直齒圓柱齒輪的加工工藝規(guī)程畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　直齒圓柱齒輪的加工工藝規(guī)程</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　人們的生產(chǎn)和生活廣泛使用各種機(jī)器。隨著近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類運(yùn)用各方面的知識(shí)和技術(shù)，不斷創(chuàng)新出各種新型的機(jī)器，因此“機(jī)器”也有了新含義。 本設(shè)計(jì)研究的對(duì)象是為機(jī)械中常見的齒輪傳動(dòng)、齒輪的校核和基本設(shè)計(jì)理論、計(jì)算方法以及一些零件的選擇和維護(hù)。各部分內(nèi)容

2、都是按照工作原理、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度計(jì)算、使用維護(hù)的順序介紹的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)設(shè)計(jì)的理解在不斷的深化，設(shè)計(jì)方法也在不斷的發(fā)展，然而常規(guī)的設(shè)計(jì)方法是工程技術(shù)人員進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案滿足其工作要求，具有結(jié)構(gòu)緊湊、便于加工、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】：齒輪傳動(dòng) 設(shè)計(jì)理論 計(jì)算過(guò)程 齒輪校核。 </p><p><b>　　目 錄

3、</b></p><p>　　一 摘要……………………………………………………………1</p><p>　　前言……………………………………………………………3</p><p>　　二 齒輪加工工藝…………………………………………………4</p><p>　　第一章 齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí) ……………………………………4</p&g

4、t;<p>　　第二章齒輪的發(fā)展歷史及我國(guó)齒輪發(fā)展現(xiàn)狀 …………………………………………………6</p><p>　　第三章 齒輪的種類及應(yīng)用范圍 ……………………………9</p><p>　　第四章 齒輪加工方法及工藝過(guò)程……………………………14</p><p>　　三 結(jié)束語(yǔ) ………………………………………………………18</p>

5、<p>　　四 參考文獻(xiàn) …………………………………………………19</p><p>　　五 結(jié)束語(yǔ) ......................................20</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　齒輪是工業(yè)生產(chǎn)中的重要基礎(chǔ)零件，其加工質(zhì)量和加工能力反映一個(gè)國(guó)家的

6、 </p><p>　　工業(yè)水平。實(shí)現(xiàn)齒輪加工的數(shù)控化和自動(dòng)化，加工和檢測(cè)的一體化是目前齒輪加工的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　齒輪加工機(jī)床系指用齒輪切削工具加工齒輪齒面或齒條齒面的機(jī)床及其配套輔機(jī)。齒輪機(jī)床按加工原理分為兩類，仿形法和范成法(或稱展成法)。仿形法是用刀具的刀刃形狀來(lái)保證齒輪齒形的準(zhǔn)確性，用單分齒來(lái)保證分齒的均勻。范成法是按照齒輪嚙合原理進(jìn)行加工，假想刀具為

7、齒輪的牙形，它在切削被加工齒輪時(shí)好似一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)，被加工齒輪就是在類似嚙合傳動(dòng)的過(guò)程中被范成成形的，范成法具有加工精度高，粗糙度值低，生產(chǎn)率高等特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用，范成法按其加工方法和加工對(duì)象分為：</p><p>　　(1)插齒機(jī)：多用于粗、精加工內(nèi)外嚙合的直齒圓柱齒輪，特別適用于雙聯(lián)、多聯(lián)齒輪，當(dāng)機(jī)床上裝有專用裝置后，可以加工斜齒圓柱齒輪及齒條。</p><p>　　(2)滾齒

8、機(jī)：可進(jìn)行滾銑圓柱直齒輪、斜齒輪、蝸輪及花鍵軸等加工。</p><p>　　(3)剃齒機(jī)：按螺旋齒輪嚙合原理用剃齒刀帶動(dòng)工件(或工件帶動(dòng)刀具)旋轉(zhuǎn)剃削圓柱齒輪齒面的齒輪再加工機(jī)床。</p><p>　　(4)刨齒機(jī)：用于外嚙合直齒錐齒輪加工。</p><p>　　(5)銑齒機(jī)：用于加工正交、非正交(軸交角不等于90)的弧齒錐齒輪、雙曲線錐齒輪加工。</p>

9、;<p>　　(6)磨齒機(jī)：用于熱處理后各種高精度齒輪再加工。</p><p>　　第一章 齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)</p><p><b>　　1.概述</b></p><p>　　齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之一。齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：適用的圓周速度和功率范圍廣；效率較高，一般 =0.94～0.99；傳動(dòng)比準(zhǔn)確；壽命較長(zhǎng)；工作

10、可靠性較高；可實(shí)現(xiàn)平行軸、任意角相交軸和任意角交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng)?！　↓X輪轉(zhuǎn)動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：要求較高的制造和安裝精度，成本較高；不適宜遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng)。 </p><p>　　齒輪傳動(dòng)的類型很多，最常見的是：兩軸線相互平行的圓柱齒輪傳動(dòng)，兩軸線相交的圓錐齒輪傳動(dòng)，兩軸線交錯(cuò)在空間既不平行也不相交的螺旋齒輪傳動(dòng)。 </p><p>　　圓柱齒輪傳動(dòng)又可分為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，斜齒圓柱齒輪傳

11、動(dòng)和人字齒圓柱齒傳動(dòng)。按照輪齒排列在圓柱體的外表面、內(nèi)表面或平面上，它又可分為外嚙合齒輪傳動(dòng)、內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)和齒輪齒條傳動(dòng)（圖3－27 a.b.c） 。</p><p>　　此外，按照齒輪傳動(dòng)的工作條件又分為開式傳動(dòng)和閉式傳動(dòng)</p><p>　　直齒圓柱齒輪的構(gòu)造最簡(jiǎn)單，應(yīng)用最廣泛，本章僅以它為典型，分析齒輪傳動(dòng)的基本原理和設(shè)計(jì)計(jì)算的基本方法</p><p>　　

12、2. 齒廓嚙合的基本定律</p><p>　　對(duì)齒輪傳動(dòng)的基本要求是其瞬時(shí)角速度之比（傳動(dòng)比）必須保持恒定，否則，當(dāng)主動(dòng)輪以等角速度回轉(zhuǎn)時(shí)，由于從動(dòng)輪角速度的變化，而產(chǎn)生慣性力。這種慣性力不僅影響齒輪的壽命，而且還引起機(jī)器的振動(dòng)和噪音，影響其傳動(dòng)質(zhì)量。齒廓嚙合基本定律就是研究當(dāng)齒廓形狀符合什么條件時(shí)才能滿足這個(gè)基本要求。</p><p>　　圖所示出一對(duì)齒廓的嚙合，兩嚙合齒輪的齒廓E1和E

13、2在K點(diǎn)相接觸。兩輪的角速度分別為w1和w2，vK1為齒廓E1上K點(diǎn)的速度，vK1＝w1× O1K；vK2為齒輪E2上K點(diǎn)的速度，vK2=w2× O2K。</p><p>　　過(guò)K點(diǎn)作兩齒廓的公法線nn交連心線于C點(diǎn)，由于兩齒廓在嚙合過(guò)程中不應(yīng)互相壓入或分離，所以vK1和vK2在nn方向的分速度應(yīng)相等，故ab⊥nn。</p><p>　　過(guò) O2作 O2z∥nn，與 O

14、1K的延長(zhǎng)線交于z點(diǎn),因ΔKab與ΔK O2z的對(duì)應(yīng)邊互相垂直，故ΔK O2z ～ΔKab，因而：</p><p>　　Kz/O2K=Kb/Ka=vK1/vK2=(w1× O1K)/(w2×O2K)</p><p>　　即 　　　　　　　Kz/O1K=w1/w2</p><p>　　又因ΔO1O2z～ΔO1cK，cK∥O2z 故 </p&g

15、t;<p>　　Kz/O1K=O2c/O1c　 　</p><p>　　因而得： w1/w2=O2c/O1c　　　　　?。?－34） </p><p>　　上式說(shuō)明兩輪的角速度與連心線被齒廓接觸點(diǎn)的公法線所分得的兩線段成反比。</p><p>　　由此可見，要使兩輪的傳動(dòng)比恒定，應(yīng)使比值O2c/O1c為常數(shù)。因兩齒輪 中心距O1O2為定長(zhǎng)，故欲滿足上述

16、要求，必須使c點(diǎn)為連心線上的一個(gè)固定點(diǎn)。此固定點(diǎn)c稱為節(jié)點(diǎn)。兩輪齒廓不論在任何位置接觸，過(guò)接觸點(diǎn)所作的齒廓公法線都必須通過(guò)中心連線的一定點(diǎn)，這就是齒廓嚙合基本定律。</p><p>　　凡能滿足齒廓嚙合基本定律的一對(duì)齒廓稱為共軛齒廓。齒廓曲線的選擇要求滿足齒廓嚙合基本定律之外，還必須考慮制造、安裝和強(qiáng)度要求。在機(jī)械中，通常采用漸開線齒廓、擺線齒廓和圓弧齒廓等，其中漸開線齒廓應(yīng)用最廣。本章僅討論漸開線齒輪傳動(dòng)。&l

17、t;/p><p>　　如圖3－28所示，分別以O(shè)1和O2為圓心，以O(shè)1c、O2c為半徑，過(guò)節(jié)點(diǎn)c點(diǎn)所作的兩個(gè)相切的圓稱為節(jié)圓。式3-34也說(shuō)明一對(duì)節(jié)圓的圓周速度相等，也說(shuō)明一對(duì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，它的一對(duì)節(jié)圓是在作純滾動(dòng)。</p><p>　　第二章 齒輪的發(fā)展歷史及我國(guó)齒輪發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　 據(jù)史料記載，遠(yuǎn)在公元前400～200年的中國(guó)古代就已開始使用齒輪，

18、在我國(guó)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(xué)技術(shù)成就的指南車就是以齒輪機(jī)構(gòu)為核心的機(jī)械裝置。17世紀(jì)末，人們才開始研究能正確傳遞運(yùn)動(dòng)的輪齒形狀。18世紀(jì)，歐洲工業(yè)革命以后，齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用日益廣泛，先是發(fā)展擺線齒輪，而后是漸開線齒輪。一直到20世紀(jì)初，漸開線齒輪已</p><p><b>　　在應(yīng)用中占了優(yōu)勢(shì)。</b></p><p><b&

19、gt;　　國(guó)外齒輪發(fā)展情況：</b></p><p>　　早在1694年，法國(guó)學(xué)Philippe De La Hare首先提出漸開線可作為齒形曲線。1733年，法國(guó)人M.Clause 提出輪齒接觸點(diǎn)的公法線必須通過(guò)中心連線上的節(jié)點(diǎn)。一條輔助瞬心線分別沿大輪和小輪的瞬心線（節(jié)圓）純滾動(dòng)時(shí)，與輔助瞬心線固聯(lián)的輔助齒形在大輪和小輪上所包絡(luò)形成的兩齒廓曲線是彼此共軛的，這就是Camus定理。它考慮了兩齒面的嚙

20、合狀態(tài)，明確建立了現(xiàn)代關(guān)于接觸點(diǎn)軌跡的概念。1765年瑞士的L·Euler提出漸開線齒形解析研究的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，闡明了相嚙合的一對(duì)齒輪，其齒形曲線的曲率半徑和曲率中心位置的關(guān)系．后來(lái)Savary進(jìn)一步完成這-方法，成為現(xiàn)在的Euler－Savary方程．對(duì)漸開線齒形應(yīng)用作出貢獻(xiàn)的是Robert Willis.他提出中心距變化時(shí)，漸開線齒輪具有角速比不變的優(yōu)點(diǎn)．1873年德國(guó)工程師Hoppe提出，對(duì)不同齒數(shù)的齒輪在壓力角改變時(shí)的漸開

21、線齒形，從而奠定了現(xiàn)代變位齒輪的思想基礎(chǔ)．　 19世紀(jì)末，展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機(jī)床與刀具的相繼出現(xiàn)，使齒輪加工具有較完備的手段后，漸開線齒形更顯示出巨大的優(yōu)越性。切齒時(shí)只要將切齒工具從正常的嚙合</p><p><b>　　我國(guó)的情況</b></p><p>　?。牐犘轮袊?guó)成立后，當(dāng)時(shí)基本上沒(méi)有生產(chǎn)齒輪的能力，經(jīng)過(guò)第一、二個(gè)五年計(jì)劃的努力

22、。我國(guó)初步形成了一套包括汽車、機(jī)床、重型機(jī)械。電站設(shè)備、石油化工與通用設(shè)備等機(jī)械制造能力，同時(shí)，齒輪制造業(yè)也隨著發(fā)展起來(lái)。到1963年左右。我國(guó)不僅已能成批生產(chǎn)齒輪，而且一般規(guī)格的齒輪機(jī)床與刀具、量?jī)x也能由國(guó)內(nèi)制造。后來(lái)，國(guó)家新建和改建了一大批齒輪與齒輪箱的專業(yè)廠與專業(yè)車間。進(jìn)一步擴(kuò)大了齒輪配套的生產(chǎn)能力，到70年代末，已基本上形成我國(guó)齒輪制造工業(yè)的完整體系。　 圓柱齒輪在機(jī)械產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，品種、規(guī)格繁多。長(zhǎng)期來(lái)，在齒形上

23、以采用漸開線齒形為主。在一般設(shè)計(jì)中較多采用中碳鋼（或中碳合金鋼）調(diào)質(zhì)處理的齒輪（也稱軟齒面齒輪）。很少采用低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火處理的齒輪（也稱硬齒面齒輪）。在工藝上，對(duì)于如汽車、拖拉機(jī)工業(yè)中大批生產(chǎn)的中、小模數(shù)齒輪；通常采用滾（插）齒一剃（擠）齒一熱處理一珩齒工藝。對(duì)于冶金、礦山、起重運(yùn)輸、通用等機(jī)械中所用的大、中模數(shù)齒輪，一般采 用調(diào)質(zhì)處理一滾齒工藝；對(duì)于電站、石油化工、冶金、船用等機(jī)械中的高速齒輪多數(shù)采用調(diào)質(zhì)處理--滾齒--剃齒工藝

24、，但近年來(lái)，滾齒--滲碳--淬火處理一磨齒工</p><p><b>　　發(fā)展趨勢(shì)</b></p><p>　?。牐?國(guó)際上，動(dòng)力傳動(dòng)齒輪裝置正沿著小型化、高速化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展．特殊齒輪的應(yīng)用、行星齒輪裝置的發(fā)展、低振動(dòng)、低噪聲齒輪裝置的研制是齒輪設(shè)計(jì)方面的一些特點(diǎn)．為達(dá)到齒輪裝置小型化目的，可以提高現(xiàn)有漸開線齒輪的承載能力。各國(guó)普遍采用硬齒面技術(shù)，提高硬度以縮小裝

25、置的尺寸；也可應(yīng)用以圓弧齒輪為代表的特殊齒形。英法合作研制的艦載直升飛機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)采用圓弧齒輪后，使減速器高度大為降低。隨著船舶動(dòng)力由中速柴油機(jī)代替的趨勢(shì)，在大型船上采用大功率行星齒輪裝置確有成效；現(xiàn)在冶金、礦山、水泥一軋機(jī)等大型傳動(dòng)裝置中，行星齒輪以其體積小、同軸性好、效率高的優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用愈來(lái)愈多。 　 由于機(jī)械設(shè)備向大型化發(fā)展，齒輪的工作參數(shù)提高了。如高速齒輪的傳遞功率為1000-30000kw。齒輪圓周速度為20~200

26、m／s（1200-12000r／min），設(shè)計(jì)工作壽命為5X104-10X104 小時(shí)；軋鋼機(jī)齒輪的圓周速度已由每秒幾米提高到20m/s，甚至30～50m/s。傳遞扭矩達(dá)l00~200t.m, 要求使用壽命在20～30年以上。這些齒輪的精度等級(jí)一般在3～8級(jí)。并對(duì)平穩(wěn)性與噪聲有較高的要求。對(duì)于高速齒輪</p><p>　　齒輪的種類及應(yīng)用范圍</p><p><b>　　齒輪的種

27、類</b></p><p>　　按照齒圈上輪齒的分布形式，可分為直齒，斜齒，人字齒輪；按照齒圈上輪齒的齒形，可分為漸開線齒輪和擺線齒輪等；按照輪體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，齒輪大致分為盤形齒輪，套筒齒輪，內(nèi)齒輪，軸齒輪，扇形齒輪和齒條等。</p><p>　　以上各種齒輪中，以漸開線齒形直齒盤形圓柱齒輪應(yīng)用最為廣泛。盤形齒輪的內(nèi)孔多位精度較高的圓柱孔或花鍵孔，其輪沿具有一個(gè)或幾個(gè)齒圈。單齒圈

28、齒輪的結(jié)構(gòu)工藝性最好，可采用任何一種齒形加工方法加工齒輪；雙聯(lián)或三聯(lián)等多齒圈齒輪。</p><p>　　齒輪精密鍛造技術(shù)源于德國(guó)。早在50 年代，由于缺乏足夠的齒輪加工機(jī)床，德國(guó)人開始用閉式熱模鍛的方法試制錐齒輪。其中的主要特征是使用了當(dāng)時(shí)很新的電火花加工工藝來(lái)制造鍛模的型腔。另外還對(duì)鍛造工藝過(guò)程進(jìn)行了嚴(yán)格地控制。在此基礎(chǔ)上，齒輪鍛造技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用到螺旋錐齒輪和圓柱齒輪的生產(chǎn)。但是在圓柱齒輪鍛造中，由于金屬材料的

29、塑性流動(dòng)方向與其受力方向垂直，所以其齒形比錐齒輪更難形成。60 年代開始圓柱齒輪的鍛造研究，70 年代有較大的發(fā)展，這主要是受到來(lái)自汽車工業(yè)降低成本的壓力。到80 年代，鍛造技術(shù)更加成熟，能達(dá)到更高的精度和一致性，使鍛造生產(chǎn)齒輪能在流水生產(chǎn)線上準(zhǔn)確定位，適合于批量生產(chǎn)。 齒輪精密鍛造的目的是直接生產(chǎn)出不需要后續(xù)切削加工的齒輪。如果能在室溫下進(jìn)行鍛造，則齒輪的形狀和尺寸較易控制，也可避免高溫帶來(lái)的誤差。目前已有較多的錐齒輪和小

30、尺寸的圓柱齒輪用這種方法制成。當(dāng)整體尺寸適合時(shí)，還可以用冷擠壓的工藝來(lái)制造圓柱直、斜齒輪。但大部分用于汽車傳動(dòng)的齒輪，其直徑、高度比較大，不適合采用擠壓工藝。如用閉式模鍛，則需要很高的壓力才能使金屬材料流動(dòng)并充滿模具型腔，因而此類齒輪需要采用熱鍛或</p><p>　　目前，比較一致認(rèn)同的工藝途徑為熱鍛、溫鍛和冷鍛的結(jié)合。熱鍛、溫鍛可實(shí)現(xiàn)高效能和材料的高利用率，冷鍛過(guò)程則修正熱、溫鍛過(guò)程的誤差和提高表面質(zhì)量。同時(shí)

31、，冷處理工藝還能使輪齒表面獲得殘余壓應(yīng)力，提高齒輪的壽命。</p><p><b>　　齒輪的應(yīng)用</b></p><p>　　空心圓柱坯常用于空心軸對(duì)稱零件或齒輪的鍛造。圖1 為一用于圓柱直齒輪的閉式模鍛的設(shè)計(jì)。圖中右側(cè)顯示鍛造前的情形，左側(cè)顯示鍛造后的情形。該模具由上模(沖頭) ，下模(反沖頭) ，芯棒和具有輪廓的型腔構(gòu)成(如圖所示) 。模具型腔部分由彈簧支承，在

32、鍛造過(guò)程中，沖頭隨壓機(jī)滑塊一起向下運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)模具型腔向下運(yùn)動(dòng)。由于沖頭只需封住型腔上表面，無(wú)需壓入型腔，因此沖頭可作成簡(jiǎn)單的形狀。該設(shè)計(jì)中沖頭為一階梯圓柱形狀。反向沖頭在鍛造過(guò)程中保持靜止，在鍛造后把齒輪頂出型腔。芯棒此處與沖頭連成一體，用來(lái)幫助毛坯的定位。由于型腔在鍛造過(guò)程中與鍛件一起運(yùn)動(dòng)，型腔與鍛件之間的摩擦力將有助于金屬流動(dòng)，所需載荷也比型腔固定時(shí)低。</p><p>　　鍛件的形狀不僅受高溫?zé)崤蛎浀挠绊?/p>

33、，而且與模具的彈性變形有關(guān)，后者與載荷和徑向壓力有關(guān)。在齒輪鍛造中，輪齒的角部最后形成。正是在此最后填充階段，載荷急劇上升。例子顯示，沖頭最后的013mm 的沖程(112 %的總變形)會(huì)導(dǎo)致增加50 %的載荷?？梢詮哪＞咴O(shè)計(jì)上加以考慮來(lái)減小載荷。比如引入倒角可使金屬易于流入輪齒的上下角部；由此帶來(lái)的端部余量可在后續(xù)切削工序中容易地去掉。這樣一來(lái)，模具的畸變減小，壽命延長(zhǎng)，鍛件精度提高。對(duì)本文涉及的關(guān)于圓柱直齒輪的例子，詳細(xì)分析了幾種可能

34、的模具設(shè)計(jì)方案：如把模具型腔固定，對(duì)沖頭和沖頭倒角，并用有限元分析了各種情形下金屬的流動(dòng)、輪齒的形成和鍛造載荷的變化。文中還討論了磨擦在各種條件下對(duì)變形和載荷的影響。 圖2 為一按圖1 所示設(shè)計(jì)制造的模具，裝配在伯明翰大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的一臺(tái)1200t 的機(jī)械壓力機(jī)上。上下模具的相對(duì)定位是通過(guò)兩套筒實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)實(shí)踐，證實(shí)高效率的鍛造是可行的。采用同一模架，對(duì)模具型腔作些修改，還完成了圓柱直齒輪和斜齒輪以及復(fù)合齒輪的鍛造。</p&

35、gt;<p>　　冷處理工藝 熱、溫鍛工藝作為齒輪精密鍛造的第一階段，相對(duì)而言比較容易控制，因?yàn)殄懺忑X輪有一定余量可以調(diào)節(jié)。而冷成形工藝則需要相當(dāng)高的精度。當(dāng)把鍛造齒輪擠過(guò)冷成形模具后，形狀應(yīng)該達(dá)到最后要求，無(wú)需再加工。對(duì)輪齒而言，輪廓的精度要求在10μm 左右，對(duì)模具的設(shè)計(jì)提出非常高的要求。 在齒輪冷成形(精整) 工藝中，齒輪被逐漸擠過(guò)冷成形模具，模具的內(nèi)應(yīng)力和變形與齒輪的位置有關(guān)。特別是徑向壓力的變化將決定模具

36、的變形，如能設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)哪＞咝螤睿＞叩淖冃慰梢员患右岳?。比如，?dāng)齒輪在模具入口和出口處，模具的受力相對(duì)小些，因此變形也相對(duì)小些。當(dāng)齒輪在模具中部時(shí)，模具的變形就相對(duì)大些。該特征有可能被利用來(lái)獲得具有鼓形的輪齒。文獻(xiàn)[6 ] 用角度的空心圓柱形零件對(duì)鼓形成作了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。 有限元法被用于齒輪冷成形(精整) 工藝，分析模具的變形、齒輪的變形和回彈?？紤]了鍛造齒輪的余量、模具形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)對(duì)最終產(chǎn)品的影響。圖5 為一用于分析圓

37、柱直齒輪冷成形過(guò)程的有限模型。沖頭的變形對(duì)齒輪的形狀影響不大，所以在有限元模型中可處理為剛性體。而模具型腔的變形則直接影響輪廓的形狀和尺寸，因此模具按變</p><p>　　圖6 為一用于圓柱直齒輪冷成形的模具。沖頭與芯棒作為一體，裝在壓機(jī)的上滑塊上。芯棒與鍛造齒輪孔之間有微小間隙，它不用來(lái)定位，只用來(lái)幫助導(dǎo)向。因?yàn)樵阱懺爝^(guò)程中，只保證輪齒的精度而不能保證內(nèi)孔的精度。齒輪進(jìn)入模具型腔也是靠模具的倒角導(dǎo)入。<

38、/p><p>　　如果要用于斜齒輪的精整，齒輪在擠入過(guò)程中會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。需在沖頭于壓機(jī)之間裝配一滾動(dòng)軸承，使沖頭能隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。另外在擠壓斜齒輪時(shí)，輪齒兩側(cè)受力不對(duì)稱，變形也不相同，可把該齒輪反向再擠一次。事實(shí)上，直齒輪也可用兩次處理，這樣不但輪齒形狀較好，而且表面的殘余應(yīng)力狀態(tài)也比一次擠壓效果好。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，單次擠壓可獲得20MPa～50MPa 的殘余壓應(yīng)力，兩次處理可使殘余壓應(yīng)力達(dá)到100MPa 左右[8 ] 。 圖7

39、為一圓柱直齒輪冷成形的分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)冷擠齒輪的輪廓進(jìn)行測(cè)量，并與有限元預(yù)測(cè)的結(jié)果相比較。圖中顯示了鍛造齒輪、模具、實(shí)測(cè)的精整齒輪以及有限元計(jì)算的輪廓。可以看出，理論分析與實(shí)際測(cè)量吻合較好。從分析可準(zhǔn)確估計(jì)輪廓的回彈量，從而精確地設(shè)計(jì)模具的尺寸和形狀。</p><p>　　冷成形的另一優(yōu)點(diǎn)是改善輪齒的表面質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)表明，其光潔度達(dá)到Ra = 1μm 以下，滿足輪齒加工的要求[8 ] 。 模具制造

40、與齒輪的測(cè)量 冷成形模具的精度是齒輪精密鍛造技術(shù)的關(guān)鍵。目前的分析手段已經(jīng)發(fā)展到一定水平，可以考慮多種影響因素，精確地設(shè)計(jì)模具。但要制造出高精度的模具，還有很多困難，尤其是齒輪精鍛模的輪齒，更難加工。因?yàn)橐a(bǔ)償齒輪的彈性回復(fù)和模具的彈性變形，模具的齒輪輪廓不再是標(biāo)準(zhǔn)的漸開線。因此，為模具廠家提供的數(shù)據(jù)不是齒輪的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，而是描述輪廓的數(shù)據(jù)坐標(biāo)，通常要求精度在5μm 以內(nèi)。對(duì)直齒輪的模具，可用線切割加工；但對(duì)斜齒輪的模具，則需

41、用電解加工。線切割加工可接近5μm 的精度，但這超過(guò)了一般電解加工的精度。再用磨削工藝來(lái)提高精度，必須注意到其輪廓不是標(biāo)準(zhǔn)齒輪。在本文提到的研究課題中，模具的制造就經(jīng)過(guò)了兩次以上的加工和修正。 齒輪精密鍛造技術(shù)的另一關(guān)鍵是測(cè)量，包括模具和齒輪的測(cè)量。由于模具的輪齒為非標(biāo)準(zhǔn)齒輪，不能用一標(biāo)準(zhǔn)齒輪來(lái)作比較進(jìn)行測(cè)量，也存在模數(shù)和其他參數(shù)的誤差。 測(cè)量鍛造齒輪的關(guān)鍵困難是其缺乏精確的基準(zhǔn)。用常規(guī)方法切削加工齒輪，其<

42、/p><p>　　第四章 齒輪加工方法及工藝過(guò)程</p><p><b>　　加工方法</b></p><p>　　齒輪輪齒的加工方法很多，如切削、鑄造、軋制、沖壓等，其中常用的是切削加工方法。切削加工方法分為成形法和范成法兩類。 </p><p><b>　　成形法</b></p>

43、<p>　　成形法是在銑床上用具有漸開線齒形的成形銑刀直接切出齒形。常用的有圓盤銑刀［圖3－34(a)］和指狀銑刀［圖3－34(b)］兩種。切齒加工時(shí)，銑刀旋轉(zhuǎn)，同時(shí)輪坯沿齒輪軸線方向移動(dòng)。銑出一個(gè)齒槽以后，將輪坯轉(zhuǎn)過(guò)360°/z，再銑第二個(gè)齒槽。其余依此類推?！　∵@種切齒方法簡(jiǎn)單，不需要專用機(jī)床，但生產(chǎn)率低，精度低，故僅適用單件或小批量生產(chǎn)及精度要求不高的齒輪加工。 </p><p>　　

44、2．范成法 　　范成法是利用齒輪的嚙合原理進(jìn)行加工齒輪的一種方法。這種方法強(qiáng)制刀具同工件（輪坯）相對(duì)運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行切削。它們之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系同一對(duì)齒輪嚙合一樣，以此來(lái)保證齒形的正確和分齒的均勻。對(duì)于模數(shù) m 和壓力角 ? 都相同而齒數(shù)不同的齒輪，可以用同一刀具進(jìn)行加工。　　用范成法切齒的常用刀具如下?！　　?）齒輪插刀 齒輪插刀的形狀如圖3－35（a）所示，刀具頂部比正常齒高出c*m，以便切出齒頂間隙部分。 </p>&

45、lt;p>　　插齒時(shí)，插刀沿輪坯軸線方向作往復(fù)切削運(yùn)動(dòng)，同時(shí)強(qiáng)迫插刀與輪坯模仿一對(duì)齒輪傳動(dòng)那樣以一定的傳動(dòng)比轉(zhuǎn)動(dòng)［圖3－35（b）］，直至全部齒槽切削完畢。 </p><p>　　插齒刀的齒廓是精確的漸開線，所以插制的齒輪也是漸開線。根據(jù)正確嚙合條件，被切齒輪的模數(shù)和壓力角必定與插刀的模數(shù)和壓力角相等，故用同一把插刀切出的齒輪都能正確嚙合。 </p><p>　　2）齒條插刀 圖3－

46、36為利用齒條插刀加工齒輪的情形。當(dāng)齒輪插刀的齒數(shù)增加到無(wú)窮多時(shí)，其基圓半徑變?yōu)闊o(wú)窮大，漸開線齒廓變?yōu)橹本€齒廓，齒輪插刀變?yōu)辇X條插刀。圖3－37表示齒條插刀齒廓的形狀，其頂部比傳動(dòng)用的齒條高出c*m，以便切出傳動(dòng)時(shí)的徑向間隙。因齒條的齒廓為一直線，由圖可見，不論在中線上還是在與中線平行的其他任一直線上，它們都具有相同的周節(jié)p(?m)、相同的模數(shù)m和相同的齒廓壓力角?。對(duì)于齒條刀具，?稱為刀具角，其大小與齒輪分度圓上的壓力角相等</

47、p><p>　　3）齒輪滾刀 以上兩種加工方法的原理都是基于齒輪的嚙合原理，加工精度較高，但都只能間斷切削，生產(chǎn)率較低。目前廣泛采用齒輪滾刀，它能連續(xù)切削，生產(chǎn)率較高。圖3－38（a）（b）分別表示滾刀及其加工齒輪的情況。滾刀形狀很象螺旋，其軸向剖面為具有直線齒形齒廓的齒條。滾刀轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就相當(dāng)于齒條移動(dòng)，這樣便按范成原理切出輪坯的漸開線齒廓。滾刀除刀旋轉(zhuǎn)外，還沿輪坯的軸向進(jìn)刀，以便切出整個(gè)齒寬。滾切直齒輪時(shí)，因?yàn)闈L刀的

48、螺旋是傾斜的，為了使刀齒螺旋線方向與被切輪齒方向一致，在安裝滾刀時(shí)需使其軸線與輪坯端面成一滾刀升角 。</p><p><b>　　工藝過(guò)程</b></p><p><b>　　定位基準(zhǔn)的選擇</b></p><p><b>　　兩種定位方式</b></p><p><b

49、>　　內(nèi)孔和端面定位</b></p><p>　　即依靠齒坯內(nèi)孔與夾具心軸之間的配合決定中心位置，以一個(gè)端面作為軸向定位基準(zhǔn)，并通過(guò)相對(duì)的另一端面壓緊齒輪坯。</p><p><b>　　外圓和端面定位</b></p><p>　　即將齒坯套在夾具心軸上，內(nèi)孔和心軸配合間隙較大，需要用千分表找正外圓決定中心位置，在進(jìn)行壓緊。&

50、lt;/p><p><b>　　齒坯的加工</b></p><p>　　對(duì)于軸齒輪的齒坯，其加工工藝和一般軸類零件基本相同，對(duì)于盤，套齒輪的齒坯，其加工工藝和一般盤，套類零件基本相同。</p><p><b>　　熱處理的安排</b></p><p>　　金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，與其它加工

51、工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過(guò)改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。  </p><p><b>　　齒形的加工</b></p><p>　　齒形方案的選擇，主要取決于齒輪精度等級(jí)，生產(chǎn)批量和齒輪的熱處理方法等。</p

52、><p><b>　　齒端的加工</b></p><p>　　齒端的加工主要有倒角，倒尖，倒棱和去毛坯。</p><p><b>　　精基準(zhǔn)的修正</b></p><p><b>　　齒輪的檢驗(yàn)</b></p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</

53、b></p><p>　　齒輪行業(yè)的一些專家對(duì)中國(guó)齒輪行業(yè)未來(lái)的發(fā)展態(tài)勢(shì)做出了大膽推斷：在影響因素預(yù)期不會(huì)逆轉(zhuǎn)的條件下，未來(lái)10年中國(guó)齒輪工業(yè)仍將持續(xù)快速發(fā)展。其中，2006年到2010年，我國(guó)齒輪制造企業(yè)將逐漸實(shí)現(xiàn)由集約化管理向信息化精益制造的轉(zhuǎn)變，年產(chǎn)值將達(dá)1000億元，我國(guó)將成為齒輪出口大國(guó)，在世界同行業(yè)中處在保3爭(zhēng)2 的位置；2011年到2015年，我國(guó)齒輪產(chǎn)品市場(chǎng)將走向成熟，在世界上將處在保2爭(zhēng)1

54、的位置，那時(shí)將逼近世界齒輪強(qiáng)國(guó)。</p><p>　　隨著我國(guó)機(jī)械工業(yè)特別是汽車業(yè)的快速發(fā)展，近5年來(lái)中國(guó)齒輪行業(yè)的平均增速接近20％，2004年齒輪行業(yè)的年產(chǎn)值達(dá)到500億元人民幣，5年翻了一番，標(biāo)志著我國(guó)已成為齒輪制造大國(guó)。目前我國(guó)齒輪行業(yè)在世界上的排名與意大利比較接近，應(yīng)居第四位。</p><p>　　全國(guó)大小齒輪企業(yè)現(xiàn)在有近千家，規(guī)模上億元的企業(yè)50多家。中國(guó)齒輪工業(yè)的資本結(jié)構(gòu)已經(jīng)

55、形成股份制企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)和獨(dú)資(合資)企業(yè)三足鼎立的局面。其中，由國(guó)有企業(yè)改制的各類股份公司是中國(guó)齒輪工業(yè)的基礎(chǔ)，一批企業(yè)的年銷售收入已超過(guò)10億元；民營(yíng)企業(yè)的發(fā)展最為迅速，他們正成為市場(chǎng)的主力，并以靈活的方式與競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。這些企業(yè)都有2億-10億元的銷售規(guī)模；獨(dú)資、合資企業(yè)技術(shù)先進(jìn)，市場(chǎng)運(yùn)作比較成熟，尤其在技術(shù)和管理上發(fā)揮著示范作用。 　　在工業(yè)通用變速箱領(lǐng)域，德國(guó)sew等一批國(guó)外獨(dú)資企業(yè)的進(jìn)入激活了中國(guó)工業(yè)通用變速箱市

56、場(chǎng)，以江浙一大批民營(yíng)工業(yè)變速箱企業(yè)為代表，在產(chǎn)品系列化、模塊化、質(zhì)量與技術(shù)水平方面，最近5年有了突飛猛進(jìn)的提升，開始與國(guó)際品牌競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)部分產(chǎn)品出口歐美。在高速重載齒輪傳動(dòng)制造方面，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和消化，基本具備了為我國(guó)大型成套裝備及船舶工業(yè)進(jìn)行配套的能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.哈爾濱理工大學(xué) 機(jī)械制造工藝學(xué)2006