蝸線傘齒輪和戟齒輪

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吳平 B94611047 生機二

標 題：蝸線傘齒輪及戟齒輪之設計製造
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蝸線傘齒輪及戟齒輪為空間相交軸和交錯軸的動力傳動元件，被廣泛應用在工具機、車輛差速器、推高機、舷外機以及非平行軸減速機等。


如圖1

蝸線傘齒輪及戟齒輪之設計與切製方法息息相關，現行之蝸線傘齒輪和戟齒輪的製造主要分為兩種，一種是以美國Gleason為主之面銑式切製法(Face- Milling Method)，其刀盤與工件旋轉角無關屬於非連續加工，齒形特徵為非等高齒，齒線形狀為圓弧線。另外一種則以瑞士Oerlikon(現與德國 Klingelnberg同屬於Sigma Pool集團)為主之面滾式切製法(Face-Hobbing Method)，其刀盤與工件旋轉角相關屬於連續加工，齒形特徵為等高齒，齒線形狀為延伸外擺線。

本硏究希望能建立一套完整的蝸線傘齒輪及戟齒輪之閉迴路製造系統(如圖2)。根據應用端之需求設計蝸線傘齒輪及戟齒輪之基本齒形，並應用齒面接觸分析 (Tooth Contact Analysis)以最佳化齒輪對接觸齒印。在製造迴路中透過三維齒面量測求得真實齒面因製造誤差和熱處理變形而與理論齒形的誤差值，藉由齒面修整技術調整刀具參數或機械設定以補償其誤差值，而得到與理論計算相當之齒輪齒面。在設計迴路中利用VH值測試模擬和單齒腹測試，來減少齒輪對裝配敏感度以及降低齒輪對嚙合振動與噪音。


如圖2

蝸線傘齒輪及戟齒輪之設計製造軟體開發(如圖3)，其中包含:

• 模擬面銑切製法如Gleason之SGT、HGT、SFT、HFT、SGM、HGM、SFM、HFM等切齒系統；面滾切製法如Oerlikon之刀傾半展成法(Spirac)、刀傾全展成法(Spiroflex)和Klingenberg的雙刀盤無刀傾全展成法(Cyclo-Palloid)。
• 齒面接觸分析、VH測試模擬。
• 各種一階、二階齒面修整技術如對角修整、齒廓修整、齒長修整、螺旋角修整、壓力角修整，以及其他高階齒面動態修整如Modified Roll、Helical Motion、Vertical Motion、Radial Motion、Angular Motion。
• 齒輪強度分析。

如圖3

蝸線傘齒輪及戟齒輪之大、小齒輪切齒加工動作模擬和齒輪對組裝模擬(如圖4)。



如圖4




如圖5




如圖6