给轮齿加上弧度，扬州大学研发团队的这个发明可用于汽车、高铁
2023-03-30 20:07:01 现代快报+
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现代快报讯（通讯员 汪志国 记者 庄剑翔）在如今的市场中，齿轮分为直齿、斜齿、人字齿等品种。虽然人们日常不常见到齿轮，但它们与大家的生活息息相关，交通工具、生产加工 …… 它们几乎覆盖各个方面。
近日，通过一年多的研发，扬州大学团队在轮齿上加上了弧度，从而发明出了一款平面螺旋齿线圆柱齿轮，它的寿命更长、生产加工时间更短，可以直接替换日常所用的传统齿轮，将来可用于汽车、高铁等多处。3 月 30 日，现代快报记者对研发团队进行了采访。这个科研团队是由扬州大学机械工程学院的 6 名师生组成的。此前，团队老师宋爱平总结出几种在用的传统齿轮的优缺点发现：直齿传动性能较差、斜齿传动存在轴向分力、人字齿加工复杂，并且它们安装和加工误差，易导致断齿。
在此之前，曾有人提出过广义的弧齿圆柱齿轮概念，对此，宋爱平老师也进行过研究，但加工成本高、精度难提升等原因，使得这条路并不可行。不过，这也给他带来了思路：在齿轮的轮齿上加上弧度，可以有效提高其承载能力，使其寿命加长。原有的理念行不通，那就进行研发改造。2021 年底，由宋爱平带领的科研团队组建了起来，开始研究如何往轮齿上 " 加弧度 "。" 我们用给轮齿‘加弧度’的理念在电脑上对加工方法进行模拟仿真，得出一种理论上的新齿轮。" 团队成员蒋凯佳介绍，经过数十次的失败、总结，最终得到了模拟结果：新齿轮的齿面分为凹齿面与凸齿面，看上去就是带有弧度的样子，这能有效降低断齿的可能性。根据其齿线特征，团队将其命名为平面螺旋齿线圆柱齿轮。
理论通过了，接下来就是要将这种齿轮从电脑中 " 拿 " 出来。可没有制造该齿轮的机床怎么办？这可难不倒学习机械工程的师生。他们对现有的机床进行了改造，加上了定制道具、定制系统等。
终于，近日，这款齿轮的铸铁实体被制造了出来。大家惊喜地发现，齿轮不但实现了模拟时的高寿命，还比同等尺寸的传统齿轮滚齿加工效率高出了 4 到 5 倍，且质量非常好，光洁度也高。" 它可以用在汽车变速箱、高铁传动齿轮箱里面，并且可以直接替换传统齿轮。" 蒋凯佳介绍，目前，团队可以实现 20mm 至 4m 直径的平面螺旋齿线圆柱齿轮的制造加工。
现代快报记者了解到，该项发明已经申请了 6 项专利。同时，团队还在对其精度的提高进行研究和实验。
（通讯员供图 编辑 蒋文嘉）
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