变位齿轮在燃气表中的应用

　　本文以英国索恩依美公司的U3表为例, 主要介绍齿轮在燃气表中的应用。U3表计数窗口中共有3个定位轴, 其中2个轴上的齿轮齿数不变(驱动轮ZA和塔轮ZB),只有调节轮轴上的变位齿轮Z的齿数在变换。设计要求燃气表调节准确度在- 9%~+6%范围内, 依据GB/T6968-1997《膜式煤气表》国家标准的要求: A级表准确度要求在±2%范围以内, B级表准确度要求在±1.5%范围以内。为了达到以上标准, 设计时采用12种变位齿轮来调整准确度误差, 以达到设计要求。12种变位齿轮的齿数比分别为:

　　设计上要求在顶盖(如图1所示)调节轮轴(Ⅱ)上装配一种变位齿轮, 且要求其分别能与中间轴(Ⅰ)上的一个齿驱动齿轮(ZA=50, 如图2所示)和指示轮轴(Ⅲ)上的齿轮(ZB=35, 如图3所示)相啮合。根据设计要求, 第1组齿轮参数分别为: ZA=50、Z1=41、Z2=40、Z3=39, 模数m=0.5mm, 压力角α=20°。第2组齿轮参数分别为: ZB=35、Z4=27、Z5=28, 模数m=0.6mm, 压力角α=20°。如果第1组中的3个齿轮都采用标准齿轮, 则它们的中心距分别为:

　　1.ZA=50与Z1=41啮合时的中心距为:

　　3.在设计中要求(Ⅰ)轴和(Ⅱ)轴两轴中心距为:

　　A0=22.3mm

　　显然, 通过对中心距的三步计算(1、2、3), 得出的结论是3个中心距尺寸不相等。所以, 两个标准齿轮装在同一轴上是不能满足两轴中心距不变的设计要求的。为了使两个标准齿轮装在同一轴上, 而又要能分别得到正确啮合, 则必须采用变位齿轮。

　　变位齿轮是一种非标准齿轮, 它的加工原理与标准齿轮相同。用齿条型刀具滚切齿轮时, 当齿条刀的中线与齿轮坯的分度圆相切时(如图4、图5所示), 刀具的中线和轮坯的分度圆之间的距离称为变位量, 用xm表示,x称为变位系数。当刀具离开轮坯中心时(如图4所示),x取正值(称为正变位); 反之(如图5所示),x取负值(称为负变位)。齿轮经变位后, 其齿形与标准齿轮同属一条渐开线, 但其应用的区段却不同( 如图6所示)。利用这一特点, 通过选择变位系数x, 可以得到有利的渐开线区段,使齿轮传动性能得到改善。应用变位齿轮可用于配凑中心距, 避免根切, 提高齿面接触强度和齿根弯曲强度.

　　在图4和图5中, 分别出现了正变位值(+xm) 和负变位值(- xm), 那么如何得到正、负变位值? 还以U3表的一对变位齿轮举两例说明:

　　1.已知: 未变位时两轴中心距为A0=22.3mm, Z=50,

　　Z1=41, 模数m=0.5mm, 压力角α=20°

　　求: 正变位值(+xm)。

　　解: (1)变位后的中心距