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通訊員 沈鈺焜 張平 科技日報記者 過國忠
10月6日，記者從揚州大學機械工程學院獲悉，該校宋愛平教授科研團隊經過持續幾年攻關，成功研制出新型螺旋齒線圓柱齒輪與加工機床，其齒輪齒線為平面螺旋線，加工時間與普通齒輪滾齒加工時間相比可縮短50%~90%，將有效提高生產效率和降低齒輪生產成本。
據了解，圓柱齒輪傳動是動力傳動機構中最廣泛應用的一種傳動方式，而目前主流的齒輪成形方法包括滾齒法和插齒法，但是兩種方法存在加工時間長、效率慢的問題，還會使齒輪的不同周向截面分度圓處齒廓壓力角不等，導致齒輪嚙合不平穩，噪聲較大。為此，研發出一種新型圓柱齒輪和加工方法的需求十分緊迫。
該團隊負責人黃嘉銘介紹，在項目研制初期，市面上并沒有適配的加工機床，需要在現有車床上改造。在加工機床研發方面，該團隊從機床結構設計做起，改進數控系統與伺服電機，自己接線與調試機床控制系統，但是在電路信號處理方面團隊受專業知識限制，只能從電路基本專業知識開始學起，十分消耗精力。最終通過系統地學習專業知識，搭建完成了螺旋齒線圓柱齒輪高效加工機床。
“為實現對齒輪的連續快速加工，我們團隊經過反復研究，采用旋轉大刀盤。刀盤上依據平面螺旋線布置若干個刀片，平面螺旋線螺距與被加工齒輪齒距相等，刀盤快速旋轉，當旋轉一圈時被加工齒輪旋轉一個齒，旋轉刀盤帶動刀片連續切削齒輪不同齒槽，這樣可以實現對齒輪的連續快速加工。”宋愛平教授說。
此新型螺旋齒線圓柱齒輪加工方法的齒輪齒線為平面螺旋線，加工時間與普通齒輪滾齒加工時間相比可縮短50%~90%。根據加工齒輪直徑的大小區分，大直徑齒輪加工時間可縮短90%左右，小直徑齒輪加工時間可縮短60%左右，大大減少齒輪制造時間，降低齒輪生產成本。
尤其是在不受力狀態下，齒面接觸為點接觸；受力狀態下考慮齒面接觸彈性變形，接觸區間主要分布于一對齒輪的接觸齒面中間60%~90%區域，且輪齒兩端略微懸空，能有效減少輪齒兩端齒根處的彎曲應力，從而提升齒輪承載能力。目前，該團隊已取得相關發明專利10件，發表中文核心論文10篇、SCI1篇。
（受訪者供圖）
關鍵詞： 圓柱齒輪
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