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    发展格局 简介 十二五时期是中国齿轮行业发展的黄金期,未来十年,齿轮行业应加快朝由大变强的目标迈进,调结构、上水平是重要任务,也是行业亟待扭转的关键问题。十二五是我国经济社会发展极其关键而特殊的时期,也是全球政治经济格局必将发生重大变化的时期,在新的历史起点上的齿轮行业必须要把握四个变革。 博弈 特别值得注意的是,少数国家挑起的贸易保护主义,有可能引发全球范围内的贸易保护。经济全球化和贸易保护主义正处于博弈阶段,但总体趋势是经济全球化。同时,后金融危机时代,人民币面临着升值的巨大压力。这意味着进出口格局将产生新的变化,更多的国际产品将进入中国与国产品牌直接竞争。我国齿轮企业必须要在竞争中走向成熟。未来的竞争格局将是集团化趋势明显,行业集中度提高;国际大企业重心转移,纷纷加大对中国等新兴市场的投入,国内竞争国际化加剧;国外企业越来越重视中国元素,未来将专门研发针对中国市场的产品。 技术变革 应采取有效措施,用信息技术改造提升齿轮行业,改变我国齿轮产品档次低和经济效益不高的状况。如使用自动化、智能化设备,降低成本和能源消耗;推动计算机集成制造系统等在齿轮行业的应用,形成强大的先进装备制造体系等。 大势所趋 截止到2012年底,齿轮行业年销售收入约1600亿元,生产企业1000余家,规模以上企业约400余家,从业人员约30万人,是基础零部件行业规模最大的分行业。经过20多年的不懈努力,我国已经成为齿轮强国。 “十二五”期间我国齿轮行业面临调整振兴、由大变强的历史发展机遇,国内外市场竞争加剧,国内深层次矛盾不可避免地会影响行业前进步伐,但推动行业技术进步创新发展的基本力量不可逆转,全行业在转型升级的进程中将以年均30%左右的增速实现稳定发展。 预计至“十二五”期末,行业收入有望突破2600亿元。报告通过齿轮行业下游需求潜力,进一步说明行业发展前景看好。 随着全球一体化的到来,关联度越来越高的产业需要面对越来越多的共同课题,需要建立广泛的合作。而这种合作已不再仅是提供产品这么简单。将从源头上打破产业之间壁垒,以行业需求为导向成为产业之间融合发展的新趋势。为达成通过产业融合推动技术创新的目的,行业间应从技术、标准和法规、信息服务与软科学研究、品牌推广等方面全方位合作,合理利用双方的资源,进行前瞻性产品的设计与开发,确保我国自主创新技术的适用性和领先性。 变革 低碳化已成为制造业发展的主题。随着越来越多的国家做出低碳化承诺,节能减排将是企业下一步技术发展的方向。行业也应抓住低碳经济的机遇,提前介入混合动力、燃料电池、电机电子等新能源技术的研究;进一步挖掘传统能源的潜力,大力发展再制造等技术,推动产业实现绿色发展、循环发展。 术语 轮齿(齿)──齿轮上的每一个用于啮合的凸起部分。一般说来,这些凸起部分呈辐射状排列。配对齿轮上轮齿互相接触,导致齿轮的持续啮合运转。 齿槽──齿轮上两相邻轮齿之间的空间。 齿轮 端面──在圆柱齿轮或圆柱蜗杆上垂直于齿轮或蜗杆轴线的平面。 法面──在齿轮上,法面指的是垂直于轮齿齿线的平面。 齿顶圆──齿顶端所在的圆。 齿根圆──槽底所在的圆。 基圆──形成渐开线的发生线在其上作纯滚动的圆。 分度圆──在端面内计算齿轮几何尺寸的基准圆,对于直齿轮,在分度圆上模数和压力角均为标准值。 齿面──轮齿上位于齿顶圆柱面和齿根圆柱面之间的侧表面。 齿廓──齿面被一指定曲面(对圆柱齿轮是平面)所截的截线。 齿线──齿面与分度圆柱面的交线。 端面齿距pt──相邻两齿同侧端面齿廓之间的分度圆弧长。 模数m──齿距除以圆周率π所得到的商,以毫米计。 径节p──模数的倒数,以英寸计。 齿厚s──在端面上一个轮齿两侧齿廓之间的分度圆弧长。 槽宽e──在端面上一个齿槽的两侧齿廓之间的分度圆弧长。 齿顶高hɑ──齿顶圆与分度圆之间的径向距离。 齿根高hf──分度圆与齿根圆之间的径向距离。 全齿高h──齿顶圆与齿根圆之间的径向距离。 齿宽b──轮齿沿轴向的尺寸。 端面压力角ɑt── 过端面齿廓与分度圆的交点的径向线与过该点的齿廓切线所夹的锐角。 基准齿条(Standard Rack):只基圆之尺寸,齿形,全齿高,齿冠高及齿厚等尺寸均合乎标准正齿轮规格之齿条,依其标准齿轮规格所切削出来之齿条称为基准齿条. 基准节圆(Standard Pitch Circle):用来决定齿轮各部尺寸基准圆.为 齿数x模数 基准节线(Standard Pitch Line):齿条上一条特定节线或沿此线测定之齿厚,为节距二分之一. 作用节圆(Action Pitch Circle):一对正齿轮咬合作用时,各有一相切做滚动圆. 基准节距(Standard Pitch):以选定标准节距做基准者,与基准齿条节距相等. 节圆(Pitch Circle):两齿轮连心线上咬合接触点各齿轮上留下轨迹称为节圆. 节径(Pitch Diameter):节圆直径. 有效齿高(Working Depth):一对正齿轮齿冠高和.又称工作齿高. 齿冠高(Addendum):齿顶圆与节圆半径差. 齿隙(Backlash):两齿咬合时,齿面与齿面间隙. 齿顶隙(Clearance):两齿咬合时,一齿轮齿顶圆与另一齿轮底间空隙. 节点(Pitch Point):一对齿轮咬合与节圆相切点. 节距(Pitch):相邻两齿间相对应点弧线距离. 法向节距(Normal Pitch):渐开线齿轮沿特定断面同一垂线所测节距. 传动比():相啮合两齿轮的转速之比,齿轮的转速与齿数成反比,一般以n1、n2表示两啮合齿数的转速 齿数Z 闭式齿轮传动一般转速较高,为了提高传动的平稳性,减小冲击振 螺旋伞齿轮 动,以齿数多一些为好,小齿轮的齿数可取为z1=20~40。开式(半开式)齿轮传动,由于轮齿主要为磨损失效,为使齿轮不致过小,故小齿轮不宜选用过多的齿数,一般可取z1=17~20。 螺旋角 β > 0为左旋; β < 0为右旋 齿距 pn=ptcosβ(下标n和t分别表示法向和端面的标记) 模数 模数是指相邻两轮齿同侧齿廓间的齿距p与圆周率π的比值(m=p/π),以毫米为单位。模数是模数制轮齿的一个最基本参数,直齿、斜齿和圆锥齿齿轮的模数皆可参考标准模数系列表(GB/T 1357-1987)。 mn=mtcosβ m=p/ π 齿轮的分度圆是设计、计算齿轮各部分尺寸的基准,而齿轮分度圆的周长=πd=z p 模数m是决定齿轮尺寸的一个基本参数。齿数相同的齿轮模数大,则其尺寸也大。 压力角 α rb=rcosα=1/2mzcosα 在两齿轮节圆相切点P处,两齿廓曲线的公法线(即齿廓的受力方向)与两节圆的公切线(即P点处的瞬时运动方向)所夹的锐角称为压力角,也称啮合角。对单个齿轮即为齿形角。标准齿轮的压力角一般为20”。在某些场合也有采用α=14.5° 、15° 、22.50°及25°等情况。 分度圆直径 d=m*z 中心距 a=1/2*m(z1+z2) 正确啮合条件 m1=m2,α1=α2,β1=β2 为使齿轮免于根切,对于α=20o的标准直尺圆柱齿轮,应取z1≥17。Z2=u·z1。 齿顶高系数和顶隙系数 —h*a 、C* 两齿轮啮合时,总是一个齿轮的齿顶进入另一个齿轮的齿根,为了防止热膨胀顶死和具有储成润滑油的空间,要求齿根高大于齿顶高。为 此引入了齿顶高系数和顶隙系数。 正常齿:h*a =1; C*=0.25 短齿:h*a =0.8; C*=0.3 型号 按规格或尺寸大小分类,齿轮型号分为标准和非标准两种; 按国内外计量单位不同,齿轮型号分为公制和英制两种。 公制齿轮型号 国内主要采用公制/模数(M/m),齿轮模数=分度圆直径÷齿数=齿轮外径÷(齿数+2)。 公制齿轮主要型号有:M0.4 M0.5 M0.6 M0.7 M0.75 M0.8 M0.9 M1 M1.25 M1.5 M1.75 M2 M2.25 M2.5 M2.75 M3 M3.5 M4 M4.5 M5 M5.5 M6 M7 M8 M9 M10 M12 M14 M15 M16 M18 M20 M22 M24 M25 M26 M28 M30 英制齿轮型号 DP齿轮是欧美等国采用的英制齿轮(径节齿轮),是指每一英寸分度圆直径上的齿数,该值越大齿越小。径节 DP=z/D (z —齿数,D—分度圆直径,英寸),以径节DP单位为 (1/in)。它与公制的换算关系为 m=25.4/DP,也就是说它和我们常用的模数是一样的。 英制齿轮主要型号有:DP1 DP1.25 DP1.5 DP1.75 DP2 DP2.25 DP2.5 DP2.75 DP3 DP4 DP4.5 DP5 DP6 DP7 DP8 DP9 DP10 DP12 DP14 DP16 加工方式 渐开线齿轮加工方法有2大类,一个是仿形法,用成型铣刀铣出齿轮的齿槽,是“模仿形状”的。另一个是范成法(展成法)。 (1)滚齿机滚齿:可以加工8模数以下的斜齿 (2)铣床铣齿:可以加工直齿条 (3)插床插齿:可以加工内齿 (4)冷打机打齿:可以无屑加工 (5)刨齿机刨齿:可以加工16模数大齿轮 (6)精密铸齿:可以大批量加工廉价小齿轮 (7)磨齿机磨齿:可以加工精密母机上的齿轮 (8)压铸机铸齿:多数加工有色金属齿轮 (9)剃齿机:是一种齿轮精加工用的金属切削机床 失效形式 1、齿面磨损 对于开式齿轮传动或含有不清洁的润滑油的闭式齿轮传动,由于啮合齿面间的相对滑动,使一些较硬的磨粒进入了摩擦表面,从而使齿廓改变,侧隙加大,以至于齿轮过度减薄导致齿断。一般情况下,只有在润滑油中夹杂磨粒时,才会在运行中引起齿面磨粒磨损。 2、齿面胶合 对于高速重载的齿轮传动中,因齿面间的摩擦力较大,相对速度大,致使啮合区温度过高,一旦润滑条件不良,齿面间的油膜便会消失,使得两轮齿的金属表面直接接触,从而发生相互粘结。当两齿面继续相对运动时,较硬的齿面将较软的齿面上的部分材料沿滑动方向撕下而形成沟纹。 3、疲劳点蚀 相互啮合的两轮齿接触时,齿面间的作用力和反作用力使两工作表面上产生接触应力,由于啮合点的位置是变化的,且齿轮做的是周期性的运动,所以接触应力是按脉动循环变化的。齿面长时间在这种交变接触应力作用下,在齿面的刀痕处会出现小的裂纹,随着时间的推移,这种裂纹逐渐在表层横向扩展,裂纹形成环状后,使轮齿的表面产生微小面积的剥落而形成一些疲劳浅坑。 4、轮齿折断 在运行工程中承受载荷的齿轮,如同悬臂梁,其根部受到脉冲的周期性应力超过齿轮材料的疲劳极限时,会在根部产生裂纹,并逐步扩展,当剩余部分无法承受传动载荷时就会发生断齿现象。齿轮由于工作中严重的冲击、偏载以及材质不均匀也可能引起断齿。 5、齿面塑性变形 在冲击载荷或重载下,齿面易产生局部的塑性变形,从而使渐开线齿廓的曲面发生变形。 润滑特点 一对减速机齿轮的运动是通过一对一对的齿面啮合运动来完成的,一对叻合齿面的相对运动又包含滚动和滑动,对于传递动力的齿轮,要研究齿轮的受力和变形.需要应用力学知识,齿轮两齿面之间有润滑油,又涉及流体力学的知识.如果研究润带剂与齿轮表面相互作用生成的表面膜,需要物理、化学方面的知识。因此,在有润滑剂的条件下,要真实全面地反映齿轮传动的运动学和动力学问题都必须考虑润滑剂的存在。计人润滑剂的齿轮设计,是更加全面和完善的齿轮设计。 生产企业 齿轮工业主要由三类企业组成:车辆齿轮传动制造企业,工业齿轮传动制造企业与齿轮专用装备制造企业。其中,车辆齿轮一枝独秀,其市场份额达到60%;工业齿轮由工业通用、专用、特种齿轮构成,其市场份额分别为18%、12%、8%;齿轮装备这一块只占市场份额的2%。
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