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大载荷齿轮强化方案的设计.doc

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大载荷齿轮强化方案的设计.doc

I题目大载荷齿轮强化方案的设计专业机械设计制造及其自动化学生(签名)指导教师(签名)摘要本文介绍一般齿轮的加工过程,包括了齿坯加工阶段、齿形加工阶段、热处理阶段和齿形精加工阶段;然后在普通齿轮加工的基础上增加和优化部分工艺,从而提高齿轮强度及表面硬度和承载能力。在材料的选取上,通过对工件热处理调节材料内部组织和残余奥氏体的含量改善工件的性能,渗碳淬火得到的硬齿面,提高了齿轮的承载力和抗冲击力、以及使用寿命;改变齿轮的模数和外形,提高精度从而增加了其可靠性。本文主要从这几个方面来优化提高齿轮的各个性能,达到大载荷齿轮的工艺要求。关键词热处理、磨齿、齿形、材料选取IISUBJECTBIGLOADGEARAGGRANDIZEMENTSCHEMEDESIGNABSTRACTTHISARTICLEDESCRIBESTHEGENERALPROCESSOFGEARS,GEARBLANKSFROMTHEPROCESSINGSTAGE,THEGEARSTAGEOFPROCESSING,HEATTREATMENTSTAGEANDFINISHINGSTAGEGEARTHENINTHEGENERALINCREASEINGEARMACHININGANDOPTIMIZATIONBASEDONSOMETECHNOLOGYTOACHIEVETHEMENTIONEDKARMAGEARSTRENGTHANDSURFACEHARDNESSANDLOADBEARINGCAPACITY,THESELECTIONOFMATERIALFROMTHEWORKPIECETHROUGHTHEHEATTREATMENTADJUSTINGTHEINTERNALSTRUCTUREOFMATERIALSANDIMPROVETHECONTENTOFRESIDUALAUSTENITEWORKPIECEPERFORMANCECARBURIZEDHARDENED,INCREASEDGEARCARRYINGCAPACITYANDIMPACTRESISTANCE,ANDLIFEANDTHENTHEGEARMODULETOCHANGESHAPE,TOIMPROVETHEACCURACYTOINCREASEITSRELIABILITYINTHISPAPER,SEVERALASPECTSOFTHISTOOPTIMIZEPERFORMANCETOIMPROVEINALLGEARS,TOTHETECHNOLOGICALREQUIREMENTSOFLARGELOADGEARKEYWORDHEATTREATMENT;GRINDINGTEETH;TOOTHTYPE;MATERIALSELECTIONIII目录第一章绪论1第二章齿轮简述221齿轮的发展与形成222齿轮传动主要参数和各部分的名称5第三章普通齿轮加工过程631一般齿轮的工艺流程632齿轮的材料8321满足材料的机械性能9322满足材料的工艺性能10323材料的经济要求10324齿轮常用的材料及许用应力10325齿轮材料的选择标准1733毛坯的选择和加工18331齿轮毛坯的选择18332齿坯加工19333齿坯的加工方法选择21334齿形的加工方法22335齿形加工方案选择27336齿端加工27IV337齿轮精基准的修整28第四章齿轮的热处理3141热处理的简述及相关介绍31411热处理简述31412金属热处理的工艺3142热处理工艺过程的选取34421渗碳工艺分类和选择35422渗碳后热处理的目的及意义36423表面淬火回火热处理和局部热处理39424热处理变形的预防40第五章齿轮的摩擦与润滑4251齿轮摩擦和润滑42第六章齿形误差分析4561齿向误差分析4562齿面粗糙度分析4563齿轮误差4564齿轮误差分析46第七章齿轮加工方法及工艺过程4671齿轮的几种加工方法46滚齿48剃齿49V磨齿49714其他加工方法5172齿轮加工方案的选择52第八章大载荷齿轮的加工工艺5381齿轮材料的选择53811齿轮材料对比和选择5382齿轮的加工5583齿轮的热处理5584磨齿5685齿轮修形5886齿轮检测60第九章齿轮承载能力分析6291齿轮承载能力计算和计算方法的进展6292齿轮接触强度分析校核计算6393齿轮轮齿弯曲强度分析校核计算6494主要代号表65第十章结论68致谢69参考文献7011绪论齿轮作为大部分设备的传动元件,适用范围很广,传递功率课高达数万千瓦,圆周速度可达150M/S(最高300M/S),直径能够做到10M以上,单级传动比可达8或更大,因此在各个机械领域,特别是一些大型重工业和汽车、航天及轮中都得到了广泛的应用。因此,齿轮对机械化的发展工业具有很深的影响。在今天制造行业大兴发展的同时,机械制造在农业、运输、矿山及军工上都是作为其重要的核心部门,机械重工业的发展体现出了一个国家在机械行业的水平和进步。在国际上,齿轮传动装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展,并且随着齿轮传动参数的提高及加工制造技术的进展,齿轮传动的优点工作可靠,使用寿命长;瞬时传动比为常数;传动效率高;结构紧凑;功率和速度适用范围很广。因此,齿轮传动应用在各个行业中,由此,在机械化的发展将占有极其中要的地位。随着机械生产向着高精度、高效率发展,所以齿轮加工也向着高承载能力、高耐磨性及抗冲击力能力的趋势发展,所以此文介绍从一般普通齿轮的加工、工艺及设计原理中了解齿轮的各种特性,机理和应用。从而对大载荷齿轮的设计和加工进行深入设计,然后从热处理和外形及材料的选取对大载荷齿轮进行强化,从而达到大载荷齿轮的工艺要求。22齿轮简述21齿轮的发展与形成自17世纪末,人们才开始研究,能够正确传递运动的轮齿形状。18世纪,欧洲工业革命以后,齿轮传动的应用日益广泛;先是发展摆线齿轮,而后是渐开线齿轮,一直到20世纪初,渐开线齿轮已在应用中占了重要的位置。19世纪末,展成切齿法的原理及利用次原理切齿的专用机床与刀具的相继出现,使齿轮加工工具较完备的手段后,渐开线齿轮更显示出巨大的优走性。切齿时只要将切齿工具从正常的啮合位置稍加移动,就能用标准刀具在机床上切出相应的变为齿轮。在后来多数国家相继提出了齿轮变位的多种计算方法。为了提高动力传动齿轮的使用寿命并减小尺寸,除了材料,热处理及结构等方面改进外,圆弧齿形的齿轮获得了发展。在90年代这种齿轮日益为人们所重视,在生产中发挥了显著效益。齿轮室能互相啮合的有齿的机械零件,它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。现代齿轮技术已达到齿轮模数0004100毫米;齿轮直径由1毫米150米;传递功率可达十万千瓦;转速可达十万转/分;最高的圆周速度达300米/秒【8】。22齿轮传动主要参数和各部分的名称主要参数基本齿廓渐开线齿轮轮齿的基本齿廓及基本参数见表图21

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