航空燃气涡轮发动机的双速传动装置与主要构件设计与加工路线制定

1、目录 1引言1 1.1航空发动机的重要性1 1.2航空燃气发动机的现状与发展1 1.3选题的目的和意义2 1.4本课题研究的问题2 2附件传动系统3 2.1附件传动系统的工作条件和设计要求4 2.2航空燃气涡轮发动机中双速传动装置概述4 2.3航空燃气涡轮发动机中双速传动装置工作原理5 2.4燃气涡轮发动机起动过程6 2.5棘轮式齿轮7 3航空齿轮9 3.1航空齿轮加工现状与发展9 3.2航空传动齿轮构件对材料技术的要求9 3.3国外航空发动机齿轮材料10 3.3.1几种齿轮材料的工艺性11 3.3.2齿轮材料的发展前景11 4棘轮式齿轮设计13 4.1参数输入13 4.2轮齿参数的一般设计原

2、则13 4.3齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择13 4.3.1 小齿轮齿数zl的选择14 4.3.2 齿宽系数cpd的选择14 4.3.3齿轮传动的许用应力15 4.3.4齿轮精度的选择 17 4.4双速传动装置中齿轮传动比的确定18 4.4.1齿轮具体参数计算19 5齿轮主要制造方法26 6棘轮式齿轮的加工工艺28 6.1棘轮式齿轮主体加工规程29 6.2棘轮轴的加工工艺规程31 6.3零件组合焊接32 7结论34 参考文献35 致36 1引言 随着燃气涡轮发动机的发展，推重比的要求越来越高，就要求尽量减轻发动机 中部件的数量和结构重量，减小发动机的结构尺寸，以符合未来飞机制造的需要。

3、 1.1航空发动机的重要性 航空发动机的作用是非常重要的，其性能的好坏直接影响着飞机的飞行性 能、可靠性及经济性，因此，它被喻为飞机的“心脏”。由于航空发动机要在 高温、高压、高转速和高负荷的环境中长期反复地工作，而且还要求具有重量 轻、体积小、推力大、使用安全可靠及经济性好等特点，因此，必须要有很强 的设计、加工及制造能力，是一种典型的技术密集型产品。航空发动机研制周 期长，技术难度大，耗费资金多，不是每一个国家都可以研制生产的。因此， 虽然目前世界上可以研制生产飞机的国家并不少，但具备独立研制航空发动机 能力的国家却只有美、俄、英、法、中等少数几个。在某种意义上讲，研制航 空发动机的能力是

4、一国家进入航空强国的重要标志。中国航空发动机的研制是 在新中国成立后一片空白的基础上发展起来的，从最初的修理、仿制、改进改 型到今天可以独立设计制造高性能航空发动机，走过了一条十分艰辛的发展道 路。 1.2航空燃气发动机的现状与发展 为提高燃气涡轮发动机的性能，目前已采用的技术有：高増压比的压缩 器，发烟度低的环形燃烧室，冷却式高温涡轮，高精度电子调节系统，能及时 发现故障的监控技术，便于检査、更换的单元体结构，应用强度高、重量轻的 钛合金及复合材料。为满足军用飞机不断发展的需要，今后将继续改进各种类 型的高推重比加力涡轮风扇发动机；研制超音速巡航歼击机使用的连续放气式 涡轮喷气发动机，超音速

5、垂直/短距起落飞机使用的推力换向发动机和升力发 动机，直升机使用的涡轮轴涡轮风扇发动机，运输机使用的涡轮螺旋桨风扇发 动机和变循环发动机；继续研制各种类型的组合式发动机（涡轮一冲压、火箭 冲压、火箭一涡轮等）；解决原子能发动机的小型化和安全保护问题；在部 件方面，除继续提高压缩器、燃烧室和涡轮的性能外，进一步解决超音速进气 道与发动机的匹配协调问题，完善单元体结构和状态监控技术，提高发动机的 可靠性和可维修性。 双速传动装置就是为了减少航空齿轮的数目而设计的进而减轻发动机结构重 量。 在对燃气涡轮发动机双速传动装置研究的前提下，主要对双速传动装置中，棘 轮式齿轮进行加工制造研究。进行齿轮各个参

6、数的选择、制定，进行齿轮结构设计, 加工工艺分析。进而研究航空齿轮的设计、加工制造方法。 1.3选题的目的和意义 本课题贴合飞行器制造工程专业，航空燃气涡轮发动机是飞机的心脏，技术之 复杂，工艺之苛刻，通过对课题的研究，深入了解航空燃气涡轮发动机的工作原理、 部件组成及其构造，特别是双速传动装置进行细致了解，其部零件的结构，工作状 态、工作环境，进而对它们进行专门研究制造C 通过对航空发动机双速传动装置的及主要构件的加工制造的研究，通过查阅相 关书籍，使我从双速传动装置联系到了飞机发动机的附件传动系统进而延伸到航空 燃气涡轮发动机的制造研究，在以前学习飞机发动机的基础上对飞机发动机有了更 进一

7、步的了解，对其中的工作原理，发动机构件有了更细致的认识。 通过这次的毕业设计可以说把我大学里学的专业课又重新翻阅一便，巩固了专 业知识，在此基础上，又学到许多专业以外的知识，拓宽了自己的知识面C 通过毕业设计，更一步加强了自学能力，实践能力，为以后进入社会、参加工 作奠定坚实的基础。 1.4本课题研宪的问题 了解航空燃气涡轮发动机的现状与发展和附件传动系统，附件传动系统工作条 件和设计要求。进而对双速传动装置深入研究，了解其在航空发动机中的重要作用、 工作原理、基本构造、部构件的布置形式，及其各自的功用，分析双速传动装置的 工作环境，传动功率等各种工作参数。分析航空齿轮的特点，加工制造方法。选

8、出 双速传动装置中的棘轮式齿轮进行重点研究，分析其结构，选择齿轮材料，确定齿 轮外形尺寸。进行工艺分析，了解加工难点，确定难点解决方案，编制加工工艺。 本设计说明书前三章是分别对航空燃气涡轮发动机、航空燃气涡轮发动机附件 传动系统、航空齿轮等方面的概述。后几章是对棘轮式齿轮在前三章的基础上进行 具体分析，进行相关设计参数方面的确定和计算、工艺方案编排，对重点工艺进行 分析，完成棘轮式齿轮的设计制造工作。 2附件传动系统 10 L-摩擦斉合器 2 -滚悻静器 3世动輸油泵 4卡动腳心活门 5-传动主燃油泵 4苗动很压油泵 7為功知力燃油泵 0传动油气弁賽器 9-史心传动书I 10-特窈逍诂回迪泵

9、 11雀直待动徉 12-传奇消油褂油泵与转i表受感材 13-棘轮茗合詳14-起动发电机芳动轴 0 2-1 WPG发动机附件传动系统 在燃气涡轮发动机上，有许多附件需要由发动机的燃气涡轮带动。这些附件分 为发动机附件和飞机附件。前者属于发动机的各系统，如燃油系统的主泵和増压泵, 滑油系统的滑油泵、回油泵、油气分离器和离心通风器等，起动系统的起动电机， 操纵和调节系统的离心活门、转速表发电机等；后者属于飞机上的各系统，如液压 系统的主液压泵和助力系统液压泵，电气系统的交直流发电机.气压系统的压气机 等。所有这些附件的种类和数量决定干发动机和飞机的类型和用途。如涡桨发动机 和民用客机用的涡轮风扇发动

10、机的附件较多，歼击机用的发动机附件居中，靶机发 动机的附件较少。 附件传动装置的功用就是将涡轮的轴功率传递给各个附件，并满足各附件对转 速、转向和功率的要求。附件传动装置由附件传动机匣和附件传动机构组成。 发动机和飞机附件一般都装在附件传动机匣专门的安装座上，此附件机匣直接 安装在发动机上。附件传动机构在附件机匣，它包括圆柱齿轮系以及各种形式的离 合器。附件传动机构的组成与发动机的类型和工作需要有关。如双转子发动机的附 件传动装置包括高压转子传动和低压转子传动两部分；WS9发动机的传动机构由高 速齿轮箱（传动低压燃油泵、高压燃油泵、加力泵、滑油泵、喷口滑油泵、高压转速 表发电机和燃气涡轮起动机

11、、防喘调节器、燃油流量调节器、加力燃油流量调节器、 压比调节器等附件），低速齿轮箱（传动低压转速表发电机、低压转速转速调节器等） 和辅助齿轮箱（传动恒速传动机构、液压泵）三部分组成。目前大涵道比涡扇发动机 附件传动机构分为主齿轮箱和角齿轮箱两个部分。角齿轮箱用于改变传动方向，主 齿轮箱用来安装和传动附件C 在现代燃气涡轮发动机上.传动发动机附件的功率约占涡轮功率的0.2% 0.5%,传动飞机附件的功率约为涡轮功率的0.3%0.6%。附件及其传动部分的 重量约占发动机重量的15%20%。 在涡桨发动机上，传动发动机附件的功率约为涡轮功率的0.1%0.17%.传 动飞机附件的功率约为0.15%0.

12、25%。 2.1附件传动系统的工作条件和设计要求 发动机正常工作时，转速高,附件传动扭矩较小。发动机起动和急剧加速或减速 时，发电机、燃油泵等附件转子的惯性使传动扭矩变得很大，很容易损伤传动齿轮。 为此，传动轴设计为细长的弹性浮动套齿柔性结构，使其在大扭矩时产生一定扭转变 形，起缓冲作用，保护传动齿轮不致于损坏。因此,传动齿轮构件主要承受交变载荷和 剧烈地冲击载荷，尤其是中央锥形齿轮副和传动轴的负荷最大，应力最复杂，工况最 恶劣，容易出现故障。随着设计水平和齿轮加工技术的进步，现在许多发动机的中央 锥形齿轮已不再采用简单的伞形直齿结构，而设计成为复杂的螺旋弧齿结构，以改善 中央锥形齿轮副的啮合

13、能力、应力状态，提高齿牙抗冲击、抗胶合能力和齿轮的疲劳 寿命。 2.2航空燃气涡轮发动机中双速传动装概述 在采用电动机起动方式的中小型军用航空发动机中，起动电机在发动机正常工 作时，还要作为直流发电机使用。为了满足起动发电机在起动和发电时不同传动比 的需要，在安装起动发电机的传动机匣厂都有二速传动装置。它由棘轮离合器、滚 棒离合器和摩擦离合器组成，装在一个共同的壳体。 棘轮离合器是用来保证在发动机起动过程中，起动机与发动机之间的传动。当 转速达到发动机自持转速、起动机电路断电后，棘轮离合器脱离工作，使起动发电 机自动退出起动状态。它由棘轮、离合子和离合子座等组成。 滚棒离合器是用来保证在转速达

14、到自持转速后，发动机转子与起动发电机之间 的传动，使起动发电机由发动机带动进入发电状态。 摩擦离合器起保险作用。 (1) 目的：起动过程中，使电机电流与起动扭矩减少；发电过程中，保证电机 强度与改善电力品质。 (2) 功用：使电机的转速在发动机不同状态(起动与工作)下基本保持不变，并 又能满足两者间的转速匹配要求。 1起动时减速r I起动发电机IT发动机| 11工作时减速11 （3）功率传递路线： 起动过程：电机（电动机）一摩擦离合器一棘轮离合器一发动机。 发电过程：发动机一滚棒离合器一摩擦离合器一 电机（发电机）。 正向盘动转子时：传递路线类同于起动过程，但伴有棘轮离合器的答、答 声； 反向

15、盘动转子时：棘轮离合器、滚棒离合器都起作用，使传递路线自锁。 2.3航空燃气涡轮发动机中双速传动装JT工作原理 如下图所示，发动机起动时，起动发电机通过摩擦离合器一方面带动滚棒离 合器外环转动，另一方面经棘轮离合器两次减速后，带动滚棒离合器的星形轮。 由于外环转速大于星形轮转速，所以滚棒离合器不工作。因而在起动开始阶段， 起动发电机是借摩擦离合器和棘轮离合器带动发电机转子转动。当发动机转速超 过自持转速、起动发电机断电后，滚棒离合器星形轮转速大于外环转速，滚棒离 合器进入工作，星形轮带动外环转动。这时滚棒离合器的外环减速带动棘轮离合 器的棘轮转动，而滚棒离合器的星形轮増速带动棘轮离合器的离合子

16、座转动，所 以离合子座的转速大于棘轮的转速。此时，离合子的离心力已经大于弹簧力，离 合子前端收，棘轮离合器自动退出工作。这时，发动机借助于滚棒离合器和摩擦 离合器带动起动发电机进入发电状态。 图2-2双速传动装置工作原理简图 2.4燃气涡轮发动机起动过程 使发动机转子的转速由零増加到慢车转速的过程称为起动过程。根据带动发动 机转子加速的驱动力的来源，可将加速过程分为三个阶段。 (1) 第一个阶段。带动发动机转子加速的驱动力来自起动机动机转子加速。发动 机转子的转速由零加速到转速nl,在这个阶段的末尾m转速下，起动系统向燃烧 室供油起动点火，燃烧室开始工作。一般： nL(0.08 0.12血吨：

17、 (2) 第二个阶段。带动发动机转子加速的驱动力来自起动机和涡轮转子.也就是 起动机和涡轮转子共同带动发动机转子加速。发动机转于的转速变化为由nl到起 动机脱离发动机发动机时发动机转速n2,此时 n2=(0.20.3)九卍 (3) 第三个阶段。带动发动机转于加速的驱动力来自涡轮转子，也就是由涡轮转 子单独带动发动机转子加速到慢车转速口込 2.5棘轮式齿轮 棘轮式齿轮是棘轮离合器的一部分，外有直齿，有锯形齿。直齿同其它的齿轮 啮合起到传动转速与转矩的作用，锯形齿同离合子相作用起到离合的作用。 棘轮式齿轮转速高，工作环境苛3航空齿轮 航空齿轮在航空飞行器中被广泛应用，其可靠性如何直接影响飞行安全，

18、故设 计问题非常重。齿面接触应力和强度、齿根弯曲应力和强度均为随机变量，必对齿 轮参数设计产生影响。此外，由于转速高、齿面压力大、温度高、润滑效果差，齿 面胶合失效已成为不能忽视的失效形式.为此，须考虑诸多因素，合理地选择设计 参数，以获得较好的设方案。 3.1航空齿轮加工现状与发展 我国齿轮加工相对于国外在齿轮加工精度、齿轮的热处理、表面渗碳方面还存 在一定的差距，各种高速重载的齿轮传动机械的应用越来越多，如航空发动机、高 层建筑起重机减速器、矿用高速钻传动、燃机车、汽车等传动机构都广泛采用渗碳 淬火的硬齿面齿轮。所以，研究硬齿面齿轮精加工工艺，满足要求很有必要C我们 今后应在硬齿面齿轮加工

19、上深入探讨研究，不断提高硬齿面齿轮加工水平，如激光 表面处理技术等，使我们齿轮制造业向高、精、尖发展，向世界先进水平看齐. 3.2航空传动齿轮构件对材料技术的要求 传动齿轮工作的可靠性，对于发动机和飞机都极其重要。附件传动装置在整个飞 行包线，必狈为发动机和飞机所有附件提供设计所要求的转速、转向和功率。由于飞 机和发动机结构设计的要求，附件传动装置外廓尺寸必须尽可能小，结构重量尽可能 轻,并且易更换、易维护、易调整。在设计齿轮传动系统时，除了要合理选择运动参 数、几何参数和润滑方式外，还要分析齿轮和传动轴在各种工作状态的传动载荷、振 动、强度和疲劳寿命。因此,要求传动齿轮材料应具有： (1)

20、足够的强度，很高的韧性和优良的疲劳性能; (2) 优良的工艺性能(含渗碳、氨化、淬透性等)； (3) 锻件的金属流线沿零件轮廓分布； (4) 渗碳(或氛化)后，表面有很高的硬度，而心部的强度和韧性配合良好； (5) 工作面抗磨损、抗粘(胶)结，抗疲劳。特别是中央锥形齿轮副和传动轴， 在分析计算发动机各种状态下的传动载荷、振动、扭矩、应力和疲劳寿命的基础上, 还要进行试验验证。因此对齿轮制造工艺的要求很严,如机械加工后齿轮表面粗糙 度、齿轮副啮合均匀度;化学热处理后，渗碳层的组织、碳化物形态、分布及渗碳层 扩散层一心部由表及里的硬度变化等都有要求，并需进行必要的检验。 3.3国外航空发动机齿轮材

21、料 国外几种航空发动机承受主要负荷的齿轮材料如表1。我国某系列现役发动机 的重要齿轮均采用12Cr2Ni4A低合金结构钢，冶炼方法基本上以电弧熔炼为主，最 近几年才开始逐渐采用电弧炉熔炼+电渣重熔或真空自耗重熔等先进冶炼技术。虽 然提高了合金纯洁度，降低了非金属夹杂物的含量，但仍不能满足某先进发动机中央 传动锥形齿轮副的设计要求，不得不从国外进口综合性能较好的类似于 16Cr3NiWVMoNb的齿轮钢。俄罗斯在20世纪60年代初期设计P29 - 300发动 机时，就已试用12 X2 HEM中A新齿轮钢。70年代初期设计PU- 33、AA- 31 发动机时，又大量采用16 X3 HEM中6齿轮钢

22、。由此可以推断，在6070年代俄罗 斯就研制成功至少两种性能较好的新型齿轮钢。其研究和发展速度之快，我们望尘莫 及。从许多材料标准中还反映出，俄罗斯早已相当广泛地采用真空感应、真空自耗、 电渣重熔、电子束重熔或双真空(真空感应+真空自耗)等多种先进熔炼方法，熔炼 重要用途的齿轮钢。在TV- 1 - 1885-85真空自耗合金结构钢热轧、锻造与冷拉 钢棒标准中，几乎包括了大部分用作重要承力件的合金结构钢。由此可见,俄罗斯 非常重视采用先进的冶炼方法来改善、提高钢的质量和性能。 几种发动机的主要负荷齿轮材料 零件名称某系列发动机P29 - 300 （俄）PA- 33 （俄） 中央传动主动锥形齿轮

23、4棘轮式齿轮设计 棘轮式齿轮，根据双速传动装置原理可知，它只用于起动机带动发动机起动的 阶段。 4.1參数输入 起动电动机转速10080 x7min,功率37KW,齿轮环境温度250% 齿轮材料选择 12Cr2Ni4A类齿轮钢，应用已久，研究比较成熟，为了且现在大部分航空用 齿轮钢还以12Cr2Ni4A类齿轮钢为主在此选用12Cr2Ni4A0 4.2轮齿參数的一般设计凍则 (1) 大小齿轮的齿数应为质数，两齿轮间没有公约数，以便降低由于轮齿重 复啮合所产生的动载荷。 (2) 采用小模数、多齿数的设计方法，保证轮齿有较高的弯曲疲劳强度。 (3) 采用航标规定的基本齿形，高应力齿轮推荐使用25压力

24、角。 (4) 在设计圆柱齿轮时，为改善传动齿轮的性能和提高承载能力，应进行齿 轮修形。 (5) 选择高质量的电渣重熔钢，并规定非金属夹杂物颗粒等级和表面含碳量 的百分比，齿面硬度不低于5961HRC,心部硬度围30-45HRC,渗碳层深度 按齿轮模数选取。 (6) 齿面粗糙度应符合0.8精度等级并进行磨削烧伤检查，齿面 不允许有烧伤现象。 (7) 表面化学处理后进行表面塑性处理，检査残余应力6和应力层深度h (o-t.=-6.011.0MPa, h=1030/m)o (8) 选用凹齿根。 (9) 轮齿端面和侧面齿缘应无加工烧伤。 齿轮应力集中部位及化学热处理后的表面，严禁用冲击和电蚀法标记44

25、双速传动 装賣中齿轮传动比的确定 已知起动机的转速为10000r/min以上，而起动机脱离发动机时发动机的转 速为112=(0.20.3)口吨,已知发动机的转速在lOOOOr/min以上，按lOOOOr/min 计算，则起动机脱离发动机时发动机的转速在20003000r/min之间，为了使 发动机正常工作之后可以带动起动-发电机进行发电，已知发电机发电时转速为 8000r/min,双速传动装置的输出轴同发动机转轴之间有两组锥齿轮传动，由此 可以计算出两组锥齿轮的共同传动比为： i=10000/8000=1.25 起动机脱离发动机时转速按2000r/min计算则双速传动装置输出轴的转速 为： n

26、c=2000/1.25=1600r/min 两级齿轮传动的最小传动比为6.3,为了减小齿轮尺寸和重量，在此我选用的传动 比为6.3,最小齿数选择17个齿，则起动机的转速为nq=1600*6.3=10080r/min, 符合起动机转速在10000r/min以上的要求。 从小齿轮齿数zl的选择说明中可知，小齿轮的齿数取值为20-40,为了见效 整体结构体积与重量，在此我选择的最小齿数为20。附件传动承受高应力的齿轮 多采用大于20。的啮合角，利用大齿形角的基本齿形或利用变位方法提高啮合角。 齿轮传动比一般不超过4: 1,齿轮模数一般为35,传动功率低的在2甚至1以 下。在双速传动装置两极齿轮传动中

27、，第一级齿轮之间的传动比为2.25,齿数分 别为45和20,另一组齿轮的传动比为2.8,齿数分别为59和21,模数为3。则 所设计齿轮的齿高为： h =加*(2/； + c*) = 3*(2* 1+0.25)=6.75 对于齿面硬度很高齿芯强度又低的齿轮(如用20、20Cr钢经渗碳后淬火的齿 轮)通常以保证齿根弯曲疲劳强度为主。 4.4.1齿轮具体参数计算 按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式为 mm 1)确定公式的各计算数值 (1) 由于材料品质的不同，对齿轮的疲劳强度极限共给出了三个等级ME、MQ、 和ML,其中ME是齿轮材料品质和热处理质量很高的疲劳强度取值线，MQ是齿 轮材料品质和热

28、处理质量达到中等要求时的疲劳强度取值线，ML是齿轮材料品质 和热处理质量达到最底要求时的疲劳强度极取值线。在此，选择的等级为ME,由 图齿轮的弯曲疲劳强度极限d查得大、小齿轮的弯曲疲劳强度极限uFEl=uFE2 = 1000MPa; (2) 齿轮的工作寿命为3500h,齿轮的工作应力循环次数N: N=60njLh N1=60*10080*l*3500=2.12*109 N2=60*3571*l*3500=7.499*103 由图v弯曲疲劳寿命系数查得弯曲疲劳寿命系数 1=0.88;2 = 0.90; (3) 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.5,得 0.88*1000 = 586

29、.7 二 KfN26e2 0.90*1000 1.5 = 600 (4) 为了降低齿轮重量，齿宽系数选择0.35 (5) 计算栽荷系数K (6)5齿轮主要制造方法 (7) 齿轮传动中较为广泛地采用高精度高硬度渗碳淬火硬齿面齿轮。由于 渗碳淬火硬齿面齿轮齿表面硬度偏高，使用普通加工刀具都不能够胜 任硬齿面的加工，或者说普通刀具根本加工不动硬齿面齿轮。为了满 足硬齿面齿轮的加工和确保齿轮最终精度，在渗碳淬火后的齿形加工 中采用硬质合金滚刀刮齿技术和硬齿面磨齿技术。 (8) 硬齿面齿轮刮齿 (9) 对干硬齿面齿轮刮齿技术，我国是20世纪70年代后期开始研制并初 步发展起来的。在20世纪80年代中期，

30、我国一些大型机械制造企业 已广泛推广应用，逐步形成了科学合理，实用可行的深层渗碳淬火硬 齿面齿轮制造技术。 (10) 硬齿面齿轮制造技术主要包含以下容： (ID 1)齿轮在渗碳前进行高温正火的预备热处理，一般温度高达900C 以上，为齿轮在深层渗碳时预防变形打下良好基础。正火后的齿轮组 织为铁素体+珠光体，与渗碳后心部组织相同，可以减少渗碳过程中 产生的组织变形;同时改善齿坯组织细化和均匀性，齿坯硬度较低，提 高渗碳前的加工性能。粗加工后的高温正火是渗碳淬火齿轮必不可缺 的前期热处理工序。 (12) 2)采用磨前滚刀进行齿形预加工，磨前滚刀与普通滚刀的不同之处在 干磨前滚刀刀齿的顶部采用带触角

31、的刀头，它可使齿形根部预先切出 沉割，齿根圆弧及早成形，在齿形齿厚处均匀留出了余量，待硬质合 金滚刀半精滚齿和磨齿时均使齿形根部基本不发生切削，减轻硬质合 金滚刀刀尖部位切削应力，避免磨齿时齿根部产生磨削烧伤及裂纹， 提高磨齿质量和生产效率。同时可避免热处理齿槽根部硬度降低，保 持淬火后喷丸形成的压应力层，提高齿根抗弯疲劳强度，提高齿轮承 载能力。 (13) 3)利用变形规律采用反变形原理，热处理变形是不可避免的通过实践 掌握变形规律，利用反变形原理有意识地在毛坯预加工阶段，工艺上 要求在与变形方向相反处采取等量误差补偿，以达到热处理后变形至 正确位置，此方法可应用于齿向变形，齿顶圆变形，特别

32、是对于较大 型渗碳淬火齿轮，采用反变形可大幅度压缩余量，减少不必要的损失, 提高生产效率。 (14) 4)硬齿面齿轮刮齿工艺技术用于硬齿面刮削的硬质合金滚刀，国外从 20世纪60年代开始研究，70年代初期，-30度(前角)硬质合金滚刀 开始广泛使用。硬质合金滚刀的使用，打破了长期以来只有磨齿是硬 齿面齿形唯一精加工工艺方法的局面，是齿轮制造技术的一次重大革 新，它可以加工高速钢刀具难以胜任的高硬材料是行星传动中齿形加 工的重要工具，刮齿工艺技术成为各行星传动制造技术的重要组成部 分何。 (15) 6.1棘轮式齿轮主体加工规程 (16) (1)加工工艺过程： (17) 锻造一退火一粗车一粗铳一钻

33、中心孔一钻减重孔一预备热处理(正火) -半精车一半精铳-扩中心孔一较孔-粗滚齿-钳(倒角)一热处理(渗 碳淬火)一喷丸一精铳精滚齿磨齿一检査一钳。 (18) (2)工序分析 (19) 1)锻造：采用模锻，单面余量为4mmo (20) 锻造与零件基本外形相似 (21) JI (21) 图6-3锻造毛坯简图 (22) 2)退火：采用去应力退火，加热至1000-1100 C,保温1015 小时，然后在炉中冷却至200-300 C,出炉空冷。目的是消除材料 中的残余应力，使金属软化，改善机械加工性能。设备采用箱式电加 热炉。 (23) 3)粗车：车床采用CA6140型卧式车床，刀具用硬质合金车刀，粗

34、加工选用YG50单面余量2mm。 (24) 4)粗铳：采用X5032,立铳刀，加工到规定尺寸。 (25) 5)钻中心孔：采用立式钻床z518型。 (26) 6)钻减重孔：采用立式钻床z518型。 (27) 7)正火：加热至900950。C,保温，然后在空气中缓慢冷却。正 火的目的是调整材料硬度，细化晶粒，改善可加工性和消除网状碳化 物，为淬火作好显微组织的准备。 (28) 8)半精车：采用CA6140, YG15硬质合金车刀，单面余量0.8mm。 (29) 9)半精铳：采用X5032,立铳刀，加工到规定尺寸。 (30) 10)扩中心孔 (31) 11)较中心孔 (32) 12)粗滚齿：采用AA

35、级单头滚刀，能达到6级精度。选用模数为1.25 II型AA级精度滚刀。滚齿机选用YB3150型。 (33) 13)钳：倒角。 (34) 14)渗碳淬火：采用固体法进行渗碳处理，即将渗剂置于铸铁、低碳 钢或耐热罐中，用盖封好，渗碳层深度为0.6 mm;渗碳工艺时间为 1.5X (3 + 0.252+1015) =1522 小时，过程温度 900950 C,然后工件随箱冷却至常温。然后重新加热到900-930 C淬火， 淬火介质为油。最后进行200230 C的回火，以此来达到规定的 力学性能，保证工件尺寸的稳定性。 (35) 15)喷丸：硬齿面的承载能力往往受抗弯疲劳强度的限制，因此关键 是如何提

36、高硬齿面的齿根抗弯疲劳强度。对齿轮进行喷丸处理，可以 使齿根圆角处表面产生较大的残余压应力，另一方面使加工刀痕或热 处理表面缺陷压平碾实，从而提高齿轮的弯曲疲劳强度。尤其是对干 渗碳淬火齿轮齿根角处磨前滚齿留有刀痕时，受载时间比较长循环 次数大于)效果更为显著。设备选用箱式喷丸机。 (36) 16)精铳：采用X5032,立铳刀，切削至规定尺寸。 (37) 精滚齿：采用AA级单头滚刀，能达到6级精度。选用模数为1.25U 型AA级精度滚刀。滚齿机选用YB3150型。留余量0.5mm0 (38) 17)磨齿：采用碟形双砂轮磨齿机，磨到规定尺寸。对于磨淬硬钢的 齿轮，一般为了保持砂轮的锋利，使磨钝的沙粒易于脱落，砂轮的硬 度要软一些，一般选用R3较适宜。为方