直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)及加工工藝

1、分類號(hào)密 級(jí)：河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢 業(yè) 論文題目： 直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)及加工工藝姓名秦和森學(xué)號(hào) 100214132系別機(jī)電系專業(yè)數(shù)控技術(shù)指 導(dǎo) 教 師付靖論文提交日期年 月概述齒輪是機(jī)械行業(yè)量大面廣的基礎(chǔ)件，廣泛應(yīng)用于機(jī)床，汽車，摩托車，農(nóng)機(jī)，建筑機(jī)械，工程機(jī)械，航空，兵器，工具等領(lǐng)域，而且對(duì)加工精度，效率和柔性提出了越來(lái)越高的要求。齒輪加工技術(shù)的發(fā)展有四個(gè)階段，分別是：公元前400-200 年的手工制作階段， 18 世紀(jì)后的機(jī)械仿形階段，19 世紀(jì)后的機(jī)械范成加工階段以及20 世紀(jì) 80 年代至今的數(shù)控技術(shù)加工階段。齒輪現(xiàn)在在國(guó)內(nèi)絕大部分仍采用普通機(jī)床加工，精度難以提高。據(jù)有關(guān)資料顯示，到

2、 1995 年底，我國(guó)擁有齒輪機(jī)床79485 臺(tái)，其中數(shù)控齒輪加工機(jī)床僅385 臺(tái)。齒輪加工機(jī)床設(shè)備陳舊，其中53的機(jī)床已使用16年以上， 已使用了6 15年的機(jī)床占31，只有不到16的機(jī)床使用年限不到15 年。而對(duì)齒輪特別是汽車齒輪制造要求也不斷提高，在我國(guó)，由于齒輪的質(zhì)量不能達(dá)到圖紙要求，致使齒輪箱噪音大，壽命短，從而嚴(yán)重制約了整機(jī)的質(zhì)量，這點(diǎn)在汽車行業(yè)表現(xiàn)得尤為嚴(yán)重。為了滿足對(duì)齒輪加工中質(zhì)量和加工效率得要求，從1995年以來(lái)大量進(jìn)口數(shù)控齒輪加工機(jī)床。近幾年，齒輪加工技術(shù)在發(fā)展的過(guò)程中涌現(xiàn)了一些新工藝：磨料流光整加工工藝，磨 - 珩聯(lián)合工藝。相信在不久的將來(lái)，齒輪加工技術(shù)必定會(huì)朝著數(shù)控化、

3、智能化、高速化、集成化、環(huán)?；姆较虬l(fā)展。本文主要介紹磨齒技術(shù)的應(yīng)用。磨齒加工技術(shù)最新發(fā)展現(xiàn)狀采用磨齒加工的齒輪具有低傳動(dòng)噪音、高傳動(dòng)效率和長(zhǎng)使用壽命的優(yōu)點(diǎn)。磨齒加工曾被認(rèn)為是一種用于航空或其它高技術(shù)領(lǐng)域的昂貴齒輪加工手段。現(xiàn)在，由于磨齒機(jī)的效率提高了，砂輪性能也更好，高額成本得以大幅下降。由此，磨齒加工已開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用于齒輪加工中。磨齒機(jī)經(jīng)過(guò)如下的一系列的重大改進(jìn)，使得效率提高了很多。（ 1）機(jī)載測(cè)量許多磨齒機(jī)因配備了機(jī)載測(cè)量系統(tǒng)而變得更為精確。優(yōu)于使用了在機(jī)測(cè)量，不必將齒輪從工作臺(tái)上拆卸下來(lái)送到其它地方去檢測(cè)，避免了再加工時(shí)的二次安裝誤差。加工時(shí)，先由機(jī)載測(cè)量系統(tǒng)初步分析齒輪，再將實(shí)測(cè)參數(shù)

4、與理論設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比，求出所需修正量，控制系統(tǒng)采集到這些修正數(shù)據(jù)后自動(dòng)調(diào)整磨齒加工狀態(tài)，然后再進(jìn)行磨齒和測(cè)量。如此反復(fù)循環(huán)，直至達(dá)到所需的精度要求。一體化機(jī)載測(cè)量和機(jī)載修正系統(tǒng)使現(xiàn)代磨齒機(jī)更加高效。（ 2）直驅(qū)電機(jī)近年來(lái)， 結(jié)構(gòu)緊湊的直驅(qū)電機(jī)在砂輪主軸和齒輪工件主軸上的使用日漸增加。直驅(qū)主軸可避免傳動(dòng)鏈誤差。因此，在“修砂輪磨齒輪”循環(huán)中運(yùn)用直驅(qū)電機(jī)，并配以較好的砂輪和多軸聯(lián)動(dòng)控制，可消除切削紋、偏畸幾何形狀、齒輪使用噪音的高頻誤差及有害振動(dòng)。（ 3）自動(dòng)化“自動(dòng)化”一詞越來(lái)越多地應(yīng)用于磨齒加工特別是流程化生產(chǎn)中， 包括工件安裝、換刀以及與工件流程同步的庫(kù)存分類等。自動(dòng)化消除了機(jī)器空轉(zhuǎn)時(shí)間并有利

5、于減少工序間等待時(shí)間。（ 4）磨齒機(jī)軟件基于 Windows的軟件也像應(yīng)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)一樣，廣泛應(yīng)用于今天的磨齒機(jī)中（如基于Windows的設(shè)計(jì)系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)）。以前只能以紙繪圖，現(xiàn)在，圖形界面和算法軟件相結(jié)合的設(shè)計(jì)加修正軟件包可使齒輪幾何尺寸設(shè)計(jì)程序化和局部制造仿真化。驅(qū)動(dòng)、 滾珠絲杠和位置傳感器三者間的高精度閉環(huán)控制因軟件的應(yīng)用而得以實(shí)現(xiàn)。許多新一代磨齒機(jī)的部件配有與驅(qū)動(dòng)單元分離的位置傳感器，因而具有更高的精度和熱穩(wěn)定性。絕對(duì)式位移傳感器和絕對(duì)編碼技術(shù)保證了在高定位精度前提下，反饋數(shù)據(jù)的高速傳輸和機(jī)床傳動(dòng)的穩(wěn)定性。（ 5）新材料砂輪先進(jìn)的陶瓷結(jié)合劑砂輪和電鍍立方氮化硼（CBN）砂輪有著同樣

6、高的生產(chǎn)效率。由于“混合顆粒”型合成物中使用了新材料以及粘接工藝的進(jìn)步，提高了陶瓷結(jié)合劑砂輪的強(qiáng)韌性、形狀精度保持力、材料切除力和耐用性。這些優(yōu)異性能來(lái)源于高性能顆粒結(jié)構(gòu)和增大的孔隙度。同時(shí)，良好的顆粒結(jié)構(gòu)減少了磨削壓力，降低了磨削溫度。（ 6）磨削費(fèi)用的降低如今，磨齒成本大幅下降，其原因很多，如基于模塊化設(shè)計(jì)的高性價(jià)比機(jī)型、數(shù)控系統(tǒng)、流程化生產(chǎn)等，即使是綜合了前述所有先進(jìn)技術(shù)的磨齒機(jī)也比以前的機(jī)型便宜得多，大批量生產(chǎn)使單件生產(chǎn)周期比以前縮短了50% 70%， 損耗品 （砂輪和金剛石修正器等）成本也大幅下降。第一章直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì).21.1 齒輪的基礎(chǔ)知識(shí)21.2 齒輪材料的合理選擇41.3

7、 影響齒輪工作平穩(wěn)性的加工誤差分析8第二章直齒圓柱齒輪的工藝分析. 102.1 軸類零件加工的工藝路線102.2 齒輪加工方法102.3 齒輪加工方案選擇及使用要求142.4 齒輪加工工藝過(guò)程15第三章齒輪的加工193.1 圓柱齒輪齒形加工方法和加工方案193.2 典型齒輪零件加工工藝分析.20結(jié)束語(yǔ) 23參考文獻(xiàn)24第一章直齒圓柱齒輪軸的設(shè)計(jì)1.1 齒輪的基礎(chǔ)知識(shí)1.1.1 齒輪的基礎(chǔ)知識(shí)（ 1）齒輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有：1）齒輪機(jī)構(gòu)傳別可達(dá)100000kw、 300m/s。2）齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比恒定，壽命長(zhǎng)，工作可遞的功率和圓周速度分靠性高。3）齒輪機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)平行軸和不平行軸之間的傳動(dòng)。（ 2）齒

8、輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)有：1）齒輪機(jī)構(gòu)得制造成本過(guò)高。2）齒輪機(jī)構(gòu)不適用于遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)。3）低精度齒輪會(huì)產(chǎn)生有害的沖擊，噪音和振動(dòng)。1.1.2 齒輪的分類從機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（見(jiàn)參考文獻(xiàn)，以下皆是）一書(shū)中我們了解到：齒輪的傳動(dòng)是通過(guò)輪齒之間的相互嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)直接接觸的傳動(dòng)方法。這種傳動(dòng)方法的傳動(dòng)比精確、傳遞功率較大。齒輪傳動(dòng)要滿足瞬時(shí)傳動(dòng)比保持不變，則兩輪的齒廓不論在何處接觸，過(guò)接觸點(diǎn)的公法線必須與兩輪的連心線交于固定的一點(diǎn)。外嚙合齒輪直齒輪內(nèi)嚙合齒輪平行軸齒輪傳動(dòng)齒輪齒條嚙合斜齒輪直齒圓錐齒輪相交軸圓錐齒輪螺旋齒圓錐齒輪蝸輪與蝸桿交錯(cuò)軸準(zhǔn)雙曲面齒輪同心軸行星齒輪1-1 齒輪的分類1.1.3 共軛齒廓的重要一種

9、漸開(kāi)線齒廓齒輪通過(guò)這段時(shí)間的考查與探討，我們得出以下一些結(jié)論：（ 1）發(fā)生線沿基圓滾過(guò)的長(zhǎng)度，等于基圓上被滾動(dòng)過(guò)的圓弧長(zhǎng)。（ 2）漸開(kāi)線上任意一點(diǎn)的法線必與基圓相切；漸開(kāi)線上各點(diǎn)的曲率半徑不相等；漸開(kāi)線的形狀決定基圓的大小。3）基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。圖 1-2 漸開(kāi)線的形成及壓力角圖 1-3 漸開(kāi)線形狀與基圓大小的關(guān)系（ 4）漸開(kāi)線齒廓嚙合的特點(diǎn)：1）漸開(kāi)線齒輪中心距的可分性。2）嚙合角為恒定值。（ 5）壓力角（ak）及展角（invak）的計(jì)算cos （ak）=（rb）/（rk） inv（ak）=tg （ ak） -（ak）1.1.4 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪外嚙合幾何尺寸計(jì)算（ 1）分度圓、模數(shù)和壓力角我

10、們把齒輪上作為齒輪尺寸基準(zhǔn)的圓稱為分度圓，分度圓以d 表示。相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的分度圓弧長(zhǎng)稱為齒距，以p 表示，p= d/z， z為齒數(shù)。齒距p 與 的比值 p/ 稱為模數(shù)，以 m 表示（模數(shù)是齒輪的基本參數(shù)）。由此可知：齒 距p =m度圓直徑d = m z我們把漸開(kāi)線齒廓上與分度圓交點(diǎn)處的壓力角稱為分度圓壓力角，簡(jiǎn)稱壓力角，國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)壓力角=20°。（ 2）齒距、齒厚和槽寬齒距 p 分為齒厚s和槽寬 e兩部分，即s + e = p = m標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒厚和槽寬相等，即s = e = m/2齒距、齒厚和槽寬都是分度圓上的尺寸。（ 3）齒頂高、頂隙和齒根高由分度圓到齒頂?shù)膹较蚋叨确Q為齒

11、頂高，用ha表示ha = ha*m兩齒輪裝配后，兩嚙合齒沿徑向留下的空隙距離稱為頂隙，以c 表示c = c*m由分度圓到齒根圓的徑向高度稱為齒根高，用hf表示hf = ha + c =（ ha*+c* ） m式中ha*、 c*分別稱為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)齒制規(guī)定：正常齒制ha*=1 、 c*=0.25，短齒制ha*=0.8、 c*=0.3。由齒頂圓到齒根圓的徑向高度稱為全齒高，用h 表示h = ha + hf =（ 2ha*+c*） m齒頂高、齒根高、全齒高及頂隙都是齒輪的徑向尺寸。表 1-1 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸計(jì)算公式名稱符號(hào)計(jì)算公式齒距pp = m齒厚ss= m/2槽寬e

12、e= m/2齒頂高h(yuǎn)aha = ha*m齒根高h(yuǎn)fhf = ha+ c =( ha*+c*) m全齒高h(yuǎn)h = ha + hf =( 2ha*+ c*) m分度圓 直徑dd = mz齒頂圓 直徑dada= d + 2ha = m( z + 2ha*)齒根圓 直徑dfdf = d - 2hf = m( z - 2ha* - 2c*)基圓直 徑dbdb = dcos = mzcos中心距aa = m( z1+z2) / 21.2 齒輪材料的合理選擇在加工之前，為了保證齒輪工作的可靠性，提高其使用壽命，齒輪的材料及其熱處理應(yīng)根據(jù)實(shí)際的工作條件和材料的特點(diǎn)來(lái)選取。在本文的一些條件下，對(duì)齒輪材料的基本要

13、求是：應(yīng)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(shí)應(yīng)具有良好的冷、熱加工的工藝性，以達(dá)到齒輪的各種技術(shù)要求。可以知道的是，常用的齒輪材料為各種牌號(hào)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬材料等。一般多采用鍛件或軋制鋼材。當(dāng)齒輪結(jié)構(gòu)尺寸較大，輪坯不易鍛造時(shí)，可采用鑄鋼。開(kāi)式低速傳動(dòng)時(shí)，可采用灰鑄鐵或球墨鑄鐵。低速重載的齒輪易產(chǎn)生齒面塑性變形，輪齒也易折斷，宜選用綜合性能較好的鋼材。高速齒輪易產(chǎn)生齒面點(diǎn)蝕，宜選用齒面硬度高的材料。受沖擊載荷的齒輪，宜選用韌性好的材料。對(duì)高速、輕載而又要求低噪聲的齒輪傳動(dòng)，也可采用非金屬材料、如夾布膠木、尼龍等。1.2.1

14、滿足材料的機(jī)械性能在加工過(guò)程中，如果齒根部受到大彎曲應(yīng)力，可能產(chǎn)生齒面或齒體強(qiáng)度失效；如果齒面各點(diǎn)都有相對(duì)滑動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生磨損。齒輪主要的失效形式有齒面電蝕、齒面膠合、齒面塑性變形和輪齒折斷等。因此我們要求齒輪材料有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度，齒面要有足夠的硬度和耐磨性，芯部要有一定的強(qiáng)度和韌性。1.2.2 滿足材料的工藝性能材料的工藝性能是指材料本身能夠適應(yīng)各種加工工藝要求的能力。齒輪的制造要經(jīng)過(guò)鍛造、切削加工和熱處理等幾種加工，因此選擇材料時(shí)要特別注意材料的工藝性能。一般來(lái)說(shuō)，碳鋼的鍛造、切削加工等工藝性能較好，其機(jī)械性能可以滿足一般工作條件的要求，但強(qiáng)度不高，淬透性較差。而合金鋼淬透性好

15、、強(qiáng)度高，但鍛造、切削加工性能較差。我們可以通過(guò)改變工藝規(guī)程、熱處理方法等途徑來(lái)改善材料的工藝性能。1.2.3 材料的經(jīng)濟(jì)性要求在滿足使用性能的前提下，選用齒輪材料還應(yīng)該注意盡量降低零件的總成本。從材料本身價(jià)格來(lái)考慮，碳鋼和鑄鐵的價(jià)格比較低廉，因此在滿足零件機(jī)械性能的前提下選用碳鋼和鑄鐵，不僅具有較好的加工工藝性能，而且可以降低成本。從齒輪生產(chǎn)過(guò)程的耗費(fèi)來(lái)考慮。首先，采用不同的熱處理方法相對(duì)加工費(fèi)用也不一樣。其次，通過(guò)改進(jìn)熱處理工藝也可以降低成本。1.2.4 齒輪的材料及熱處理工程材料及熱加工處理中對(duì)齒輪材料的基本要求如下：齒面要硬,齒芯要韌易于加工及熱處理軟齒面齒輪齒面配對(duì)硬度差為30-50

16、HBS常用的齒輪材料及其熱處理方法有：（ 1）中碳鋼（如 45 鋼 ）進(jìn)行調(diào)質(zhì)或表面淬火，綜合力學(xué)性能較好，用于低速、輕載或中載的一些不重要的齒輪。（ 2）合金調(diào)質(zhì)鋼（如 40Cr）進(jìn)行調(diào)質(zhì)或表面淬火，綜合力學(xué)性能更好，且熱處理變形小，適用于中速、中載及精度要求較高的齒輪。（ 3）合金滲碳鋼（如 20Cr， 20CrMnTi） 進(jìn)行滲碳淬火或液體碳氮共滲，齒面硬度可達(dá)58HRC，且心部有較高韌性，適用于高速、中載和或有沖擊載荷的齒輪（ 4）鑄鐵及其他非金屬材料（如尼龍、夾布膠木等）。這些材料強(qiáng)度低、易加工，適用于一些輕載的齒輪。由于本文用到的齒輪材料為鋼制齒輪，因此主要介紹一下它的的熱處理方法

17、（本篇文章的加工工藝過(guò)程的選用中需要用到的熱處理方法是正火和調(diào)質(zhì)）：a.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 40 55HRC。特點(diǎn)是抗疲勞點(diǎn)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。b.滲碳淬火滲碳淬火常用于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(dá)56 62HRC，而齒輪心部仍保持較高的韌性，輪齒的抗彎強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性較好，常用于受沖擊載荷的重要齒輪傳動(dòng)。齒輪經(jīng)滲碳淬火后，輪齒變形較大，應(yīng)進(jìn)行磨削加工。c.滲氮滲氮是一種表面化學(xué)熱處理。滲氮后不需要

18、進(jìn)行其他熱處理，齒面硬度可達(dá)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(nèi)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。d.調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鑰，如45、 40Cr、 35SiMn 鋼等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度一般為220 280HBS。因硬度不高，輪齒精加工可在熱處理后進(jìn)行。e.正火正火能消除內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能和切削性能。機(jī)械強(qiáng)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。表 1-2 常用齒輪材料及其力學(xué)性能抗拉強(qiáng)屈服點(diǎn)硬度類別材料牌號(hào)熱處理度方法 b/MPa s/MPaHBS

19、或 HRC正火500270150 180HBS35優(yōu)質(zhì)碳 素鋼調(diào)質(zhì)550294190 230 HBS正火588294169 217 HBS45調(diào)質(zhì)229 286 HBS表面淬 火64737340 50 HRC50正火628373180 220 HBS調(diào)質(zhì)240 258 HBS40Cr表面淬 火70050048 55 HRC調(diào)質(zhì)217 269 HBS35SiMn表面淬 火75045045 55 HRC合金結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)241 286 HBS40MnB表面淬 火73549045 55 HRC20Cr滲碳淬63739256 62 HRC20CrMnTi火后回 火107983456 62HRC38CrMn

20、AlA滲氮980834850HV鑄鋼ZG45正火580320156 217 HBSZG55650350169 229 HBS灰鑄鐵HT300300185 278 HBSHT350350202 304 HBS球墨鑄QT600-3600370190 270 HBS鐵QT700-2非金屬夾布膠木700100420225 305 HBS 25 35 HBSv1.2.5 齒輪的技術(shù)要求齒輪本身的制造精度，對(duì)整個(gè)機(jī)器的工作性能、承載能力及使用壽命都有很大的影響。根據(jù)其使用條件，齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求。（ 1）傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性我們要求齒輪能較準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng)并使傳動(dòng)比恒定。即要求齒輪在一轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)角誤差

21、不超過(guò)一定范圍。（ 2）傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性我們要求齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，以減小沖擊、振動(dòng)和噪聲。即要求限制齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)瞬時(shí)速比的變化。（ 3）載荷分布均勻性我們要求齒輪工作時(shí)，齒面接觸要均勻，以使齒輪在傳遞動(dòng)力時(shí)不致因載荷分布不勻而使接觸應(yīng)力過(guò)大，引起齒面過(guò)早磨損。接觸精度除了包括齒面接觸均勻性以外，還包括接觸面積和接觸位置。（ 4）傳動(dòng)側(cè)隙的合理性我們要求齒輪工作時(shí)，非工作齒面間留有一定的間隙，以貯存潤(rùn)滑油，補(bǔ)償因溫度、彈性變形所引起的尺寸變化和加工、裝配時(shí)的一些誤差。由于齒輪的制造精度和齒側(cè)間隙主要根據(jù)齒輪的用途和工作條件而定。在實(shí)際運(yùn)用中： 對(duì)于分度傳動(dòng)用的齒輪，主要要求齒輪的運(yùn)動(dòng)精度較高；對(duì)于高

22、速動(dòng)力傳動(dòng)用齒輪，為了減少?zèng)_擊和噪聲，對(duì)工作平穩(wěn)性精度有較高要求；對(duì)于重載低速傳動(dòng)用的齒輪，則要求齒面有較高的接觸精度，以保證齒輪不致過(guò)早磨損；對(duì)于換向傳動(dòng)和讀數(shù)機(jī)構(gòu)用的齒輪，則應(yīng)嚴(yán)格控制齒側(cè)間隙，必要時(shí)，須消除間隙。1.2.6 齒輪毛坯由于齒輪毛坯的選擇取決于齒輪的材料、結(jié)構(gòu)形式與尺寸、使用條件及生產(chǎn)批量等因素。常用的齒輪毛坯有：（1）下料件用于一些不重要，受力不大且尺寸較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的齒輪。（由于實(shí)際需求，本文使用的就是下料件）（2）鍛件用于重要而受力較大的齒輪。（3）鑄鋼件用于直徑大或結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，不宜鍛造的齒輪。（4）鑄鐵件用于受力小，無(wú)沖擊的開(kāi)式傳動(dòng)的齒輪。1.3 影響齒輪工作平穩(wěn)性

23、的加工誤差分析1.3.1 機(jī)械加工的階段由于齒輪的傳動(dòng)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(shí)采用的定位基準(zhǔn)(孔和端面)的精度有著直接的關(guān)系，所以，這個(gè)階段主要是為下一階段加工齒形準(zhǔn)備精基準(zhǔn)，使齒的內(nèi)孔和端面的精度基本達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求。在這個(gè)階段中除了加工出基準(zhǔn)外，對(duì)于齒形以外的次要表面的加工，也應(yīng)盡量在這一階段的后期加以完成。1.3.2 齒形的加工對(duì)于不需要淬火的齒輪，一般來(lái)說(shuō)這個(gè)階段也就是齒輪的最后加工階段，經(jīng)過(guò)這個(gè)階段就應(yīng)當(dāng)加工出完全符合圖樣要求的齒輪來(lái)。對(duì)于需要淬硬的齒輪，必須在這個(gè)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(gè)階段的加工是保證齒輪加工精度的

24、關(guān)鍵階段。應(yīng)予以特別注意。1.3.3 熱處理階段在這個(gè)階段中主要對(duì)齒面的淬火處理，使齒面達(dá)到規(guī)定的硬度要求。我們?cè)邶X輪加工中根據(jù)不同的目的，安排兩類熱處理工序：(1)毛坯熱處理在齒坯加工前后安排預(yù)備熱處理 正火或調(diào)質(zhì)。其主要目的是消除鍛造及粗加工所引起的殘余應(yīng)力，改善材料的切削性能和提高綜合力學(xué)性能。(2)齒面熱處理齒形加工完畢后，為提高齒面的硬度和耐磨性，常進(jìn)行滲碳淬火，高頻淬火，碳氮共滲和氮化處理等熱處理工序。1.3.4 齒形的精加工階段這個(gè)階段的目的，在于修正齒輪經(jīng)過(guò)淬火后所引起的齒形變形，進(jìn)一步提高齒形精度和降低表面粗糙度，使之達(dá)到最終的精度要求。在這個(gè)階段中首先應(yīng)對(duì)定位基準(zhǔn)面(孔和端

25、面)進(jìn)行修整，因淬火以后齒輪的內(nèi)孔和端面均會(huì)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準(zhǔn)進(jìn)行齒形精加工，是很難達(dá)到齒輪精度的要求的。以修整過(guò)的基準(zhǔn)面定位進(jìn)行齒形精加工，可以使定位準(zhǔn)確可靠，余量分布也比較均勻，以便達(dá)到精加工的目的。影響齒輪傳動(dòng)工作平穩(wěn)性的主要因素是齒輪的齒形誤差ff 和基節(jié)偏差fpb。 齒形誤差會(huì)引起每對(duì)齒輪嚙合過(guò)程中傳動(dòng)比的瞬時(shí)變化；基節(jié)偏差會(huì)引起一對(duì)齒過(guò)渡到另一對(duì)齒嚙合時(shí)傳動(dòng)比的突變。齒輪傳動(dòng)由于傳動(dòng)比瞬時(shí)變化和突變而產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，從而影響工作平穩(wěn)性精度。1.3.5 加工誤差分析（ 1）齒形誤差從實(shí)際操作中，我們不難發(fā)現(xiàn)：齒形誤差主要是由于齒輪滾刀的制造刃磨誤差及

26、滾刀的安裝誤差等原因造成的，因此在滾刀的每一轉(zhuǎn)中都會(huì)反映到齒面上。常見(jiàn)的齒形誤差有如圖1-4 所示的各種形式。圖a 為齒面出棱、圖b 為齒形不對(duì)稱、圖c 為齒形角誤差、圖 d 為齒面上的周期性誤差、圖e為齒輪根切。由于齒輪的齒面偏離了正確的漸開(kāi)線，使齒輪傳動(dòng)中瞬時(shí)傳動(dòng)比不穩(wěn)定，影響齒輪的工作平穩(wěn)性。圖 1-4 常見(jiàn)的齒輪誤差（ 2）基節(jié)極限偏差滾齒時(shí)，齒輪的基節(jié)極限偏差主要受滾刀基節(jié)偏差的影響。滾刀基節(jié)的計(jì)算式為：pb0=pn0cos 0=pt0cos 0cos 0 pt0cos 0式中：pb0 滾刀基節(jié)；pn0 滾刀法向齒距；pt0 滾刀軸向齒距； 0 滾刀法向齒形角； 0 滾刀分度圓螺旋升

27、角，一般很小，因此cos 01。由上式可見(jiàn)，為減少基節(jié)偏差，滾刀制造時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制軸向齒距及齒形角誤差，同時(shí)對(duì)影響齒形角誤差和軸向齒距誤差的刀齒前刀面的非徑向性誤差也要加以控制。第二章直齒圓柱齒輪軸的工藝分析2.1.1 軸類零件加工的工藝路線由于我們加工的是齒輪軸工件，因此，要對(duì)外圓進(jìn)行加工。外圓加工的基本加工路線可歸納為四條：（ 1） 粗車半精車精車對(duì)于一般常用材料，這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線。（ 2）粗車半精車粗磨精磨對(duì)于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時(shí)，其后續(xù)工序只能用磨削而采用的加工路線。（ 3） 粗車半精車精車金剛石車對(duì)于有色金屬，用磨削加工通

28、常不易得到所要求的表面粗糙度，因?yàn)橛猩饘僖话惚容^軟，容易堵塞沙粒間的空隙，因此其最終工序多用精車和金剛石車。（ 4） 粗車半精粗磨精磨光整加工對(duì)于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路線。2.2 齒輪加工方法為了便于我們了解齒輪加工，下面我們對(duì)齒輪加工的方法進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的探討。齒輪加工的關(guān)鍵是齒面加工。目前，齒面加工的主要方法是刀具切削加工和砂輪磨削加工。前者由于加工效率高，加工精度較高，因而是目前廣泛采用的齒面加工方法。后者主要用于齒面的精加工，效率一般比較低。按照加工原理，可分為成形法和展成法兩大類。一般情況下:a.加工直齒圓柱齒輪用插齒機(jī)b.加工斜齒輪用

29、滾齒機(jī)c.加工傘齒輪用刨齒機(jī)（滾齒機(jī)也可以加工斜齒輪）所選用的刀具由齒輪加工機(jī)床決定：b.滾齒機(jī)有專用的齒輪滾刀b 插齒機(jī)有專用的齒輪插刀c.刨齒機(jī)有轉(zhuǎn)用的齒輪刨刀以上刀具都是標(biāo)準(zhǔn)件,可以在刀具書(shū)中選型（根據(jù)模數(shù)）齒輪軸的加工一般用滾齒機(jī)就可以加工,選用相應(yīng)模數(shù)的齒輪滾刀,不需要專門(mén)的夾具就可以加工。2.2.1 成形法成形法是采用與被切齒輪齒槽相符的成形刀具加工齒形的方法。用齒輪銑刀在銑床上加工齒輪是常用的成形法加工。（ 1）齒輪銑刀的選擇銑刀應(yīng)選擇與被加工齒輪模數(shù)、壓力角相等的銑刀。同時(shí)按齒輪齒數(shù)根據(jù)下頁(yè)表選擇合適號(hào)數(shù)的銑刀。刀號(hào)12345678加工齒 數(shù)范圍12 1314 1617 202

30、1 2526 3435 5455 134135 以 上及齒 條2）銑削方法我們?cè)阢娤鞯倪^(guò)程中，在臥式銑床上應(yīng)將齒坯套在心軸上安裝于分度頭和尾架頂尖中，對(duì)刀并調(diào)好銑削深度后開(kāi)始銑第一個(gè)槽，銑完一齒退出進(jìn)行分度，依次逐個(gè)完成齒數(shù)的銑削。（ 3）銑齒加工特點(diǎn)1）用普通的銑床設(shè)備，且刀具成本低。2）生產(chǎn)效率低。每切完一齒要進(jìn)行分度，占用較多的輔助時(shí)間。3）齒輪精度低。齒形精度只達(dá)11-9 級(jí)。以上主要原因是每號(hào)銑刀的刀齒輪廓只與該范圍最少齒槽相吻合，而此號(hào)齒輪銑刀加工同組的其它齒數(shù)的齒輪齒形都有一定的誤差。2.2.2 展成法展成法就是利用齒輪刀具與被切齒坯作嚙合運(yùn)動(dòng)而切出齒形的方法。主要有以下分類：（

31、 1） 插齒加工插齒加工在插齒機(jī)上進(jìn)行，是相當(dāng)于一個(gè)齒輪的插齒刀與齒坯按一對(duì)齒輪作嚙合運(yùn)動(dòng)而把齒形切成的?？砂巡妪X過(guò)程分解為：插齒刀先在齒坯上切下一小片材料，然后插齒刀退回并轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，齒坯也同時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)相應(yīng)角度。之后，插齒刀又下插在齒坯上切下一小片材料。不斷重復(fù)上述過(guò)程。就是這樣，整個(gè)齒槽被一刀刀地切出，齒形則被逐漸地包絡(luò)而成。因此，一把插齒刀，可加工相同模數(shù)而齒數(shù)不同的齒形，不存在理論誤差。插齒有以下切削運(yùn)動(dòng):主運(yùn)動(dòng)插齒刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)展成運(yùn)動(dòng)確保插齒刀與齒坯的嚙合關(guān)系的運(yùn)動(dòng)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)插齒刀的轉(zhuǎn)動(dòng)，其控制著每次插齒刀的切削量徑向進(jìn)給量插齒刀須作徑向逐漸切入運(yùn)動(dòng)，以便切出全齒深。讓刀運(yùn)動(dòng)插齒

32、刀回程向上時(shí)，為避免與工件摩擦而使插齒刀讓開(kāi)一定距離的運(yùn)動(dòng)插齒除適于加工直齒圓柱齒輪外，特別適合加工多聯(lián)齒輪及內(nèi)齒輪。插齒加工精度一般為 7-8 級(jí)。齒面粗糙度Ra值為1.6 m。（ 2）滾齒加工滾齒是目前應(yīng)用最廣的切齒方法，滾齒加工原理是滾齒刀和齒坯模擬一對(duì)螺旋齒輪作嚙合運(yùn)動(dòng)。滾齒刀好比一個(gè)齒數(shù)很少（一至二齒）齒很長(zhǎng)的齒輪，形似蝸桿，經(jīng)刃磨后形成一排排齒條刀齒。因此，可把滾齒看成是齒條刀對(duì)齒坯的加工。這種方法可用一把滾齒刀加工相同模數(shù)不同齒數(shù)的齒輪。不存在理論齒形誤差。滾齒精度一般為7 9 級(jí)，當(dāng)采用高精度滾刀和滾齒機(jī)時(shí)，可滾切5 級(jí)精度的齒輪。滾齒時(shí)，產(chǎn)生齒輪的基節(jié)偏差較小，而齒形誤差通常

33、較大。滾切直齒圓柱齒輪時(shí)有以下運(yùn)動(dòng)：1）主運(yùn)動(dòng)滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2） 展成運(yùn)動(dòng)是保證滾齒刀和被切齒輪的轉(zhuǎn)速必須符合所模擬的一對(duì)齒輪的嚙合運(yùn)動(dòng)關(guān)系。即滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，工件轉(zhuǎn)K/Z 轉(zhuǎn)。其中：K 是滾刀的頭數(shù)，Z 為齒輪齒數(shù)。3）垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要切出齒輪的全齒寬，滾刀須沿工件軸向作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)滾齒加工適于加工直齒、斜齒圓柱齒輪。齒輪加工精度為8-7 級(jí)，齒面粗糙度Ra 值為1.6 m。在滾齒機(jī)上用蝸輪滾刀、鏈輪滾刀還能滾切蝸輪和鏈輪。（ 3） 剃齒加工剃齒是用剃齒刀對(duì)齒輪的齒面進(jìn)行精加工的方法。加工原理：剃齒時(shí)刀具與工件作一種自由嚙合的展成運(yùn)動(dòng)。安裝時(shí)，剃齒刀與工件軸線傾斜一個(gè)剃齒刀螺旋角 。剃齒刀的圓周

34、速度可以分解為沿工件齒向的切向速度和沿工件齒面的法向速度，從而帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)，使刀具在工件表面上剃下一層極薄的切屑。同時(shí)，工作臺(tái)帶動(dòng)工件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以剃削輪齒的全長(zhǎng)。（ 4） 珩齒加工珩齒特點(diǎn):珩齒的加工原理與剃齒相同，表面粗糙Ra0.4 0.2 m。主要作用是降低齒面粗糙度，生產(chǎn)率高，一般用于大批量加工8 6 級(jí)精度的淬火齒輪。（ 5） 齒加工磨齒是獲得高精度齒輪最有效和可靠的方法，既可磨削不淬火的齒輪，又可磨削淬火的齒輪。加工精度可達(dá)6 4 級(jí) , Ra0.4 0.2 m。磨削方法分為展成磨削和成形磨削兩大類錐形砂輪磨削單分度展成磨削蝶形砂輪磨削展成磨削大平面砂輪磨削圓柱蝸桿砂輪磨

35、削球面蝸桿砂輪磨削齒輪磨削 成形磨削數(shù)控成形砂輪磨削圖 2-1 磨削方式的分類 磨孔 對(duì)于淬硬零件中的孔加工，磨孔是主要的加工方法。內(nèi)孔為斷續(xù)圓周表面（如有鍵槽或花鍵的孔）、階梯孔及盲孔時(shí)，常采用磨孔作為精加工。磨孔時(shí)砂輪的尺寸受被加工孔徑尺寸的限制，一般砂輪直徑為工件孔徑的0.50.9 倍，磨頭軸的直徑和長(zhǎng)度也取決于被加工孔的直徑和深度。故磨削速度低，磨頭的剛度差，磨削質(zhì)量和生產(chǎn)率均受到影響。磨孔的方式有中心內(nèi)圓磨削、無(wú)心內(nèi)圓磨削。中心內(nèi)圓磨削是在普通內(nèi)圓磨床或萬(wàn)能磨 床上進(jìn)行。無(wú)心內(nèi)圓磨削是在無(wú)心內(nèi)圓磨床上進(jìn)行的，被加工工件多為薄壁件，不宜用夾盤(pán)夾緊，工件的內(nèi)外圓同軸度要求較高。這種磨削方

36、法多用于磨削軸承環(huán)類型的零件，其工藝特點(diǎn)是精度高，要求機(jī)床具有高精度、高的自動(dòng)化程度和高的生產(chǎn)率，以適應(yīng)大批大量生產(chǎn)。由于內(nèi)圓磨削的工作條件必外圓磨削差，故內(nèi)圓磨削有如下特點(diǎn)：1) 磨孔用的砂輪直徑受到工件孔徑的限制。約為孔徑的0.5 9 倍，砂輪直徑小則磨耗快，因此經(jīng)常需要修整和更換，增加了輔助時(shí)間。2) 由于選擇直徑較小的砂輪，磨削時(shí)要達(dá)到砂輪圓周速度25-30m/s 是很困難的。因此，磨削速度比外圓磨削速度低的多，故孔的表面質(zhì)量較低，生產(chǎn)效率也不高。近些年來(lái)已制成有100000r/min 的風(fēng)動(dòng)磨頭，以便磨削12mm 直徑的孔。3) 砂輪軸的直徑受到孔徑和長(zhǎng)度的限制，又是懸臂安裝，故剛性

37、差，容易彎曲和變形，產(chǎn)生內(nèi)圓磨削砂輪軸的偏移，從而影響加工精度和表面質(zhì)量。4) 砂輪與孔的接觸面積大，單位面積壓力小，砂粒不易脫落，砂輪顯得硬，工件易發(fā)生燒傷，故應(yīng)選用較軟的砂輪。5) 切削液不易進(jìn)入磨削區(qū)，排屑較困難，磨屑易積集在磨粒間的空隙中，容易堵塞砂輪，影響砂輪的切削性能。6)磨削時(shí)，砂輪與孔的接觸長(zhǎng)度經(jīng)常改變。當(dāng)砂輪有一部分超出孔外時(shí)，其接觸長(zhǎng)度較短，切削力較小，砂輪主軸所產(chǎn)生的壓移量比磨削孔的中部時(shí)為小，此時(shí)被磨去的金屬層較多，從而形成 “喇叭口”。為了減小或消除其誤差，加工時(shí)應(yīng)控制砂輪超出孔外的長(zhǎng)度不大于1/21/3 砂輪寬度。內(nèi)圓磨削精度可達(dá)IT7 ，表面粗糙度可達(dá)。( 6)齒

38、輪加工的其它方法滾制：齒輪的滾制加工有利用成形法與展成法。利用展成法的滾制是利用齒條與小齒輪、小齒輪與大齒輪、內(nèi)齒輪與小齒輪的嚙合；將淬火硬化的齒條形工具、小齒輪形工具、內(nèi)齒輪形工具按壓于齒輪輪坯，使輪坯滾動(dòng)，借塑性變形加工成齒形。利用成形法的滾制是用對(duì)應(yīng)于滾制齒輪的齒輪形狀的成形滾制刀具，藉特殊的滾軋加工成形齒形。熱間鍛造：熱間鍛造的主要對(duì)象為直齒傘齒輪、螺旋傘齒輪及正齒輪，通常為以非鐵合金為材料的齒輪，可不計(jì)加熱之際發(fā)生的氧化皮時(shí)，熱間鍛造的精度及表面粗糙度不亞于機(jī)械加工。高速鍛造：1957 年由美國(guó)General Dynamics公司開(kāi)發(fā)冷間鍛造：主要有利用鍛粗或鍛頭法擴(kuò)大齒坯尺寸的成形

39、與減少齒坯斷面的擠出成形。沖剪：玩具等不大要求精度的小型板齒輪常用沖剪法作成。普通鑄造：超大型齒輪不得不用鑄造放來(lái)加工。直接將熔融的金屬注入鑄模中，凝固后取出，直接使用或機(jī)械加工后使用。精密鑄造法：有轂?zāi)７ā⑹嗄７ǖ?。還有粉末冶金法、射出成形法等齒輪加工方法2.2.3齒形加工方法比較滾齒、插齒與銑齒比較銑齒采用普通設(shè)備和簡(jiǎn)單刀具即可加工齒形。但是只能加工11 9級(jí)精度、齒面粗糙度Ra 值為6.3 m 3.2 m 的齒形。滾齒和插齒的分度精度和齒形精度均較銑齒高，可以加工 6 級(jí)精度、齒面粗糙度值Ra 為 3.2 m 1.6 m；滾齒和插齒是連續(xù)分度和切削 ，生產(chǎn)效率比銑齒高。用同一模數(shù)的滾到

40、和插齒刀，可以各種不同齒數(shù)的齒輪，大大減少了刀具數(shù)目，提高了經(jīng)濟(jì)效益。滾齒與插齒比較滾齒是刀齒作連續(xù)的旋轉(zhuǎn)切削、切削速度較高，插齒是刃齒作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，限制了切削速度，故滾齒生產(chǎn)率比插齒烙高，滾齒機(jī)可以加工直齒、斜齒圓柱齒輪和蝸輪，但不能加工內(nèi)齒輪和相距太近的多聯(lián)齒輪；插齒時(shí)播齒刀沿齒全長(zhǎng)連續(xù)切出，包絡(luò)線數(shù)量也多，而滾齒時(shí)輪齒全長(zhǎng)是由滾刀多次連續(xù)切出，故插齒的齒面粗糙度值較??；插齒刀的制造、刃磨檢驗(yàn)壁滾刀方便，易得到高精度，但插齒機(jī)分齒傳動(dòng)鏈比滾齒復(fù)雜，因此，加工齒輪的精度基本一樣；插齒機(jī)可以加工內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪,但不能加工蝸輪。表 2-1 各種齒輪加工工藝比較加工精度生產(chǎn)率齒面光潔度適用范圍滾齒

41、通常加工6 10，最高能達(dá)到4 級(jí)較高較差通用性大，常用于加工直齒、斜齒的外嚙合圓柱齒輪和蝸桿插齒通常能加工7 9， 最高能達(dá)到6 級(jí)較高較好通用性大，適于加工內(nèi)外嚙合 齒 輪 （包 括階梯齒輪）、 扇形齒輪、齒條等剃齒能加工5 7 級(jí)精度齒輪高，2 4 分鐘便能加工一個(gè)齒輪可達(dá)8 10主要用于齒輪滾插預(yù)加工后、淬火前的精加工珩齒一般用于加工6 8級(jí)精度齒輪低可達(dá)7 9多用于經(jīng)過(guò)剃 齒和高頻淬火 后，齒形的加 工磨齒一般情況下能達(dá)到 3 7 級(jí)精度較低可達(dá)7 9加工成本較 高，多用于齒形淬硬后的精密加工2.3 齒輪加工方案選擇及使用要求2.3.1 .齒輪加工方案選擇由于齒輪加工方案的選擇，主要

42、取決于齒輪的精度等級(jí)、生產(chǎn)批量和熱處理方法等。下面提出我在選擇齒輪加工方案時(shí)的幾條原則，以供參考：（1）對(duì)于8級(jí)及8 級(jí)以下精度的不淬硬齒輪，可用銑齒、滾齒或插齒直接達(dá)到加工精度要求。（2）對(duì)于8級(jí)及8 級(jí)以下精度的淬硬齒輪，需在淬火前將精度提高一級(jí)，其加工方案可采用：滾（插）齒齒端加工齒面淬硬修正內(nèi)孔。（3）對(duì)于67級(jí)精度的不淬硬齒輪，其齒輪加工方案：滾齒剃齒。（4）對(duì)于67級(jí)精度的淬硬齒輪，其齒形加工一般有兩種方案：1）剃珩磨方案滾（插）齒齒端加工剃齒齒面淬硬修正內(nèi)孔珩齒。2）磨齒方案滾（插）齒齒端加工齒面淬硬修正內(nèi)孔磨齒。剃珩方案生產(chǎn)率高，廣泛用于7 級(jí)精度齒輪的成批生產(chǎn)中。磨齒方案生產(chǎn)

43、率低，一般 用于 6 級(jí)精度以上的齒輪。（ 5）對(duì)于5 級(jí)及 5 級(jí)精度以上的齒輪，一般采用磨齒方案。（ 6）對(duì)于大批量生產(chǎn)，用滾（插）齒冷擠齒的加工方案，可穩(wěn)定地獲得7 級(jí)精度齒輪。2.3.2 齒輪傳動(dòng)的使用要求由于齒輪的制造精度對(duì)機(jī)器的工作性能、承載能力、噪聲及使用壽命影響很大，因此，我們?cè)谥圃忑X輪時(shí)必須滿足齒輪傳動(dòng)的使用要求。（ 1 ）傳動(dòng)的準(zhǔn)確性即主動(dòng)輪轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度時(shí)，從動(dòng)輪應(yīng)按給定的傳動(dòng)比轉(zhuǎn)過(guò)相應(yīng)的角度。要求齒輪在一轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)角誤差的最大值不能超過(guò)一定的限度，即為一轉(zhuǎn)角精度。（ 2）工作平穩(wěn)性要求齒輪傳動(dòng)乎穩(wěn)，無(wú)沖擊；振動(dòng)和噪聲小，這就需要限制齒輪傳動(dòng)時(shí)，瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化，即一齒轉(zhuǎn)角精

44、度。（ 3）載荷均勻性齒輪載荷由齒面承受，兩齒輪嚙合時(shí)，接觸面積的大小對(duì)齒輪的使用壽命影響很大。所以齒輪載荷的均勻性，由接觸精度來(lái)衡量。（ 4）齒側(cè)間隙一對(duì)相互嚙合的齒輪，其非工作面必須留有一定的間隙，即為齒側(cè)間隙，其作用是儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，使工作齒面形成油膜，減少磨損；同時(shí)可以補(bǔ)償熱變形、彈性變形、加工誤差和安裝誤差等因素引起的側(cè)隙減小，防止卡死。應(yīng)當(dāng)根據(jù)齒輪副的工作條件，來(lái)確定合理的側(cè)隙。以上四項(xiàng)要求，根據(jù)齒輪傳動(dòng)裝置的用途和工作條件而有所不同。例如，滾齒機(jī)分度蝸桿副，讀數(shù)儀表所用的齒輪副，對(duì)傳動(dòng)準(zhǔn)確性要求高，工作平穩(wěn)性也有一定要求，而對(duì)載荷的均勻性要求一般不嚴(yán)格。（ .4 齒輪軸加工工藝過(guò)程選

45、用材料為鋼棒45 的棒料下料： 50× 150=1（件）1）鍛造：按工序圖（一）鍛造圖 2-2 工序圖（一）2）正火：按專業(yè)工藝規(guī)范進(jìn)行2 .粗車：按工序圖（二）1）車端面，車平即可。2）打頂尖孔 3。一夾一頂裝卡，車軸各個(gè)臺(tái)階，要求嚴(yán)格的臺(tái)（軸承臺(tái)）留一定的磨量（0.5-1，與成活尺寸有關(guān)）；齒輪軸齒部公差較大，可以直接車成；車床6140，車刀：粗車刀、精車刀、切槽刀。工序二3 .調(diào)頭車：1）車端面、保證總廠135± 0.2；2）打頂尖孔 3。4 .粗車： （兩頂尖裝夾）：按工序圖（二）粗車。5 .調(diào)質(zhì)處理：按本專業(yè)符圖工藝內(nèi)容。6 .車：1）按工序圖（三）車右端面（余量

46、均分，半邊1mm）2）修正中心孔。7 .調(diào)頭車：1）按工序圖（三）車端面，保證總長(zhǎng)尺寸135± 0.2，2）車內(nèi)錐符圖3）打中心孔 38 .車： 研磨兩中心孔9 .精車（兩頂尖裝夾）按工序圖（三）精車全部符圖10 .銑：按圖及圖表參數(shù)開(kāi)槽銑齒11 .銑： 修銑齒達(dá)藍(lán)圖要求12 .鉗工：修齒部毛刺13 .磨削：研磨兩中心孔14 .磨削：1）磨外圓160-0.013、20+0.005-0.004、250-0.0252）磨外圓 35+0.006-0.005達(dá)圖15 .銑工：銑半圓鍵槽8+0.0360× 22，R4，210-0.2 符A-A 圖16 .銑工：銑半圓鍵槽50-0.03

47、× 25，R2.5，130-0.1符 B-B 圖17 .鉗工：去銑削毛刺，銳邊倒鈍18 .表面處理：按專業(yè)工藝操作規(guī)程第三章齒輪加工3.1 圓柱齒輪齒形加工方法和加工方案3.1.1 滾齒的原理及工藝特點(diǎn)滾齒是齒形加工方法中生產(chǎn)率較高、應(yīng)用最廣的一種加工方法。在滾齒機(jī)上用齒輪滾刀加工齒輪的原理，相當(dāng)于一對(duì)螺旋齒輪作無(wú)側(cè)隙強(qiáng)制性的嚙合，見(jiàn)圖9-24 所示。滾齒加工的通用性較好,既可加工圓柱齒輪，又能加工蝸輪；既可加工漸開(kāi)線齒形，又可加工圓弧、擺線等齒形；既可加工大模數(shù)齒輪，大直徑齒輪。滾齒可直接加工89 級(jí)精度齒輪，也可用作7 級(jí)以上齒輪的粗加工及半精加工。滾齒可以獲得較高的運(yùn)動(dòng)精度，但

48、因滾齒時(shí)齒面是由滾刀的刀齒包絡(luò)而成，參加切削的刀齒數(shù)有限，因而齒面的表面粗糙度較粗。為了提高滾齒的加工精度和齒面質(zhì)量，宜將粗精滾齒分開(kāi)。3.1.2 滾齒加工質(zhì)量分析 . 影響傳動(dòng)精度的加工誤差分析影響齒輪傳動(dòng)精度的主要原因是在加工中滾刀和被切齒輪的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生了變化。相對(duì)位置的變化（幾何偏心）產(chǎn)生齒輪的徑向誤差；相對(duì)運(yùn)動(dòng)的變化（運(yùn)動(dòng)偏心 ）產(chǎn)生齒輪的切向誤差。（1）齒輪的徑向誤差齒輪徑向誤差是指滾齒時(shí)，由于齒坯的實(shí)際回轉(zhuǎn)中心與其基準(zhǔn)孔中心不重合，使所切齒輪的輪齒發(fā)生徑向位移而引起的周節(jié)累積公差，如圖9 4 所示。齒輪的徑向誤差一般可通過(guò)測(cè)量齒圈徑向跳動(dòng)Fr 反映出來(lái)。切齒時(shí)產(chǎn)生齒輪徑

49、向誤差的主要原因如下：調(diào)整夾具時(shí)，心軸和機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心不重合。齒坯基準(zhǔn)孔與心軸間有間隙，裝夾時(shí)偏向一邊?；鶞?zhǔn)端面定位不好，夾緊后內(nèi)孔相對(duì)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生偏心。（2）齒輪的切向誤差齒輪的切向誤差是指滾齒時(shí)，實(shí)際齒廓相對(duì)理論位置沿圓周方向（切向）發(fā)生位移，如圖9-5 所示。當(dāng)齒輪出現(xiàn)切向位移時(shí)，可通過(guò)測(cè)量公法線長(zhǎng)度變動(dòng)公差 Fw 來(lái)反映。切齒時(shí)產(chǎn)生齒輪切向誤差的主要原因是傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差造成的。在分齒傳動(dòng)鏈的各傳動(dòng)元件中，對(duì)傳動(dòng)誤差影響最大的是工作臺(tái)下的分度蝸輪。分度蝸輪在制造和安裝中與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心不重合（運(yùn)動(dòng)偏心），使工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中發(fā)生轉(zhuǎn)角誤差，并復(fù)映給齒輪。其次，影響傳動(dòng)誤差的另一重要因

50、素是分齒掛輪的制造和安裝誤差，這些誤差也以較大的比例傳遞到工作臺(tái)上。（ 2） .影響齒輪工作平穩(wěn)性的加工誤差分析影響齒輪傳動(dòng)工作平穩(wěn)性的主要因素是齒輪的齒形誤差ff 和基節(jié)偏差fpb。 齒形誤差會(huì)引起每對(duì)齒輪嚙合過(guò)程中傳動(dòng)比的瞬時(shí)變化；基節(jié)偏差會(huì)引起一對(duì)齒過(guò)渡到另一對(duì)齒嚙合時(shí)傳動(dòng)比的突變。齒輪傳動(dòng)由于傳動(dòng)比瞬時(shí)變化和突變而產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，從而影響工作平穩(wěn)性精度。滾齒時(shí)， 產(chǎn)生齒輪的基節(jié)偏差較小，而齒形誤差通常較大。下面分別進(jìn)行討論。（1）齒形誤差齒形誤差主要是由于齒輪滾刀的制造刃磨誤差及滾刀的安裝誤差等原因造成的，因此在滾刀的每一轉(zhuǎn)中都會(huì)反映到齒面上。常見(jiàn)的齒形誤差有如圖9-6 所示的各種形式

51、。圖 a 為齒面出棱、圖 b 為齒形不對(duì)稱、圖 c 為齒形角誤差、圖 d 為齒面上的周期性誤差、圖 e 為齒輪根切。由于齒輪的齒面偏離了正確的漸開(kāi)線，使齒輪傳動(dòng)中瞬時(shí)傳動(dòng)比不穩(wěn)定，影響齒輪的工作平穩(wěn)性。3.2 典型齒輪零件加工工藝分析3.2.1 工藝過(guò)程分析9 17 所示為一雙聯(lián)齒輪，材料為40Cr， 精度為7 6 6 級(jí)， 其加工工藝過(guò)程見(jiàn)表9 6。從表中可見(jiàn)，齒輪加工工藝過(guò)程大致要經(jīng)過(guò)如下幾個(gè)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(zhǔn)修正及齒形精加工等。齒號(hào)模數(shù)齒數(shù)精度等級(jí)公法線長(zhǎng)度 變動(dòng)量齒圈徑向跳 動(dòng)228 7GK 0.03 9 0.05 0242 7JL 0.

52、02 4 0.04 2齒號(hào) 基節(jié)偏差 齒形公差 齒向公差 公法線平均 長(zhǎng)度跨齒數(shù)± 0.0160.0170.01721.36 0 0.05± 0.0160.0180.01727.6 0 0.05表9 6 雙聯(lián)齒輪加工工藝過(guò)程序 號(hào)123456789工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)毛坯鍛造 正火 粗車外圓及端面，留余量 花鍵底孔至尺寸 拉花鍵孔 鉗工去毛刺1.5 2mm，鉆鏜30H12上芯軸，精車外圓，端面及槽至要求檢驗(yàn)滾齒（z 42） ，留剃余量0.07 0.10 mm外圓及端面 30H12孔及A 面花鍵孔及A 面花鍵孔及B 面花鍵孔及A 面花鍵孔及端面花鍵孔及A 面花鍵孔及A 面花鍵孔及A 面10 插齒（z