QDSJ209 齿轮基本知识

NO.209齿轮基本知识何谓齿轮？一个有齿的机械构件，它与另一个有齿构件通过其共轭齿面的相继啮合，从而传递运动或变更运动的形式，称为齿轮。齿轮的种类按啮合方式分类：外啮合齿轮、内啮合齿轮。锥齿轮、轴线相交的螺旋齿轮，双曲线齿轮和蜗轮蜗杆。轮——置于密封箱体内。扇形齿轮、齿条等我国齿轮发呈现状50年代一般接受以调质热处理为主的软齿面齿轮制造精度达8-9级。70年年代齿面经渗碳淬火、氮化或感应淬火处理的所谓硬齿面齿轮起先重视。80年代：普遍接受硬齿面精度达6-7级 高精度可达4-5级双圆弧齿轮已在大功率、高转速齿轮传动装置上推广在应用珩齿新工艺基础上开发出超硬滚切（也称刮齿变位齿轮应用日益增多避开根切，削减传动结构尺寸，提高齿面接触强度在不变更结构，不增加成本条件下提高承载性能与运用寿命。Δ重要的齿轮传动设计为修形齿轮——不求符合理论齿廓与理论齿向齿顶修形（也称修缘）齿向修鼓形：可降低轮齿变形与制造安装误差影响，降低噪音。行星传动：是一种至少有一个齿轮的集合轴线绕中心轴线回转的齿轮传动。特点：体积小，重量轻，速比范围大，传动效率高，噪音小，作为增速减速与变速的传动装置。（渐开线、摆线、谐波齿轮）锥齿轮与准双曲面齿轮弧齿锥齿轮——美国格里森（Gleason）延长外摆线——瑞士奥利康德国克林根贝尔格（Kingelnberg）蜗杆传动——用于要求单级大减速比并传递大转矩的齿轮传动。一般圆柱蜗杆、圆弧圆柱蜗杆、环面涡杆我国目前设计制造水平高速圆周速度最高达156m/s最大功率为44000KW；制造精度为4-5级重载齿轮：圆周速度最高达30-50m/s6000齿轮发展趋势△动力传动装置：小型化、高速化、低噪音、高牢靠性△齿形：硬齿面、圆弧齿轮、行星齿轮、非圆齿轮△齿轮用钢材及热处理：（渗碳淬火）为保证心部硬度、削减热处理变形——应用保证淬透性钢齿轮发展趋势为缩短渗碳周期——推行稀土渗碳工艺；为保证加工质量、效率及削减变形——重视齿坯预备热处理（正火）△切齿：向高速、高效、高精度硬质合金刀、多头滚刀、机床接受数控、数显硬质合金负前角滚刀超硬滚齿代磨Tin涂层蜗杆式珩齿接受CBN（立方氮化硼砂轮）蜗杆砂轮、数控磨齿机、高效高精度；接受齿轮专用CAD软件；开拓新的磨削原理、环面蜗杆砂轮连续成形磨齿齿轮制造工艺过程的五个阶段材料制备——齿坯加工——切齿——齿坯热处理——齿坯精加工齿坯加工必需保证基准面精度、热处理确定轮齿的内在质量齿形加工和热处理后精加工是制造的关键，也反映齿轮制造水平。常用轮齿加工方法：铣齿、滚齿、刨齿、扦齿、剃齿、珩齿、梳齿、挤齿、研齿、磨齿、刮齿等常用切齿工艺△圆柱中小模数齿轮：滚（插）齿——剃（挤）齿——热处理——珩齿大中模数齿轮：调质处理——滚（插）齿低速重载与高速：滚（插）齿——渗碳淬火——磨（括）齿△蜗轮副加工：①蜗杆加工：通常用铣削、车削、或磨削；②蜗轮：滚削、但齿或多齿飞刀、剃齿。△锥齿轮加工：直齿、斜齿 刨齿（展成法、仿形法）、圆拉齿、双刀盘铣齿、磨齿、成形铣刀（盘状、指状铣刀）曲齿锥齿轮：①弧齿锥齿轮—铣齿、磨齿；②延长外摆线—滚切。△特种齿轮加工：（包括非圆齿轮、谐波齿轮和摆线齿轮接受相应的滚齿、铣齿、扦齿、磨齿等方法的特殊应用。齿轮加工的工艺过程，因其结构形态精度等级，生产批量和各厂生产条件的不同而实行不同的工艺规程。每个操作者应熟悉整个加工余量，这时本道工序的加工是有好处的，尽可能做到设计、工艺（加工）齿轮加工齿轮加工主要是齿坯加工与齿形的加工对齿坯加工的要求：尺寸精度、表面粗糙度、形位公差成形法：运用与齿槽形态相同的成形刀具加工出齿形。特点：刀具简洁、操作便利，一般在铣床上一齿一齿铣成，加工精度较低，效率高。主要有铣齿、拉齿展成法——利用齿轮啮合原理，即刀具和毛坯在啮合运动中切削加工齿形的方法。特点：效率高，齿轮精度高，可加工各种形态困难的齿轮。主要有：滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿、硬齿面刮齿、刨齿、铣齿、冷挤。另外还可通过小（无）切削加工方法加工齿形，主要有：热轧齿轮、铸造齿轮、精密模锻齿常用齿轮刀具材料刀具材料的性能：高的硬度、高的耐磨性、足够的硬度和韧性、高耐热性常用齿轮刀具材料种类①高速钢，又称锋钢：淬火后硬度为HRC62-70；允许切削速度为25-30m/min。②硬质合金：常温硬度HRA74-93；允许切削速度可达200m/min直齿圆柱齿轮各部分名称基本参数尺寸计算齿顶圆：过齿轮各轮顶端所作的圆，用“d0”齿根圆：与齿轮各轮齿的齿槽底部相切的圆用“df”称弧齿厚，用“S”表示分度圆上弧齿厚。齿槽宽：相邻两齿之间的间隙，用“e”表示分度圆的齿槽宽“p”分度圆：标准齿轮上齿厚与齿槽宽相等的圆，用“d其直径齿顶高：位于齿顶圆与分度圆之间的轮齿部分，用“ha”齿根高：齿根圆与分度圆之间的轮齿部分，用“hf”表示全齿高：齿顶圆与齿根圆之间的径向距离，用“hh=ha+hf齿轮的基本参数1、齿数——齿轮轮齿的数目，用“Z”表示2、模数——衡量轮齿大小的基本参数，用“m”表示m p

mdZ3、压力角——齿廓曲线上受压力方向与运动速度方向的夹角，用“α”表示4、齿顶高系数——齿顶高度与模数之比，用 “ha* ”表规定：标准齿轮 ha*=1短齿齿轮 ha*=0.8——行星轮、太阳 轮、内齿轮“C*”表示5、顶隙系数——规定标准齿轮 C*=0.25短齿齿轮 C*=0.3接受扦齿、剃齿法加工时：C*=0.35齿轮的精度和检测对齿轮精度的基本要求（GB10095-88）：传递运动精确、平稳、振动和噪声小；齿面接触良好，载荷分布匀整；有确定的齿侧间隙。渐开线圆柱齿轮精度适用范围：适用于符合GB1356法向模数mn≥1mm的渐开线直齿（或斜齿）圆柱齿轮。误差定义和代号：定义22项误差，常用12种：齿距累积误差：ΔFp：在分度圆上（允许在齿中学部测量）随意两个同侧齿间的实际弧长与公称弧长之差的最大确定值ΔFnΔFw：最大值与最小之差。Δff：在端截面上（允许用检查被测齿轮和测量蜗杆啮合时齿轮齿面上的接触迹线代替，但仍按基圆切线方向计值）齿形工作部分内（齿顶倒棱部分除外），包涵实际齿形且距离为最小的两条设计齿形间的法向距离。齿距误差Δfpt：在分度圆上（允许在齿中学部测量）实际齿距与公称齿距之差。公称齿距是指全部实际齿距的平均值。基节偏差 Δfpb：实际基节与公称基节之差。公称基节是指基圆柱切平面所截两相邻同侧齿面的交线之间的法向距离。齿向误差ΔFβ：在分度圆柱面上，齿宽有效部分范围内（面倒角部分除外），包涵实际齿线的两条设计齿线之间的端面距离。ΔFpπ：在与齿轮基准轴线平行而大约通过齿离之差，沿齿面法线方向计值。ΔEΔEw：均值与公称值之差。制动下，运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹。接触痕迹的大小在齿面绽开图上用百分数计算。齿轮副的侧隙jt（圆周），jn（法向）法向侧隙——装配好的齿轮副，当工作齿面接触时，非工作齿面之间的最小距离。精度等级齿轮有12个精度等级，1级最高，12级最低。齿轮副中两个配对齿轮的精度一段取相同的等级，也允许取不同的等级。依据运用要求不同，允许各公差组选用不同的精度等级，但公差组按误差项目对传动性能的主要影响将各项精度指标分为三个公差组公差组公差与极限偏差项目误差特性对传动性能的主要影响ⅠF’，F Fi p， pkF’’，F Fi y， w以齿轮一转为周期的误差传递运动的准确性Ⅱf’， f’’， f’i i ifpt， fpb， fpβ期地重复出现的误差传递的平稳性、噪声、振动ⅢFβ，Fb，Fpx齿向线的误差载荷分布的均匀性精度等级的选择：应依据传动的用途，运用条件.传动功率和圆周速度及其它技术要求确定齿坯检验：在加工、检验、安装时的径向基准和轴向协助基对齿坯的孔、顶圆直径、基准面尺寸和形位公差都有规定。动的平稳性，载荷分布的匀整性，齿厚偏差齿厚极限偏差：对齿厚偏差的上下偏差用c~s共14个字母代号。齿轮精度和齿厚极限偏差标注例一、 齿轮的三个公差组的精度同7级，其齿厚上偏差为F，下偏差为L （老标准JB178-83）GB10095-887-F-L7——齿轮第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ公差组的精度等级均为7F——齿厚上偏差L——齿厚下偏差例二、 50C内齿轮，太阳轮、行星齿轮（老标准JB178-83）GB10095-888-7-7 GK8——第Ⅰ公差组精度8级（传递运动的精确性）7——第Ⅱ公差精度7级（传递平稳性）7——第Ⅲ公差精度7级（载荷分布匀整性）G——齿厚上偏差K——齿厚下偏差齿轮常用检测方法由于齿轮种类不同，制造方法不同，检测手段也有所不同，小批生产时应件件按要求，逐个进行单项检测在大量生产时，日常检测为提高生产率，保证质量降低成本，一般接受综合检测来代替单项检测，同时对工艺装备机床、量具等也要定期检测。一、齿厚的检测量法、公法线长度测量法。1、齿厚游标卡尺测量方法是在保证齿侧间隙条件下，接受测量固定弦齿高和固定弦齿厚的单齿测量方法。固定弦齿高：指固定弦到齿顶的距离固定弦齿厚：指标准齿条齿形与齿轮齿形对称相切的两切点A、B间的距离。

hc

m(18

sin

2)计算公式： Sc

2

cos2从公式中可看出，固定弦齿高和固定弦齿厚只与模数压力角有关，与齿轮齿数无关。当α=20°时，ha=0.7476m，Sc=1.3871m测量要点：①测量时先按固定弦齿高调整垂直卡尺，螺丝2、滚珠或滚柱测量法特点：①此法比齿厚游标卡尺测量精度高，比万能显微镜简便，可见解确定齿厚误差值。②测量结果精确，数值稳定不受齿顶高误差、齿圈径向跳动的影响。适用范围：内齿轮、蜗轮、内外花键、加工中的现场检测。测量方法：将规定要求的滚珠、滚柱（量棒）方于被测齿轮的两个相对的齿槽内，用卡尺、外径千分尺或其他量仪测量圆柱的跨距。跨距大小简称为M值。M值的误差与齿厚的误差的关系是：ΔM=ΔSctgα当α=20°时，ΔM=2.75ΔS；当α=30°时，ΔM=1.732ΔS3、公法线千分尺测量特点：简便、精确、好用、不受测量基准面限制，长度值也不受适用于各种生产方式、内外齿。计算公式：W=mcosα[π（k–0.5）+zinvα当α=20°时，W=mcosα[π（k–0.5）+zinvαK为跨齿数 K=1/9Z二、齿圈径向跳动的检验运用齿圈径向跳动仪、或偏摆仪测量。如运用齿圈径向跳动仪，可先按模数选取适合的锥形（锥角为2倍压力角）测量头或球形（d=1.68m）测零件套在锥度心轴上两端顶尖顶，逐齿测量，或运用偏摆仪，可选用上述测量头或量棒。留意：检查前应检查心棒径跳不大于0.005。三、齿向误差的测量齿向误差反映了齿轮在齿宽方向的接触精度。测量方法：齿圈径向跳动仪测量直齿圆柱齿轮，用标准齿轮进行啮合涂色检验，观看接触状况。万能测齿仪对直齿或斜齿。四、基节的测量基节是基圆上的齿距。基节是影响齿轮工作性能的重要因素。可分析机床分度传动链和刀具齿形角的误差（的同心度无关）仪及工具显微镜检测。五、齿轮副中心距偏差的检测通过被测齿轮与标准齿轮作无间隙啮合转动进行检测，由于它的啮合状况与加工齿轮时的啮合状况相像，它可以反映生产过程中的不稳定因素，如：毛坯质量、安装调整误差、加工设备的振动，刀具磨损，适用于成批生产，这种方法效率高操作简洁。测量方法：接受双啮仪。测量时，齿轮转过一转，千分表所反映的最大值与最小值之差，即为“一转中心距变动量”，转过一齿的变更即为“一齿中心距变动量”，中心距变动量是反映齿轮的综合误差，也表示齿轮的齿圈径向跳动和公法线变动量，反映了齿侧间隙的变更和齿轮的运动精度。六、齿面粗糙度检验一般接受比较法检验，即用标准块与被测齿面相比较凭视力来评定等级。也可接受粗糙度测量仪。七、接触斑点（啮合面）的检测一般在双啮合仪上进行，即在标准齿轮上涂一层很薄的红丹油，双面转动啮合，在被测齿轮的齿面上接触痕迹。常见齿轮的误差及其产生的缘由齿轮加工过程中，由于机床——刀具——工件加工系统以及操作调整等误差因素，造成齿轮的误差及报废。一、产生误差的主要因素1、理论误差：也称原理误差，指加工设备原理上的缺陷造成的误差，由于条件限制，所以是不能完全克服的。如：渐开线齿形，理论上是光滑连续曲线，在制造上是达不到确定光滑的。因为滚刀齿形是直线形，刀齿圆周上仅8—10齿，在滚切过程中是断续地形成折线，滚切大模数时就特别明显，扦齿、刨齿也同样。2、机床误差：指机床的几何精度误差，造成齿轮几何形态和尺寸的误差。如：扦齿机主轴垂直移动，滚齿机立柱刀架垂直移动，对工作台回转轴线平行度误差，造成齿轮齿向误差。3、刀具误差：刀具的制造和安装误差。4、夹具误差：夹具在制造和安装、运用过程的误差。如已装心工作台的偏心。5、量具误差6、变形误差：切削过程中产生的切削力、切削热、内应力等引热都会造成工件的变形误差。7、操作误差：机床调整不当，工件安装不当，操作程序和切削用量选用不适合。二、滚齿加工产生废品的缘由也有所不同，滚齿产生废品的主要缘由如下：1、齿轮齿数不对或乱齿：缘由：分齿挂轮计算不正确；挂轮齿2、齿圈径向跳动超差：缘由：齿坯几何偏心（内外圆不同轴）未压紧，间隙大。3、齿形