998谈齿轮之基本概念篇（一）

苍狼大地 · 发表于 2015-12-26 15:04:06

本帖最后由苍狼大地于 2015-12-26 15:12 编辑

   从2008年以来一直在论坛潜水，跟着998大侠学习了大量东西，开阔了眼界。但因为998大侠文字实在太多（主题帖+回复帖及相关帖子，差不多>900万字），涉及的内容也非常广泛，而且散落各处，包括主题帖、答复、点评。。。看到这些宝藏很多人都无缘看到实在心疼。
   秉承998大侠劝学的思想，我也收集、整理了一些998大侠关于某些主题的真知灼见，贴出来跟各位分享，大家共同进步。
   若有什么不合适（如侵犯版权等问题@2266998 ），请反馈，我会删除。或者大侠以及各位朋友想更深入讨论相关问题，非常欢迎，但我只负责默默潜水学习，并更新主题帖。
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一、齿轮学习指导
      — 玩齿轮的体会：
               ☆ 首先懂材料，要特通，不是说我懂一些，要全懂，材料不通，玩不了，举例说，进口某东西，在米国用的也没有毛病，到中国来，夏天好好的，到冬天就很快完蛋了，这就是当初买东西的家伙不很懂，
               ☆ 懂材料以后，就是齿轮设计，这里说的设计，不是说你会那个齿轮几何图形设计，是牵涉制作的设计，比如你要磨齿，要某个精度，就要协调制造部门，考虑怎么个工艺过程，你说，我只管设计，制造不管，好了，你设计的齿轮就不能用，或者寿命很短，
               ☆ 玩齿轮，对计算机要求很低，这个跟玩大结构还不一样，玩齿轮，可以不要计算机，完全甩开计算机都没问题，
               ☆ 你说玩齿轮了，必须玩特殊齿轮才有利润，设计者才有活路，玩一般齿轮，只能凑合吃饭，
               ☆ 玩到一个水平，必须会玩大的齿轮床子，那才代表你真正懂齿轮了，理解齿轮了，
      — 做齿轮项目的全流程：
               ☆ 玩啮合，实际是玩理论，没有啮合原理，就没有实际东西。随便想是没有实际价值的。
               ☆ 啮合通了后，就知道怎么加工？怎么使用？这是自然过程，从小箱子就逐步开始玩大箱子，玩高精度的箱子，不断进阶提升。
               ☆ 最终就玩齿轮机床了。这是一个连贯的过程，不可能省略什么东西，你也肯定走这个过程，必须循序渐进，不能跨越式发展。
               ☆ 设计各种减速机，小的，中型的，重载的，逐步玩大的，自己带项目的时候，就必须全懂。因此自己必须学习，不学不行，不学习，项目就搁浅了，你停就整个项目停了。学习螺伞就是带项目时学的，学习以后编写的计算程序，纯粹手编的，数千行的计算。
               ☆ 加工中，还要与南高齿，西飞、哈飞等厂家协调各种数据，包括齿面处理，因为你经过所有的加工过程，就全懂了，也见到行业最顶头的那个家伙了，
               ☆ 再下来，就是玩特殊的东西了，比如有干磨时间要求的，耐高温要求的，各种载荷要求的，要监控各种数据的，数据还要抗干扰传输等等，你就都玩过了，这是一个技术过程，一般家伙一辈子没有这个过程，没有走到最后，你玩的越多，人家拿过来的东西也越多，就玩的更多，
               ☆ 再下来，就是玩大床子了，因为那东西没法加工，谁都没有，你就得给人家设计大床子，你要懂大转台，驱动，转台与滑臂的函数关系，坐标变换，精度的合成控制，还有压力润滑，多头泵，转台的浮起量，油膜的刚度，等等，等等乱七八糟的问题，算一大本，拿着，什么数据都齐全的，做项目汇报，见大老板，你再开价，

1.1 学习的内容
      — 齿轮，实际玩的是个数学，在数学上玩不通的，就没有必要再理论，
      — 齿轮箱，看似千差万别，但原理是类似的，根本就是数学与材料，除去这俩东西就没有了，数学不行，玩不了齿轮，材料不全精通，也玩不了齿轮，
      — 齿轮渐开线，看李特文的齿轮手册，那里有基圆渐开线的展开方程式，非常详细，玩齿轮，那书要通读。作为李特文的书，见到就都得读。但你假如就想了解齿轮，读第一本就可以，假如学习计算这些东西，就都要通读，
      — 论坛上的书多的很，我都没有全读过，包括李特文的齿轮，德国米国的凸轮设计，还要液压资料，随便读点，深得都大的不得了，没必要开什么书单，我谈过背新概念四本，你背了？背过，英语就过关了，到外资起码2万薪水
      — 齿面轮廓，不是那种画几个圆圈的方式，你没有齿面轮廓怎么计算应力有多大？没有这个轮廓，用有限元分析什么？
      — 我用有限元做齿轮计算，是有了具体的对象，初步计算都好了，确定可以用了，计算那个啮合区域的最大应力用的，是个计算的辅助手段，
      — 再琢磨齿根曲线，有多种，与加工方式还有关，再琢磨齿面轮廓修正，琢磨一下，
      — 鬼子设计东西，一般有针对性，还是我们说的基础东西比我们扎实。设计一个东西要体会其内在的真谛，没有体会这个，就玩不好，玩的基本是表皮东西
      — 对与减速机，需要学会完全三维模拟，热变形计算分析，每个部位的变形量要能够计算出来，包括热状态下的齿面啮合，热变形下啮合点的偏移，还要轴承压扁对于啮合的影响，所有这些，阿拉都可以计算出来，可以给大型的机构专门玩这个，并且说的明白。玩齿轮箱，一定要玩到最基础层面，否则，半吊子，什么都不是，既不能玩大的，也不能玩小的，因为不懂，
      — 画齿轮，要从基圆渐开线开始看，看渐开线数学方程式，看懂了，就不会错了，哈，就是最基础的理论，谁都得这么学，没有学到这个基础层面，随便看看，过几天就都忘了，我也一样，必须一次学懂了，再就不忘了
      — 看李特文的书，要先懂矩阵和向量代数。要有一定的运动学知识和足够的空间想象力。最后，你还得见过齿轮的加工过程。因为不是李特文之类，自己去想非常吃力。估计够你看至少半年了。可以先看看DIN3960,别被学校的教科书思维定势了
      — 玩齿轮只能硬念基础数学，并且要完全念通，不能含糊，一含糊全虾米，数学这东西一点都不能混，懂就是懂，通了就懂所有齿轮，就厉害了，因为懂的家伙现在特别少，非常稀少，
      — 多读GE和NASA的相关资料。看GE设计的一些机械零件，真是赞叹的不行。有时候，弄到人家一套系统工艺，反复琢磨，需要读好多遍，才能彻底理解了，人家设计一个东西的深度，是几代家伙积累并传承下来的，一个公司，最终倒闭，也要历经20年，慢慢才会倒闭，倒闭也不是一件容易的事情

1.2 需要学习到的程度：
      — 玩齿轮箱，你会设计这东西吗？会计算箱体吗？知道齿轮是怎么损坏的吗？看几张照片，损坏的齿轮箱，你是否可以立即就明白无误地告诉人家，到底发生什么了？他那个箱子是怎么损坏的？
      — 人家有时问俺，啥叫生根？我说，生根就是把巴西的矿石一直玩成齿轮，还知道修正齿面，这就是生根，你生根了，谁都不能撼动你，无论是谁，
      — 玩过一个大的齿圈，里面是滚动滑道，外面是齿，有多少敢玩的？敢玩的，说说你准备怎么玩？大致谈谈你的工艺过程，你承包这个，有多少寿命？怎么计算的？
      — 齿轮公司的面试：桌子上摆一大堆齿轮，让你自己看，你说这是啥？有些齿轮损坏了，问你为啥？
      — 搞齿轮床子，第一要特懂齿轮，而且是理论层面的东西，知道怎么成型怎么修正，如何处理加工误差，这之后就是懂床子结构，比如大型工作台，多头泵，提升臂与滑枕，运动与速比关系，控制系统，你对这些都很懂，就行了
      — 几十岁，搞了几十年齿轮，对高变位，角变位什么关系都没有概念，不知道怎么变的，设计齿轮箱的，对伞齿轮完全没有概念，别人帮助你是对某些细节的帮助，但不能让别人把本该属于你的活给干了
      — 技术的衰败非常厉害。十年前你看谈的是什么话题？大家谈的是齿轮修型，表面硬化层的处理，你再看今天谈什么？是谈怎么画齿轮，怎么区分齿轮与链轮，什么是变位？什么是齿轮中心距，

1.3 学习的态度和方式：
      — 学习就是一个过程，一块一块地积累，最后整个东西都懂了，就没有人玩的过你，但你必须先经历这个过程，没有过程，什么都不懂，就怎么玩都不行
      — 多去现场，多处理实际问题，再结合理论知识，自己能设计各种齿轮，能安排加工，能设计齿轮机床，能处理齿轮的实际问题，玩齿轮就算基本过关，在行业就可以生存下去，国内工程师往往是缺一部分，
      — 多努力，肯定没错，有问题，能详细描述出来，就不错，大家分析，你就大概知道怎么了，机械的东西，没有神秘的，都摆在桌子上，谁看了都会懂的，没有谁是超过他人的高人，都是学习过来的，所有人都如此
      — 能把现有齿轮寿命提高10%，就是研发，在10%的基础上分析材料，改进材料，再提高10%，就是大研发，你让谁去玩？谁都不玩？
      — 在不同阶段，玩的东西是不一样的，认识也是不一样的。随着玩的东西深入，理解在不断扩大、加深。

二、齿轮行业应用

2.0 概况：
      — 风力发电，要求高可靠性，高寿命，对于冶炼一路下来的流程非常严格，一旦齿轮有问题，要下塔检修，损失巨大，
      — 石油开采，是一个高的综合要求，因为行业利润大，不在乎其它东西，你就给人家玩好了，价格好商量，
      — 水泥行业，设备就在地面上，只是冲击负荷非常大，寿命只要求一定期限，比如一个或两个检修期，在检修期寿命合理就可以，其它就是要控制成本，不能贵了，
      — 大的回转窑齿圈，要耐磨性高，你怎么处理齿面硬度，比人家寿命长，这就是你卖点，
      — 大磨机的齿轮，怎么解决高冲击条件下的轮齿强度，尤其是冲击疲劳强度，把人家侃服了，你东西就卖出去了，
      — 综合玩齿轮的厂家，一定要有一个对齿轮特别熟悉的家伙，表现就是可以侃的头头是道，侃服了甲方，对人家特殊要求有应当措施，

2.1 机器人行业：
      — 大型机器人以行星、少齿差为多，小型以谐波为多，谐波是少齿差的一类，但体积可以更小，重量更轻，
      — 瑞士，米国、德国，日本的产品都不错，台湾的稍微逊色一些，国内有生产，厂家也多，但精度与寿命有一定差距，
      — 高速的，大载荷的，长期工作制的机器人，主要是用国外的产品，不重要的线的机器人，也有国产减速机，
      — 国内玩工业机器人减速机比韩国和台湾早，质量一直无法提高，综合问题，难以追上德国

2.2 钢铁行业：
      — 齿轮传动伴随整个钢铁行业的流程，从开采到破碎、筛分，大皮带的传动，到烧结、球团，再到炼铁、炼钢，连铸，到轧钢，都有，
      — 精度也不同，最高精度大概就是高速线材精轧机的齿轮箱了，国内是西飞与哈飞制造，
      — 说大型的，就是大热带上的齿轮箱，比如飞剪，轧机齿轮箱。都在几千千瓦，有些接近万千瓦，
      — 国内制造分几部分，一类是大的、普通精度的，主要是各重型机械厂，比如以前的‘八大金刚’，后起的有些大型冶金机械厂。高级精度的，主要是飞机制造厂制造，次高的有南高齿等，现在南高齿买了新设备，水平也上来了，许多年前，阿拉设计预精轧机的时候，南高齿只能制造这个，精轧机还不行，
航空、航天的设备非常好，基本就是米国的‘常规高级水平’，哈飞现在玩高线精轧，有115-120米的水平，不比世界落后许多，有点差距，不大。其它重机厂玩重型设备的加工能力是够的，受原料限制，与国外有距离
      — 阿拉给一些大单位专门设计非标的大齿轮箱，比如大飞剪的齿轮箱，精度可以到预精轧，因为精轧机都是买，一般不设计，也给他们提供技术支持，包括齿轮坯料的各种问题，各种大型减速机损坏分析，提供技术分析报告，对特殊疑难问题，组织技术论证，包括齿轮整个制造流程，故障分析

三、各国齿轮技术

3.1. 美国
      — 美国大型机械制造企业是设计、制造一体化的，并且以需求为导向
               ☆ 如要加工一个典型东西，但没有设备，他会去先设计、制造了那个加工设备，再干你的零件，看似亏了，实际不是，因为从那以后，全世界的零件就只有他一个国家加工，别人没有份了，全世界的利润都是他的了，
               ☆ 说回具体设计与加工，比如我是设计师，要加工大的面齿轮，我要搞清的是那东西的数学模型，刀具与工作台怎么配合就有阿拉要的那个精度，有具体画图的，俺说怎么画，他们就怎么画，不必完全知道我要玩什么，他们一辈子就给人家画图，也乐呵呵的，到老了，也非常专业，
               ☆ 具体到工作台的‘浮起量’，我可以叫多头泵的厂子过来一起探讨，而工作台需要拼装时，叫生产厂过来协调，
               ☆ 所有对象都搞定以后，写一本‘装配说明’，可能我对某一个公差吃不准，没关系，写出来阿拉要什么性能，比如阻力多大，运动精度多大，效率多高，都写清楚了，这就是‘设计图’，就可以给制造厂了，
               ☆ 制造厂拿到你的图，会分析一下，比如你要的精度，他会去比较以往的‘数据库’，以前是缩微胶片，把大盒子抱过来，比较以前是怎么做的？他会给你添上你没有的‘公差’，这个不必你费心，添好以后会书面通知你，你有异议，再告诉他们，没有意见，就加工了，这就是制造，
      — 设计者对设计的产品是‘懂的的’，设计水平高，无论俄国，德国、小鼻子，现阶段玩工业，都不具备这个水平。我国采用全盘的“俄式体制”，设计和制造分离，设计不懂制造，制造不懂设计，最终不行了。
      — 米国人字齿轮，许多都没有中间的空刀槽，GE设计的齿轮，10齿以下的很多，从来没有捉摸过为什么？
      — 轮边减速机，有几个种类，最初是GE的，特点就是‘齿轮修型’举世无双，最高水平了，谁的寿命都不如GE，你拆开那东西，摆桌子上，琢磨很久，都觉得设计那东西的太厉害了，现在还有欧洲系的，总体不如GE
      — NASA的资料，尤其机械方面的资料，精品非常多，其壳体计算，结构计算，齿轮，尤其特殊齿轮计算，都是精品，要仔细研读，俺没事就翻这些东西， NASA的报告基本都挂在他的网站上公开
      — 米国的基础研究，大部分是向全世界公开的，包括材料，只是其它国家没办法玩到那个深度，包括学术资料，其实国内都有，但没有人读，我做项目，甲方送来的资料，非常完整，啥都有，只是他们自己的人没人肯读这些，

3.2 德国
      —

3.3 中国
      — 国内玩高速齿轮，水平很落后的，以前是南高齿，哈飞，西飞这些厂家玩，设备都不错，但不掌握齿形修正理论，基本就是仿制鬼子的产品，细节不了解，质量一直不行，

3.4 其他国家
      — 俄国齿轮基础理论，40、50年代还可以，现在不行了，精密齿轮加工水平也不行了。图系和米系的共轴浆还有特点。和世界水平相比落后，但并不比我们差。

四、减速器和增速器

4.0 简介
      — 设计减速机与设计增速机，可以说不是一个行业，也不是一类厂子玩这个东西，价格也没有可比性，人员也不同，

4.1 增速器噪音问题
      — 噪音是头痛的问题，本质就是因为大齿轮驱动小齿轮
               ☆ 增速机的噪音，必须先区别开来，这些噪音有齿面滑移噪音，有齿面挤压噪音，有纯粹‘非工作侧背敲击噪音’等等，先分开是什么，你才能处理，有效噪音是单纯噪音，有些是组合噪音，
               ☆ 箱体强度、刚度都有问题的时候，齿轮就像架在弹簧上一样，随载荷的增加，中心矩有变化，导致齿面滑移，就是钢对钢之间滑动的噪音，开箱看，有‘亮滑移面’，有纵线，这个就会有噪音，当齿轮基节误差大的时候，也有这个问题，
               ☆ 大齿轮跳动大，这个包括径向与端跳，径向相当于变位，端跳就是偏摆，这都导致啮合点的跳动，啮合过程中有齿面跳动，就有噪音，端面跳动的恶果更大，
      — 解决措施：
               ☆ 打开箱子，架表，测量大齿轮，看各个跳动，到底多大？找到那个最大的跳动齿，看它，是发生滑移了？还是偏摆超跳引起的‘亮带’，区域有多大？有多深？假如深度很大，很明显，这个就没治了，就像大夫看病，病的厉害了，就没有办法，名医也白搭，
               ☆ 假如齿面基本接触均匀，工作齿面没什么问题，就有可能是‘背敲’，就是看非工作齿侧，谁敲谁了？是大齿轮挤压小齿轮了？还是小齿轮空敲大齿轮，小齿轮空敲大齿轮，是高频清脆音，单纯这个噪音不损害寿命，但不舒服，
               ☆ 负载盘车，对小齿轮挂一定负载，盘动大齿轮，带小齿轮转，逐齿看啮合，基节误差是导致‘周期松紧变化’的，找到最紧的那个齿，修齿背，避开这个挤压点，可以消除这部分噪音，
               ☆ 就先按我说的这些检查，可以处理一部分问题，可以降低一部分噪音问题，但不能根本改善，想深入玩，要学习增速机的齿形修正理论，用设计减速机的概念玩这个，走不出来，因为齿形啮合的理论与修正处理过程是不一样的，你要注意这个，

4.2 大型增速器的齿形修形问题
      — 大型增速机的齿轮修型，技术水平要求非常高，我好多年来，学了一些，只敢就事论事说一下，不敢泛泛而谈，忒深，
      — 这些理论，米国玩工业的系统与‘米军标修型系数’就不一样，宇航修型与米军标又不一样，小鼻子虽然与米国接近，也有差异，而英国与德国也有差异，英国涡轮系统与德国汽轮机系统又不一样，
      — 我有些参数，基本是拖动大风机这些的增速箱，没有规律性，速度一般5600左右，功率比你那个大好多了。功率最大到6000KW就非常好了，没有几个家伙手里有这些数据，博士都不一定有，尤其是用过的数据，非常珍贵，我就是因为有些数据，有处理过的案例，再给人家设计几个大型东西‘练手’，这才敢玩的，哈哈
      — 小功率的设备，尽可能别用锥面轴，自己增加难度了，锥轴做精密了，要技术，不是随便玩的，你就用直轴，用r 的配合就可以了

fhdakaoshan · 发表于 2015-12-26 15:20:35

楼主是个有心人，学习了

lanyuedao · 发表于 2015-12-26 15:22:10

哇塞，这个超级赞，楼主的6S水平必须已经到了整顿级别了

2266998 · 发表于 2015-12-26 15:26:07

哈哈，学习是一辈子的事情，大家在学习面前是平等的，没有高低贵贱，学到东西了，要督促人家学习，一个‘帽子很高’的前辈对俺说的，他自己不敢说，怕被骂，哈哈，但他说，你督促人家学习，有饭吃了，自己也是积德，

道理很简单，为了以后有馒头吃，再也不会遭受‘大屠杀’，简单吧，就这俩目标，

温故 · 发表于 2015-12-26 15:51:40

2266998 发表于 2015-12-26 15:26 ) P$ N+ H+ k& j0 d
哈哈，学习是一辈子的事情，大家在学习面前是平等的，没有高低贵贱，学到东西了，要督促人家学习，一个‘帽 ...

《被解救的姜戈》里里奥昂多演的南方农场主和他的老黑奴，以及他父亲和给他父亲刮胡子的老黑奴，黑奴的历史与抗日时期的国民又何其像！

普通的玩家 · 发表于 2015-12-26 16:05:07

10086个赞，必须收藏！楼主辛苦了！来自: Android客户端

刘永青87 · 发表于 2015-12-26 16:07:04

原来998大侠总结了这么多干货，膜拜

西斜 · 发表于 2015-12-26 16:28:12

学习的方向有了，多谢

巧克力的花絮 · 发表于 2015-12-26 16:28:58

超级赞

dhf654 · 发表于 2015-12-26 16:38:33

比我看过的全面多了，楼主有心，必须赞一个！

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998谈齿轮之基本概念篇（一）

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