电机制造业:如何设计出高精度等级的小模数齿轮?

直径节距大于等于20或模数小于等于1.25的齿轮称为小节齿轮或小模数齿轮，这些齿轮的设计有自己的特殊性，小齿距齿轮的制造公差和操作条件比大齿距齿轮相对严格。制造公差包括齿轮公差（齿尖直径、齿径、齿径、齿厚），壳体中心距公差以及允许齿轮轴偏移公差。操作条件包括齿轮壳体和轴在载荷下的挠度，环境温度引起的齿轮传动部件热膨胀或收缩（特别是对于不同材料）以及影响塑料件的湿度范围。

对于给定的齿轮精度等级，与大节距齿轮相比，小节距齿轮相对于齿尺寸的公差要小得多。例如，精度标准AGMA 2000-A88，0.3模数、30齿齿轮的Q8级总单齿齿面公差（aka-TTE）为0.036。但对于3.0模块、30齿齿轮为0.110。齿轮尺寸增加了10倍，而TTE只增加了3倍。另一个例子，根据精度标准ISO 1328-2，中径在20至50毫米之间、模数在0.5至2.0之间的齿轮的8级跳动公差为0.032，齿轮节圆直径和齿径（模数）可以相应地变化2.5倍和4倍，但跳动公差保持不变。这就解释了为什么变速箱壳体中心距的给定公差容易被大节齿轮吸收，不会出现中心距离在其最大值时有小于1的接触比或完全分离的小间距。

不同材料齿轮和壳体的工作温度范围加剧了这一问题，例如，铝外壳内的钢制小节距齿轮可以在环境温度下正常工作，但在高工作温度下，由于外壳膨胀较大，中心距离将增加，小节距齿轮可能分离。当小节距塑料齿轮位于铝壳中时，则会出现相反的问题。在低温下，小节距塑料齿轮变小，可能会分离；在高温下，它们比外壳加速膨胀，可能会卡住。一些齿轮聚合物，如尼龙，对湿度敏感，它们在干燥条件下较小，在高湿度会膨胀。