[其他]谐波齿轮的电化学修形

说明书

本发明涉及齿轮，尤其是谐波齿轮的电化学修形方法及装置。

谐波齿轮传动，由于它具有结构简单，重量轻，传动比大，承载能力高等特点，已逐步得到应用。但是，目前存在的主要问题之一是传动效率低。其原因有两个方面，一方面柔轮在发生器作用下发生变形时，牙齿的变形量不一致。根据谐波齿轮计算数据与实验结论得知，变形量小的牙齿易出现齿顶干涉，使转动效率降低。

另一方面是由于采用了近似齿形。目前较普遍的是采用渐开线齿形作为谐波齿轮传动的近似齿形。齿形误差也使谐波齿轮传动发生干涉。还有机械加工中产生的毛刺等等因素，都加剧了牙齿的磨损。

目前国内外尚不能实现对谐波齿轮牙齿进行修形。只是采用加强跑合、充分润滑的手段解决。但效果并不明显，对常用的7～8级精度的齿轮，传动效率也只有75%～80%之间。从而限制了它的使用。为解决以上问题，我们研究出如下解决办法：

1.将电解抛光原理用于齿轮修形上。对柔轮（或刚轮、或同时对柔轮、刚轮）进行齿向修形（修成鼓形）、齿顶修缘。图1、图2、图3分别为谐波齿轮传动中柔轮牙齿的齿形方向、齿向方向、齿顶方向的局部视图。实线为修形前形状，虚线为修形后形状（图中作了夸大处理）。目的在于避免齿顶干涉，使牙齿载荷均匀。

2.采用电解抛光原理去除机械加工产生的毛刺，提高齿面光洁度。目的在于降低摩擦系数、减少磨损、提高传动效率。

以谐波齿轮柔轮修形为例。

图4为柔轮修形的装置图。与柔轮6上的牙齿部位（图中13所指部位）相对应安装一板状环形阴极10，环内表面与柔轮齿顶相距5～8毫米，环高与齿宽相等。可以用厚1～2毫米的不锈钢板焊接。也可以采用车床车削而成。柔轮通过轴7、轴承5、铜片4接直流电源正极。板状环形阴极10通过不锈钢导电柱1接直流电源负极。然后将该装置放在浓H₂SO₄和浓H₃PO₄混合液中（体积比为1∶1）电解抛光。图5a为齿向方向柔轮牙齿相对应的板状环形阴极之间电力线分布图。图5b为齿形方向的电力线分布图（图5a与b由电场模拟实验测得）。由图5可知，牙齿两端电力线比中部密集，齿顶电力线比齿面密集。根据阳极溶解原理，电力线密集处，去除速度快。从而可以形成图5中虚线的形状。在电解液加热到65℃～75℃，电流密度为50安培/（分米）²，时间约3～5分钟后，可获得较好的抛光修形效果。同时，机械加工后的毛刺可以全部去除干净。

为防止板状环形阴极的几何形状误差影响修形精度，将工件按图4装置做成回转式。柔轮通过轴7轴承5用电机（或通过减速器）以每分钟10～15转的转速回转。图中2为定位、绝缘板，可用玻璃钢制作。8为压紧螺母。柔轮通过螺母9压紧。11为密封板，以防溶液进入柔轮内腔。12为密封板的压紧螺钉。14为绝缘层，可用玻璃丝套装在导电柱上。

效果

1.可使齿面光洁度提高1～2级。去除机械加工毛刺。

2.齿向可修成“鼓”形，齿顶可以修缘。修形量可以用环形阴极形状（例如采用圆柱形或圆锥形）及极间间隙控制。

3.传动效率可提高5～10%。