雙聯(lián)圓柱直齒齒輪的加工工藝分析

1、雙聯(lián)圓柱直齒齒輪的加工工藝分析 作者： 日期：2 個人收集整理 勿做商業(yè)用途第一章：齒輪的發(fā)展歷史及齒輪的發(fā)展趨勢11 齒輪的發(fā)展歷史 齒輪傳動技術經(jīng)歷了長期的歷史發(fā)展過程。公元前400200 年，中國古代就開始使用齒輪，在我國山西出土的青銅齒輪是迄今已發(fā)現(xiàn)的最古老齒輪，作為反映古代科學技術成就的指南車就是以齒輪機構為核心的機械裝置.但從17世紀末，人們才開始研究能正確傳遞運動的輪齒形狀。18世紀，歐洲工業(yè)革命以后，齒輪傳動應用日益廣泛,先是發(fā)展擺線齒輪，而后是漸開線齒輪。早在1694年，法國學者Philippe De la hire，首先提出漸開線可作為齒形曲線。1733 年，法國人Camu

2、s M ，提出輪齒接觸點的公法線必須通過中心連線上的節(jié)點。他考慮了兩齒面的嚙合狀態(tài)，明確建立了關于接觸點軌跡的概念。1765年，瑞士的Eulerl 提出漸開線齒形解析研究的數(shù)學基礎，闡明了相嚙合的一對齒輪,其齒形曲線的曲率半徑和曲率中心位置的關系.后來，Savary 進一步完成這一方法，成為現(xiàn)在的Euler-Savery方程。對漸開線齒形應用作出貢獻的是Robert Willis,他提出中心距變化時，漸開線齒輪具有角速比不變的優(yōu)點。1873年，德國工程師Hoppe 提出,對不同齒數(shù)的齒輪,在壓力角改變時的漸開線齒形，從而奠定了現(xiàn)代變位齒輪的思想基礎。個人收集整理，勿做商業(yè)用途本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，

3、請勿用作商業(yè)用途直至19世紀末,展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機床與刀具的相繼出現(xiàn),使齒輪加工具有較完善的手段后，漸開線齒形才顯示出巨大的優(yōu)越性。切齒時，只要將切齒刀具從正常的嚙合位置稍作移動，就能用標準齒輪刀具在機床上切出相應的變位齒輪。1908年，瑞士MAAG公司研究并制造出展成法加工的插齒機.接著，英國BSS、國AGMA、德國的DIN等相繼對變位齒輪提出了多種計算方法.為提高動力傳動齒輪的使用壽命并減小其尺寸,英國人Humphris 在1907 年最早發(fā)表了圓弧齒形的設想。1926 年，瑞士人Wildhaber取得了法面圓弧齒形斜齒輪的專利權。1955年,原蘇聯(lián)工程師Noviko

4、v 在完成實用性研究后進入工業(yè)應用.1970 年，英國RollsRoyce 公司工程師Studer 取得了雙圓弧齒輪的美國專利。與此同時，我國與原蘇聯(lián),以及日本等國對雙圓弧齒形，進行了一系列開發(fā)研究并獲得了普遍的應用成果。12 我國齒輪發(fā)展現(xiàn)狀 建國初期，當時基本上沒有齒輪產(chǎn)品的生產(chǎn)能力。經(jīng)過第一、二個五年計劃的建設，我國初步形成了一套包括機床、汽車、重型機械、電站設備，石油化工與通用設備等機械制造能力。同時，相應的齒輪制造業(yè)也隨著發(fā)展起來,到1963年左右，我國已不僅能成批生產(chǎn)齒輪及其裝置，而且普通規(guī)格的齒輪機床、刀具、量儀也能由國內制造。1970 年后，國家為了上水平，新建與改建一批生產(chǎn)齒

5、輪及齒輪箱的專業(yè)工廠與車間，并從國外引進一批關鍵設備，使齒輪產(chǎn)品的生產(chǎn)能力和水平上了一個臺階。到1980年初，當時結合發(fā)展硬齒面齒輪制造技術與齒輪產(chǎn)品的更新?lián)Q代，進一步裝備了一批齒輪制造企業(yè)，這就基本上形成了我國齒輪制造業(yè)的完整體系.齒輪傳動在我國的發(fā)展是從漸開線齒廓起步的.漸開線齒輪在技術上最成熟，應用最具備條件，因而使用也最普遍,并在機械傳動設計中，占有主導地位。漸開線齒廓具有中心距敏感性小，可進行各種變位和修形設計,易于進行精密加工、互換性好等一系列優(yōu)點。從50年代起，在一般與重要的設備傳動系統(tǒng)中，都采用漸開線齒輪。限于當時的制造水平，多數(shù)齒輪傳動采用定軸式結構，普遍使用以調質熱處理為主

6、的所謂軟齒面齒輪,其制造精度相當于國標GB 1009588 的89級。由于漸開線軟齒面齒輪表面接觸強度薄弱,加之一般質量水平不高,在使用中往往出現(xiàn)早期失效，尤其在一些承載較重的場合，使用壽命較低.1958 年以后，我國開始研究與應用單圓弧齒輪。這種齒輪主要靠軸向傳遞運動，其端面齒廓理論上呈點嚙合，因而降低了對齒廓的技術要求;在垂直于齒面瞬時接觸線方向，誘導曲率半徑較大;再有,齒面潤滑性能較好，因此，在軟齒面條件下其齒面接觸強度與漸開線齒輪相比有顯著提高。從60 年代起，單圓弧齒輪在國內獲得了廣泛應用。1970年以后，我國由單圓弧齒輪發(fā)展為雙圓弧齒輪，即由單凸圓弧或單凹圓弧組成齒廓改變?yōu)橛赏拱紙A

7、弧上下分段組成的單一齒廓形式，也就是說大、小齒輪的基本齒廓是一致的。它簡化了切齒工藝，大大提高了輪齒的彎曲強度,使圓弧齒輪的技術達到了更完善的程度。這對于同樣參數(shù)與尺寸的軟齒面圓柱齒輪，圓弧齒輪的工作壽命高于漸開線齒輪,特別是應用在一些重負荷、大功率的齒輪傳動中，取得了良好的效果。 70年代末，隨著國外機械產(chǎn)品的引進與齒輪制造水平的提高，齒面經(jīng)滲碳淬火、氮化或感應淬火處理的所謂硬齒面漸開線齒輪開始為人們所重視.這種齒輪由于齒面硬度高與輪齒精度好而大大提高承載能力和使用壽命，并因結構尺寸小使齒輪裝置的成本大為降低。80年代末，我國已初步具備了硬齒面漸開線齒輪的制造能力，齒輪加工精度一般為6-7級

8、,高精度齒輪可達45 級。與此同時，雙弧齒輪的硬齒面技術也有新的發(fā)展,研制成功齒面經(jīng)氮化處理的硬齒面雙圓弧齒輪，且已在大功率高參數(shù)齒輪傳動裝置上推廣應用。近年來，又在成功應用珩齒新工藝基礎上,開發(fā)出超硬滾切（也稱刮齒）圓弧齒輪的精加工工藝，將會進一步擴大硬齒面圓弧齒輪的應用范圍。為避免根切、減少傳動結構尺寸、提高齒面接觸強度，變位齒輪的應用日益見多。一般根據(jù)齒輪的工作條件、材料熱處理狀況，以及性能指標的要求,選取各自不同的變位系數(shù).近年來，有的重載齒輪為了降低齒面接觸應力,提高抗膠合能力，設計大變位系數(shù)的齒輪傳動,使最大滑動率接近相等；有的開式齒輪為抗磨損與提高齒輪彎曲強度，選擇總變位系數(shù)盡可

9、能大的正變位設計，使齒輪在不改變結構、不增加制造成本條件下，提高承載性能與使用壽命，充分發(fā)揮了變位齒輪的優(yōu)越性.本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，請勿用作商業(yè)用途個人收集整理，勿做商業(yè)用途實踐已經(jīng)證明：符合理論齒廓與理論齒向的齒輪傳動不一定具有良好的動態(tài)性能。重要的齒輪傳動通常設計為修形齒輪.現(xiàn)在，不僅那些有降噪要求的機床與車輛齒輪需要齒頂修形（也稱修緣）或齒向修鼓形，而且發(fā)展為整個齒廓與齒向進行不同方式的修形設計。特別對于大功率高速或重載齒輪傳動,由于受到輪齒變形與制造安裝誤差等影響，因靜態(tài)齒面接觸情況的改變，造成齒輪運轉中的振動與偏載。一般對6 級精度以上的圓柱齒輪傳動，都可進行修形設計，這種齒輪修形的概

10、念已較普遍地應用在其他類型的齒輪傳動中。各類齒輪的行星傳動是近20年來發(fā)展較快的一種傳動形式,它是一種至少有一個齒輪的幾何軸線繞中心輪軸線回轉的齒輪傳動。因此種傳動采用數(shù)個行星輪或一個行星輪的多個輪齒同時傳遞負荷，并利用了向嚙合的組合形式，因而具有體積小、重量輕、速比范圍大、傳動效率高、噪聲小等優(yōu)點,廣泛用于冶金、礦山、起重運輸、通用、化工、航天等設備上，作為增速、減速與變速的傳動裝置.在有些要求結構緊湊的場合或是同軸線傳動的情況下，它已替代了一批平行軸結構的定軸傳動。漸開線齒輪行星傳動一般用于大、中功率的增、減速傳動，而各種少齒差式的行星傳動主要使用在中、小功率的大減速比傳動。所謂少齒差即是

11、在齒輪嚙合副中,其內齒輪與外齒輪的齒數(shù)差很少而得名.對于漸開線齒輪少齒差行星傳動與擺線針輪少齒差行星運動來說，其基本原理與計算方法相同，其行星運動的產(chǎn)生，并無單獨的行星輪而是由其中的外齒輪通過一轉臂軸承的偏心作用所致。漸開線少齒差中的外齒輪一般是不磨齒的，因而加工簡便，成本低。擺線少齒差中的外齒輪（擺線輪)是齒面滲碳淬火磨齒的.傳動效率較高，但需專用加工設備，因為是成批生產(chǎn)，成本不會太高，應用面越來越廣，它是目前我國齒輪減速器中年產(chǎn)量最大的一種。另一種諧波齒輪少齒差行星傳動是依靠柔性材料制成的外齒輪所產(chǎn)生的可控彈性變形來傳遞運動。常應用于傳動功率不大、運動精度高、回差小、結構更為緊湊的大速比傳

12、動裝置，特別適合于仿生機械,醫(yī)療機械，電子設備及航空航天裝置上要求高動態(tài)性能的伺服系統(tǒng)中使用.文檔為個人收集整理，來源于網(wǎng)絡本文為互聯(lián)網(wǎng)收集,請勿用作商業(yè)用途錐齒輪與準雙曲面齒輪根據(jù)其類型、制造精度與材料熱處理的不同，具有各自的應用范圍。在車輛與航空方面，較多采用弧齒錐齒輪,并長期沿用美國的格利森（Gloasean）制，多年來已形成一整套比較成熟的設計與工藝方法。也有一些采用奧利康（Oerlikon)制，這種錐齒輪是在延伸外擺線錐齒輪銑齒機上加工的。90年代后，針對重型、礦山設備中大型曲齒錐齒輪的需要，連續(xù)從國外引進由德國克林根貝爾格(Kingelnberg）公司生產(chǎn)的延伸外擺線錐齒輪生產(chǎn)線，

13、加工齒輪最大法向模數(shù)35mm,最大直徑達到2000mm，形成了一套擺線準漸開線齒制.在要求單級大減速比并傳遞大轉矩的齒輪傳動中，多數(shù)應用蝸桿傳動。現(xiàn)有普通圓柱蝸桿，圓弧圓柱蝸桿與環(huán)面蝸桿等三種類型.一般設計成普通圓柱蝸桿傳動，加工比較方便.其中應用較多的是軸向直廓圓柱蝸桿傳動與法向直廓圓柱蝸桿傳動兩種；對于載荷較大的場合,常采用圓弧圓柱蝸桿傳動；對于較精密的傳動，可采用漸開線圓柱蝸桿傳動或軸向直廓圓柱蝸桿傳動.在一些重載，且功率較大的傳動中，較多采用環(huán)面蝸桿傳動。它具有多齒接觸與潤滑條件好等特點。如與普通圓柱蝸桿副相比，承載能力可提高1.5-3倍.其缺點是制造比較復雜、成本高。蝸桿傳動類型的選

14、擇取決于所具有的工藝條件與傳遞功率的范圍。蝸桿傳動的性能質量不僅與蝸桿和蝸輪的制造質量有關,且與安裝跑合的效果密切相關。只要在工藝上保證,同一類型的蝸桿傳動，其承載能力不會有顯著差別。個人收集整理,勿做商業(yè)用途文檔為個人收集整理，來源于網(wǎng)絡齒輪產(chǎn)品的質量和性能，除依賴于合理而先進的設計方法外,主要決定于齒輪制造水平的高低.近些年來，我國齒輪制造能力和水平已有長足的發(fā)展,齒輪精度等級普遍有所提高。由此帶動了相關的齒輪機床、切齒刀具、測量儀器的技術更新、精度水平的提高及品種規(guī)格范圍的擴大。多數(shù)齒輪機床與刀具已接近或達到國際通用標準水平,但對少數(shù)高精度磨齒機、高效切齒機床以及精密量儀等，與國際通用標

15、準相比尚有一定差距.對于不同類型的齒輪、齒廓形狀、齒面硬度、結構形式、精度等級與生產(chǎn)條件，可選擇不同的工藝方案.一般來說，齒輪制造工藝過程包括材料制備、齒坯加工、切齒、齒面熱處理和齒面精加工等五個階段。常用的輪齒加工方法有銑齒、滾齒、插齒、剃齒、珩齒與磨齒等,其相應的齒輪加工機床與切齒工具一般均能立足于國內。圓柱齒輪在機械產(chǎn)品中，應用廣泛,規(guī)格品種繁多,長期來采用漸開線齒廓。多數(shù)選用中碳合金鋼與滲碳合金鋼兩種,少數(shù)采用氮化鋼。按其性能規(guī)定相應的熱處理工藝,如調質、感應淬火、滲碳淬火與表面氮化等。在切齒工藝方面，對于汽車、拖拉機批量生產(chǎn)的中、小模數(shù)齒輪，通常采用滾(插）齒-剃(擠)齒熱處理珩齒工

16、藝；對于冶金、礦山、石化、起重運輸?shù)葯C械配套的大、中模數(shù)齒輪,大都采用調質處理一滾（插）齒工藝;對于低速重載與高速齒輪，一般采用滾(插）齒滲碳淬火磨齒工藝。錐齒輪加工方式名目繁多，按其齒線形式差異,有不同的方法。直齒（包括斜齒）錐齒輪用刨齒法加工，其中分展成法與仿形法兩種形式.對于大批生產(chǎn)的較小模數(shù)錐齒輪可用圓拉刀成形法銑齒，其效率較高，但需專用刀具；也用雙刀盤銑齒，適于中、小模數(shù)錐齒輪的高效加工,它與展成法刨齒相似，其加工齒寬受刀盤直徑限制;如用砂輪替代刀盤，可作磨齒加工;對于齒廓精度要求不高的錐齒輪,用成形銑刀（如盤狀銑刀或指形銑刀）以單面法或雙面法進行加工。曲齒錐齒輪加工主要分弧齒錐齒輪

17、與長幅外擺線錐齒輪兩類?；↓X錐齒輪用銑刀盤銑齒，刀盤在銑齒機搖臺上做切削旋轉運動，而搖臺與被加工錐齒輪做相對滾動，刀盤與工件的運動關系,相當于一個平面圓弧齒輪與被加工錐齒輪的嚙合,所得齒形為漸開線的近似齒廓，刀盤滾切一次就切出一個齒側面，工件分度后再加工另一齒面。對于收縮齒與等高齒兩種情況,銑刀盤種類與旋轉軸線的調整是不同的.如用砂輪代替刀盤,可進行錐齒輪齒面的磨削精加工。長幅外擺線錐齒輪在加工時，機床搖臺固定不動,刀盤與工件相對轉動，可以連續(xù)銑齒，同時完成齒槽切削與分度，銑刀盤轉過內外一組刀齒，工件則轉過一個齒節(jié)距。若刀盤隨機床搖臺與被加工工件相對滾動切削，則一次滾動可同時完成分度與齒廓和齒

18、向的加工。這種錐齒輪因機床與刀盤結構不同，也有奧利康、克林根貝爾格、格利森等三種齒制的切齒調整方法.以上兩類曲齒錐齒輪，只要將被加工錐齒輪的軸線調整到機床搖臺軸線相錯位置,均可切制準雙曲面錐齒輪副.文檔為個人收集整理，來源于網(wǎng)絡文檔為個人收集整理，來源于網(wǎng)絡 擺線齒輪、諧波齒輪與非圓齒輪等加工均屬相應的滾齒、銑齒、插齒、與磨齒等方法的特殊應用。如改變砂輪的形狀與通常的磨齒運動關系,就可磨削擺線齒輪的齒面；如利用數(shù)控技術，在插齒方法中改變刀具與工件相互運動的瞬時速比關系與中心距，就可加工非圓齒輪.齒輪的技術標準是各類齒輪產(chǎn)品質量的重要保證。齒輪精度標準是影響齒輪質最重要的一項,它規(guī)定了不同等級齒

19、輪加工誤差的限制范圍,多年來,企業(yè)努力貫徹此標準，并在標準的基礎上，創(chuàng)立了齒輪整體誤差測量理論和儀器，為確保齒輪質量,提供了重要手段.目前,我國已頒布各項齒輪國家標準88項，齒輪行業(yè)標準283項。其中大多數(shù)齒輪技術標準，均已與國際接軌,達到了國際通用技術水平。關于齒輪術語、代號、設計計算、試驗與檢驗方法等基礎標準，廣泛采用了世界先進國家標準,推動企業(yè)不斷提高齒輪產(chǎn)品的質量水平。近十幾年來，我國陸續(xù)從世界工業(yè)先進國家引進了石油化工、大型化肥、燃氣輪機、冶金軋鋼、建材、露天礦開采等大型成套設備,數(shù)量可觀.經(jīng)實際使用分析，其中高速與重載齒輪是這些成套設備的關鍵部件，絕大部分采用硬齒面齒輪，齒輪的圓周

20、速度最高達150m/s，傳動功率最高達40000kw,齒輪精度等級56級，最高為4 級。為實現(xiàn)這些高精度硬齒面齒輪制造的國產(chǎn)化，開展了科研與制造技術攻關,使我國的高速齒輪與重載齒輪設計制造水平提高了一大步.現(xiàn)已能設計制造的高速齒輪，其最大功率為44000kw，最高圓周速度為156m/s,齒輪制造精度為45級；重載齒輪最大功率達6000kw,最大傳遞轉矩達2000KN。m，圓周速度達30-50m/s,齒輪精度達5-6級。13 齒輪發(fā)展趨勢 國際上,動力傳動齒輪裝置正沿著小型化、高速化、低噪聲、高可靠性方向發(fā)展。為提高齒輪傳動的承載能力，硬齒面齒輪設計制造技術,日益受到普遍的關注,以提高齒輪齒面硬

21、度縮小傳動裝置的尺寸。軟、硬齒面齒輪設計性能參數(shù)及經(jīng)濟效益對比（見表11），表中列出了各種齒輪材料與工藝條件下的經(jīng)濟效果。其次,采用以圓弧齒輪為代表的特殊齒形，如英法合作研制的艦載直升飛機主傳動系統(tǒng)，應用圓弧齒輪設計后，使減速器高度大為降低。還有，隨著船舶動力由中速柴油機代替的趨勢,在大型船上采用大功率行星齒輪裝置確有成效。在冶金、礦山、水泥、軋機等大型傳動裝置中,行星齒輪以其體積小、同軸性好、效率高等特點而應用愈來愈多。 由于煉油、化肥、冶金等設備向大型化發(fā)展，對傳動裝置的功率、速度與可靠性都提高了。如傳動功率1000-30000kw，齒輪圓周速度20200m/s,設計工作壽命510-101

22、0h，因而要求齒輪的精度等級達到4-5級以上。并對齒輪運轉的平穩(wěn)性與噪聲均有較高的要求。 由于數(shù)控技術和計算機技術的發(fā)展，應用于傳遞兩軸間非勻速比運動的非圓齒輪傳動已在各種機器及儀器儀表,如機床、重型機械、輕工機械、汽車以及流量計等中逐步發(fā)展起來，其應用效果是十分顯著的，如錐形立銑刀的刀刃是圓錐面上的螺旋線，采用非圓齒輪使等導程螺旋線改變?yōu)榈嚷菪锹菪€，可改善銑刀的切削性能；在汽車變傳動比轉向器中,采用的齒條與齒扇傳動設計，就是利用非圓齒輪的傳動原理；此外，鋼帶軋制生產(chǎn)線中最后切斷工序的滾筒式飛剪機,就是利用非圓齒輪裝置，來保證鋼帶的同步剪切。 齒輪用鋼材及其熱處理工藝對齒輪的承載能力影響較

23、大，如合金鋼調質到300HBS的許用接觸應力為850N/mm，許用彎曲應力為300N/mm；而滲碳淬火至60HRC的鋼，其許用接觸和彎曲應力分別達到1600N/mm和500N/mm .因而,目前普遍提高了對各類齒輪的齒面硬度要求。在鋼材的冶金質量方面，對重要的齒輪，要求采用真空脫氣處理，提高了鋼的韌度，改善了加工性能。為保證齒輪不同尺寸的心部硬度與減少熱處理變形，開始生產(chǎn)并應用保證淬透性鋼.為縮短齒輪滲碳周期，正逐步推行齒輪的稀土滲碳工藝。此外，為確保齒輪的加工質量、效率及減少變形,對齒坯預備熱處理的質量越來越重視。表11 軟、硬齒面齒輪性能參數(shù)及經(jīng)濟效益對比鋼材4542CrMo430MnCr

24、542CrMo431CrMoV934CrMo420MnCr5熱處理加工中心距/mm重量/kg重量比()價格比（)正火滾齒8308500174132調質滾齒6504860100100滲碳調質磨齒滾齒58535657185氣體淡化精滾49026205478感應或火焰淬火滾齒、研齒47023904966滲碳磨齒39015813363安全系 數(shù)抗點蝕抗彎曲1。36。11。35。71.33.91。32.31.42。31.62.3在切齒加工方面，目前正向高速、高效、高精度方向發(fā)展。如用高速鋼滾刀滾齒，切削速度可達100-200m/min，被加工齒面的硬度達300-400HBS；硬質合金滾刀切齒，切削速度達

25、）300m/min。在汽車齒輪加工中，多采用多頭滾刀，一般雙頭滾刀可提高效率40，且頭數(shù)越多、前刃面磨損越小。滾齒時，在機床上采用數(shù)控、數(shù)顯裝置,可縮短調整時間80%，使加工精度提高1 級.硬齒面齒輪的精加工，當前采用硬質合金負前角滾刀超硬滾齒,如與蝸桿珩齒結合可部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)的磨齒工藝，費用僅為磨齒的1/3，效率比普通磨齒提高1-5倍，模數(shù)越大，齒數(shù)越多，效果越明顯，且沒有燒傷或裂紋，還可適當提高齒面的疲勞強度。用超硬滾切代替齒輪的粗磨或半精磨的趨勢日益明顯.滾切精度可以達到6 級，對大模數(shù)硬齒面齒輪可達到7級。此外，在加工汽車硬齒面齒輪時，發(fā)展一種不使用切削液的超硬滾刀干式滾切工藝，不僅可以

26、提高生產(chǎn)率,減少加工費用,而且可減輕環(huán)境污染.在插齒工藝方面，有些插床的插削速度已提高到15002500沖程/分鐘,加工精度可達5-6級,如使用TIN涂層插齒刀加工摩托車齒輪，刃磨一次可加工1000件，它比無涂層插齒刀壽命延長6倍。用aa級硬質合金插齒刀加工45-62HRC的硬齒面齒輪，其精度可達6-7級。使用CBN梳齒刀加工淬硬齒輪，其精度可達5 級在珩齒方面，除采用蝸桿式珩輪進行珩齒外，瑞士生產(chǎn)了一種內嚙合式珩輪的珩齒機，加工一個m=3。5mm、z=41、b=37的斜齒輪，時間僅為1分鐘,加工精度達5-6級,現(xiàn)已在一些轎車齒輪上應用推廣。本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，請勿用作商業(yè)用途文檔為個人收集整理

27、，來源于網(wǎng)絡 磨齒是獲得高精度齒輪最可靠的方法，在齒輪加工中的比重日益增大。一方面普遍采用數(shù)控技術提高自動化程度,另一方面廣泛使用CBN 砂輪提高磨齒精度。改善冷卻潤滑條件。新近開發(fā)了高效數(shù)控CBN 蝸桿砂輪磨齒機與數(shù)控CBN 成形砂輪磨齒機，磨削效率與質量顯著提高，還可減少磨削次數(shù)、提高磨削用量,省去昂貴的修正機構與補償裝置.有的在蝸桿砂輪上鍍一層CBN 磨料，無需經(jīng)機床修整，磨削淬硬的汽車齒輪，僅需1分鐘，加工精度達45級。瑞士萊斯豪爾公司采用環(huán)面蝸桿砂輪磨削原理開發(fā)的RIP200型磨齒機，其生產(chǎn)率為普通磨齒法的5倍；磨削轎車齒輪時，單件磨削時間可縮短到1分鐘，平均每個齒的磨削時間僅為2秒

28、,并按需可磨削各種修形齒輪。由于應用立方氮化硼砂輪的結果，使成形磨削獲得了快速發(fā)展。與蝸桿砂輪磨齒相比,成形磨齒能十分方便解決齒廓修緣和齒根圓角問題，并在理論上對工件的模數(shù)沒有限制,而蝸桿砂輪磨齒的最大模數(shù)僅78mm。數(shù)控成形砂輪磨齒機具有其他各種磨齒機無法比擬的萬能性，配備相應軟件后，可加工各種特殊齒形,而且調整方便，操作簡單,最高磨齒精度可達2 級.齒輪傳動CAD技術的開發(fā)與應用已日趨完善,從優(yōu)化設計到計算機輔助繪圖，從二維圖形發(fā)展到三維實體造型,從齒輪零部件CAD到齒輪傳動裝置CAD，逐步建立了齒輪傳動一體化的CAD集成系統(tǒng)。它包含了各類齒輪傳動裝置相關零部件CAD。一般齒輪設計計算軟件

29、開發(fā)已較完整，在工程應用中已較普遍。目前，少數(shù)單位開發(fā)了典型齒輪零部件的參數(shù)化CAD繪圖,效率很高。要把通用的機械CAD軟件和齒輪專用的CAD軟件結合起來，推動軟件的商品化與集成化，建成齒輪設計與制造工程數(shù)據(jù)庫,逐步過渡到齒輪傳動的動態(tài)設計技術與仿真技術,以適應高參數(shù)與高性能齒輪裝置的設計要求，進一步解決齒輪產(chǎn)品虛擬設計與制造技術中，三維可視圖形、建模與仿真、動態(tài)設計與分析計算等現(xiàn)代設計技術問題。- 12 -第二章：齒輪材料的選擇、熱處理及尺寸的計算21 齒輪材料的選擇齒輪應按照使用的工作條件選擇合適的材料。齒輪材料的合適與否于對齒輪的加工性能和使用壽命都有直接影響.1常用的齒輪材料制造齒輪常

30、用的鋼有調質鋼、淬火鋼、滲碳淬火鋼和滲氮鋼。鑄鋼的強度比鍛鋼稍低，常用于尺寸較大的齒輪；灰鑄鐵的機械性能較差,可用于輕載的開式齒輪傳動中；球墨鑄鐵可部分地代替鋼制造齒輪 ；塑料齒輪多用于輕載和要求噪聲低的地方，與其配對的齒輪一般用導熱性好的鋼齒輪。未來齒輪正向重載、高速、高精度和高效率等方向發(fā)展，并力求尺寸小、重量輕、壽命長和經(jīng)濟可靠。而齒輪理論和制造工藝的發(fā)展將是進一步研究輪齒損傷的機理,這是建立可靠的強度計算方法的依據(jù),是提高齒輪承載能力，延長齒輪壽命的理論基礎;發(fā)展以圓弧齒廓為代表的新齒形；研究新型的齒輪材料和制造齒輪的新工藝; 研究齒輪的彈性變形、制造和安裝誤差以及溫度場的分布，進行輪

31、齒修形，以改善齒輪運轉的平穩(wěn)性，并在滿載時增大輪齒的接觸面積,從而提高齒輪的承載能力.摩擦、潤滑理論和潤滑技術是 齒輪研究中的基礎性工作，研究彈性流體動壓潤滑理論,推廣采用合成潤滑油和在油中適當?shù)丶尤霕O壓添加劑，不僅可提高齒面的承載能力，而且也能提高傳動效率.2齒輪材料的基本要求應使齒面具有足夠的硬度和耐磨性，齒心具有足夠的韌性，以防止齒面的各種失效，同時應具有良好的冷、熱加工的工藝性,以達到齒輪的各種技術要求。3材料的使用性能使用性能主要是指在工作條件下，材料應具有的力學性能、物理性能和化學性能，這是選材時首先應予保證的。對于機械零件和工程構件，最重要的是力學性能。齒輪在機器中的主要作用是傳

32、遞功率與調節(jié)速度。在工作時，齒輪通過齒面得接觸傳遞動力，周期的受彎曲應力盒接觸應力.在嚙合的齒面上,還承受強烈的摩擦力和沖擊力等。因此要求齒輪材料具有：較高的彎曲疲勞和接觸疲勞強度;齒面有較高硬度和耐磨性；齒輪心部要有足夠的強度和韌性.所以材料采用40Cr.4材料的工藝性能制造每一個零件都要經(jīng)過一系列的加工過程,因此，將材料加工成零件的難易程度，將直接影響零件的質量、生產(chǎn)效率和加工成本。工藝性能中最突出的問題是切削加工性和熱處理工藝性.因此絕大部分材料需經(jīng)過切削加工和熱處理。5材料的經(jīng)濟性在滿足使用性能的前提下，選用材料時應注意降低零件的總成本。零件的總成本包括材料本身的價格、加工費和其他費用

33、，有時甚至還要包括運費與安裝費用.在金屬材料哦中，非金剛和鑄鐵的價格都比較低廉,而且加工方便。因此在能夠滿足零件力學性能與工藝性能的前提下,選用非合金剛和鑄鐵可降低成本。對于一些只要求表面性能高的零件，可選用廉價鋼種進行表面強化處理來達到.另外，在考慮材料的經(jīng)濟性時不宜單純的以價格來比較材料的優(yōu)劣，而應以綜合經(jīng)濟效益來評價材料的經(jīng)濟性.2。2齒輪的熱處理方法1表面淬火表面淬火常用于中碳鋼和中碳合金鋼,如 45、 40Cr鋼等。表面淬火后，齒面硬度一般為4055HRC.特點是抗疲勞點蝕、抗膠合能力高。耐磨性好；由于齒心部分未淬硬，齒輪仍有足夠的韌性,能承受不大的沖擊載荷。2滲碳淬火滲碳淬火常用于

34、低碳鋼和低碳含金鋼，如 20、 20Cr鋼等。滲碳淬火后齒面硬度可達5662HRC，而齒輪心部仍保持較高的韌性，輪齒的抗彎強度和齒面接觸強度高，耐磨性較好，常用于受沖擊載荷的重要齒輪傳動。齒輪經(jīng)滲碳淬火后，輪齒變形較大，應進行磨削加工。3滲氮 滲氮是一種表面化學熱處理.滲氮后不需要進行其他熱處理，齒面硬度可達700900HV。由于滲氮處理后的齒輪硬度高，工藝溫度低,變形小,故適用于內齒輪和難以磨削的齒輪，常用于含鉛、鉬、鋁等合金元素的滲氮鋼，如38CrMoAl等。 4調質調質一般用于中碳鋼和中碳合金鑰，如45、40Cr、35SiMn鋼等。調質處理后齒面硬度一般為220280HBS。因硬度不高，

35、輪齒精加工可在熱處理后進行。 5正火正火能消除內應力，細化晶粒，改善力學性能和切削性能。機械強度要求不高的齒輪可采用中碳鋼正火處理，大直徑的齒輪可采用鑄鋼正火處理。根據(jù)熱處理后齒面硬度的不同，齒輪可分為軟齒面齒輪（350HBS)和硬齒面齒輪（350HBS)。一般要求的齒輪傳動可采用軟齒面齒輪。為了減小膠合的可能性,并使配對的大小齒輪壽命相當,通常使小齒輪齒面硬度比大齒輪齒面硬度高出3050HBS。對于高速、重載或重要的齒輪傳動，可采用硬齒面齒輪組合，齒面硬度可大致相同.22 齒輪的尺寸計算表2-1齒輪的計算名稱符號公式齒1齒2模數(shù)mM=p/23齒數(shù)2832分度圓直徑5696齒頂高23齒根高2.

36、53.75齒頂圓直徑60102齒根圓直徑5194.5孔徑b29齒寬1111 - 25 -第三章：齒輪加工工藝分析 圓柱齒輪加工工藝過程常因齒輪的結構形狀、精度等級、生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件不同而采用不同的工藝方案。31工藝過程分析 圖3-1所示為一雙聯(lián)齒輪,材料為40Cr，精度為7FH級，其加工工藝過程見表3-2。從表中可見，齒輪加工工藝過程大致要經(jīng)過如下幾個階段：毛坯熱處理、齒坯加工、齒形加工、齒端加工、齒面熱處理、精基準修正及齒形精加工等。圖3-1 雙聯(lián)圓柱直齒齒輪表31加工精度表齒號齒號模數(shù)23基節(jié)偏差±0.016±0。016齒數(shù)2832齒形公差0.0170.018精度等級

37、7FH7FH齒向公差0。0150。015公法線長度變動量0.0390.024公法線平均長度21.4990。0533.4080。05齒圈徑向跳動0.0500。042跨齒數(shù)45表32 雙聯(lián)齒輪加工工藝過程序號工序內容定位基準1毛坯鍛造外圓及端面2正火29孔及A面3粗車外圓及端面，留余量1.52mm，鉆鏜花鍵底孔至尺寸29花鍵孔及A面4拉花鍵孔花鍵孔及B面5鉗工去毛刺花鍵孔及A面6上芯軸，精車外圓，端面及槽至要求花鍵孔及端面7檢驗花鍵孔及A面8滾齒（z32),留剃余量0.070.10 mm花鍵孔及A面9插齒(z28），留剃余量0.0,40.06 mm花鍵孔及A面10倒角（、齒12°牙角)花

38、鍵孔及A面11鉗工去毛刺12剃齒（z42），公法線長度至尺寸上限13剃齒（z28），采用螺旋角度為5°的剃齒刀，剃齒后公法線長度至尺寸上限14齒部高頻淬火：G5215推孔16珩齒17總檢入庫加工的第一階段是齒坯最初進入機械加工的階段。由于齒輪的傳動精度主要決定于齒形精度和齒距分布均勻性，而這與切齒時采用的定位基準（孔和端面）的精度有著直接的關系，所以，這個階段主要是為下一階段加工齒形準備精基準，使齒的內孔和端面的精度基本達到規(guī)定的技術要求。在這個階段中除了加工出基準外，對于齒形以外的次要表面的加工,也應盡量在這一階段的后期加以完成。第二階段是齒形的加工.對于不需要淬火的齒輪，一般來說

39、這個階段也就是齒輪的最后加工階段,經(jīng)過這個階段就應當加工出完全符合圖樣要求的齒輪來.對于需要淬硬的齒輪，必須在這個階段中加工出能滿足齒形的最后精加工所要求的齒形精度,所以這個階段的加工是保證齒輪加工精度的關鍵階段.應予以特別注意。加工的第三階段是熱處理階段。在這個階段中主要對齒面的淬火處理，使齒面達到規(guī)定的硬度要求。加工的最后階段是齒形的精加工階段。這個階段的目的,在于修正齒輪經(jīng)過淬火后所引起的齒形變形，進一步提高齒形精度和降低表面粗糙度,使之達到最終的精度要求。在這個階段中首先應對定位基準面（孔和端面)進行修整,因淬火以后齒輪的內孔和端面均會產(chǎn)生變形,如果在淬火后直接采用這樣的孔和端面作為基

40、準進行齒形精加工，是很難達到齒輪精度的要求的。以修整過的基準面定位進行齒形精加工,可以使定位準確可靠,余量分布也比較均勻，以便達到精加工的目的。32 定位基準的確定定位基準的精度對齒形加工精度有直接的影響。軸類齒輪的齒形加工一般選擇頂尖孔定位，某些大模數(shù)的軸類齒輪多選擇齒輪軸頸和一端面定位。盤套類齒輪的齒形加工常采用兩種定位基準。1)內孔和端面定位選擇既是設計基準又是測量和裝配基準的內孔作為定位基準，既符合“基準重合"原則，又能使齒形加工等工序基準統(tǒng)一，只要嚴格控制內孔精度,在專用芯軸上定位時不需要找正.故生產(chǎn)率高,廣泛用于成批生產(chǎn)中。2）外圓和端面定位齒坯內孔在通用芯軸上安裝，用找

41、正外圓來決定孔中心位置，故要求齒坯外圓對內孔的徑向跳動要小。因找正效率低,一般用于單件小批生產(chǎn)。33 齒端加工如圖32所示，齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圓、倒尖后的齒輪,沿軸向滑動時容易進入嚙合.倒棱可去除齒端的銳邊,這些銳邊經(jīng)滲碳淬火后很脆，在齒輪傳動中易崩裂。用銑刀進行齒端倒圓,如圖3-3所示。倒圓時,銑刀在高速旋轉的同時沿圓弧作往復擺動(每加工一齒往復擺動一次）。加工完一個齒后工件沿徑向退出，分度后再送進加工下一個齒端。齒端加工必須安排在齒輪淬火之前,通常多在滾（插）齒之后。圖32齒輪倒圓加工形式 圖3-3齒輪加工形式34 精基準修正 齒輪淬火后基準孔產(chǎn)生變形，為保證

42、齒形精加工質量，對基準孔必須給予修正。對外徑定心的花鍵孔齒輪,通常用花鍵推刀修正。推孔時要防止歪斜，有的工廠采用加長推刀前引導來防止歪斜，已取得較好效果。對圓柱孔齒輪的修正，可采用推孔或磨孔，推孔生產(chǎn)率高，常用于未淬硬齒輪；磨孔精度高,但生產(chǎn)率低，對于整體淬火后內孔變形大硬度高的齒輪，或內孔較大、厚度較薄的齒輪，則以磨孔為宜。磨孔時一般以齒輪分度圓定心，如圖3-4所示，這樣可使磨孔后的齒圈徑向跳動較小，對以后磨齒或珩齒有利.為提高生產(chǎn)率,有的工廠以金剛鏜代替磨孔也取得了較好的效果.圖：34 齒輪分度圓定心示意圖總結2010年12月，我開始了我的畢業(yè)論文工作，時至今日，論文基本完成.從最初的茫然,到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰,整個寫作過程難以用語言來表達。歷經(jīng)了將近一個月的奮戰(zhàn),緊張而又充實的畢業(yè)設計終于落下了帷幕。回想這段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設計的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回