１．１高速渐开线齿轮设计的产生

自１７６５年欧拉（ＬＥＵＬＥＲ）创立渐开线圆柱齿轮以来，迄今已有二百余年的历史。但高速齿轮最早是在十九世纪初期出现的。第一次世界大战时期，由于生产和军事的需要，高速齿轮有了较大的发展。

高速齿轮是指节圆线速度在４０ｍ／ｓ以上的齿轮。１９世纪初期，由于船舶汽轮机取代蒸汽机，需要在汽轮机与螺旋桨之间采用齿轮来减速并传递动力。１８９２年底拉法尔（ＧＤｅｌａｖｅｌ）首先在一台１５马力船舶推进装置上使用了减速齿轮，随后于１８９７年英国派生司（ＧＡ．Ｐａｒｓｏｎｓ）制作了ｌＯ马力透平齿轮试验机组，１９１０年他又安装了一台１０９５马力，转速由１４５０ｒ／ｍｉｎ降为７３ｒ／ｍｉｎ，用于带动螺旋桨的齿轮箱。第一次世界大战后，高速齿轮有了较大的发展［１］／２１。国内高速齿轮的生产制造技术在２０世纪６０年代开始，经过４０多年的发展已取得了很大的进步。

１．１．２高速渐开线齿轮传动的主要用途

高速渐开线齿轮传动主要应用在以下三个方面ｆ１１：

１．透平齿轮传动

透平齿轮具有传递功率大、速度高、制造精度高的特点。透平齿轮需要长期持续平稳运行，噪音低、振动小，其设计寿命在１０万小时以上。

２．冶金、化学、石油工业中拖动用增速齿轮传动

高速齿轮传动在这些部门的用途非常广阔，齿轮的工作特点是载荷较大，圆周速度较高，一般为７０～１２０ｍ／ｓ，个别为１５０－２００ｍ／ｓ甚至更高。

３．船舶主推进系统减速齿轮

船舶采用蒸汽透平、燃气透平和中高速柴油机作为主机时，由于它们的工作转速大多比螺旋桨的转速要高，因而要求采用齿轮传动装置来实现减速。

１．１．３国内高速渐开线齿轮的发展动态

齿轮传动主要是通过轮齿的啮合作用来传递动力及实现增速、减速或换向的．】．

东北大擘硕士学拉论文第一章绪论

第一章绪论

１．１高速渐开线齿轮设计概述

１．１．１高速渐开线齿轮设计的产生

自１７６５年欧拉（ＬＥＵＬＥＲ）创立渐开线圆柱齿轮以来，迄今已有二百余年的历史。但高速齿轮最早是在十九世纪初期出现的。第一次世界大战时期，由于生产和军事的需要，高速齿轮有了较大的发展。

高速齿轮是指节圆线速度在４０ｎｖ＇ｓ以上的齿轮。１９世纪初期，由于船舶汽轮机取代蒸汽机，需要在汽轮机与螺旋桨之间采用齿轮来减速并传递动力。１８９２年底拉法尔（ＧＤｅｌａｖｅｌ）首先在一台１５马力船舶推进装置上使用了减速齿轮，随后于１８９７年英国派生司（ＧＡ．Ｐａｒｓｏｎｓ）制作了ｌＯ马力透平齿轮试验机组，１９１０年他又安装了一台１０９５马力，转速由１４５０ｒ／ｍｉｎ降为７３ｒ／ｍｉｎ，用于带动螺旋桨的齿轮箱。第一次世界太战后，高速齿轮有了较大的发展ｌ”［２１０国内高速齿轮的生产制造技术在２０世纪６０年代开始，经过４０多年的发展已取得了很大的进步。ｌ。１。２高速渐开线齿轮传动的主要用途

高速渐开线齿轮传动主要应用在以下三个方面Ⅲ：

１．透平齿轮传动

透平齿轮具有传递功率大、速度高、制造精度高的特点。透平齿轮需要长期持续平稳运行ｒ噪音低、振动小，其设计寿命在１０万小时以上。

２．冶金、化学、石油工业中拖动用增速齿轮传动

高速齿轮传动在这些部门的用途非常广阔，齿轮的工作特点是载荷较大，周周速度较高，一般为７０～｜２０ｎｇｓ，个别为１５０－－２００ｍ／ｓ甚至更高，

３船舶主推进系统减速齿轮

船舶采用蒸汽透平、燃气透平和中高速柴油机作为主机时，由于它们的工作转速大多比螺旋桨的转速要高，因而要求采用齿轮传动装置来实现减速。

１．１．３国内高速渐开线齿轮的发展动态

齿轮传动主要是通过轮齿的啮合作用来传递动力及实现增速、减速或换向的齿轮传动主要是通过轮齿的啮合作用来传递动力及实现增速、减速或换向的．】．

———＿＿＿●＿－＿＿＿＿＿－＿＿＿＿＿＿＿－＿－－＿●●＿＿————————————————●－————＿－＿－＿＿＿＿－－＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿－＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿－＿——＿＿＿－－＿—＿—————————————————一目的，它广泛应用于透平机械及其他旋转机械中。东北大学硕士学位论文第一章绪论

现代工业生产对齿轮传动提出了越来越高的要求，这些要求主要是高承载能力、高性能、高平稳性、高可靠性、体积小、重照轻。为了达到这些要求，一方面要提高齿轮的加工精度，改善齿轮的材料和热处理方法以提高其机械性能，另一方面则登须有一种适合工程实际应用的齿轮承载能力计算方法。近十年来，齿轮承载能力的计算方法有了重大的进展，国际标准化组织公布了“直齿轮和斜齿轮承载能力计算的基本原则”后，许多国家都先后制定和修改了本国的齿轮承载能力计算标准ｆ３】【“。

八十年代中期，国内的齿轮制造厂家如沈阳鼓风机厂、南京高速齿轮箱厂、郑州机械研究所等三家单位，从美国费城齿轮公司（ＰｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａＧＥＡＲＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ）引进了高速齿轮设计与制造技术。当时引进了ＭＨＳ系列（中高速系列）、ＨＳ系列（高速系列）、ＨＳＳ系列（特高速系列单斜齿）和ＨＳＤ系歹ｌｊ（特高速系列人字齿）。ＨＳ系列变速器的线速度为ｖ＝７６～１２６ｍ／ｓ，速比／＝１～８；ＨＳＳ系列变速器线速度为ｖ＝１２７～１５０ｍ／ｓ，速比ｆ＿ｌ～８Ｅ引。国内厂家经过消化吸收，南京高速齿轮箱厂的齿轮线速度最高达１７６ｍ．／ｓ。沈阳鼓风机厂的高速濒开线齿轮的线速度也已达到１６４ｍ／ｓ，郑州机械研究所齿轮线速度也超过了１３０ｍ／ｓ。

１．１．４国外高速渐开线齿轮传动的发展动态

国外对渐开线齿轮的研究已有二百余年的历史。高速渐开线齿轮设计与制造技术被视为一项尖端技术，它在国外一向是被各先进工业国家的工业机构和军事机构所重视的，并且是各个国家不惜代价，投入大量的人力、物力进行长期研制的一项基础技术。现在高速齿轮最大功率已达１０５ｋｗ，转速达１０５ｒ／ｒａｉｎ，节圆线速度达３００ｍ／ｓ。国外高速齿轮的设计历史比国内早很多，设计技术也比较成熟，加工能力、材料和热处理水平都较国内高出许多ｆ４】。

据与国外多家齿轮制造商的接触，了解到瑞士ＭＡＡＧ公司的齿轮节圆线速度己达２４０ｍ／ｓ，德国ＢＨＳ公司的齿轮节圆线速度已达２２０ｍ／ｓ，日本大阪制锁公司的齿轮节圆线速度已达２１０ｍ／ｓ。

齿轮线速度的提高和负荷的增加对轴承的比压和线速度提出了更高的要求。随着齿轮线速度的提高，要求变速器内的轴承线速度必须提高，以便更好地为高速变速器提供保证，满足高速变速器的设计制造需要。

国外的轴承设计制造多由专业厂家承担，如：沃克沙轴承公司，Ｋｉｎｇｓｂｕｒｙ，［ｎｃ．公司等，这些公司生产制造的轴承比压可达３５ｋｇｆ／ｃｍ２，轴颈线速度可达１００ｍ／ｓ。．’．

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