齿轮机构及其设计
1. 工业的象征；
2. 历史悠久；
3. 研究（广泛）深入，分工细致。
二、齿轮的类型
1.平行轴：a.直齿圆柱齿轮:外啮合/内啮合
b.斜齿圆柱齿轮：外啮合/内啮合
c.人字齿轮
2.相交轴：a.直齿圆锥齿轮
b.曲齿圆锥齿轮
3.交错轴：a.螺旋齿轮（交错轴斜齿轮）
b.蜗杆蜗轮
c.准双曲面齿轮
4.齿轮齿条：a.直齿
b.斜齿
c.螺旋齿
三、本章要求
1.齿形
---- 掌握渐开线齿廓啮合特性。
2.几何尺寸
----会计算渐开线齿轮传动的几何尺寸。.
四、本章特点
1.名词术语多、概念多、公式多。
2．注意归纳、掌握规律、化为少。
§5-2 齿廓啮合基本定律
一、齿廓啮合的基本定律
1.节圆
已知：两啮合中心距a=O 1O 2 传动比 2
1
12ωω=i a . 节点---两个齿轮的相对速度瞬心。 由于 v v
p p 21
=
故有
p p o
o 2
2
1
1
ωω=
得
121221i p
o p
o ==ωω① 由图知
a p p o
o =+2
1
②
解上两式子
i o a p 12
11+=
12
22
1i a p i o
+=
[讨论]
如果i 12
为变量，则
p o 1
亦为变量，p 点为动点，它在动平面上画出的曲线为非圆曲线。
如果
i
12
为常量，则
p o 1
亦为定值，p 点为定点，按在动平面上画出的轨迹为圆。
b ．节圆---当
c i
=12
时，以
p o 1
、p o
2
为半径的两个圆。
① 节圆半径只决定与a 与12i 。
② 节圆是一对相互啮合齿轮上作相切纯滚动的圆。 ③ 一对齿轮相啮合时才有节圆。（单个齿轮无节圆）
2．齿廓的几何要求
a. 设两齿廓在任意一点k 接触。主动轮1推动从动轮2转动。 b ．两齿轮在k 点的线速度分别为K O K O v v
k k 2211
,⊥⊥ 。
c ．沿公法线n-n 方向
v v
kn kn 21
=，即1122cos cos k k k k v v αα=
d ．也就是222111cos cos k k K O K O αωαω'
= e ．作辅助线
f ．设n-n 线与连心线交于Q 点，则有Q N O 11?与Q N O 22?相似。
3.齿廓啮合的基本定律
当齿轮传动比为常数时，其齿廓必需是：不论两齿廓在哪一点接触，过接触点的齿廓公法线都与连心线交于固定节点P ；如果传动比不是常数，则齿廓共法线与连心线交于相应的瞬时啮合节点。 二、共轭齿廓
1.定义 凡满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓称为共轭齿廓。
2. 共轭齿廓的求法
已知a 和12i 和其中一条齿廓曲线，则可用作图法求出另一条共轭曲线。 三、齿廓曲线的选择 1.常用的齿廓曲线
a 渐开线齿廓曲线
b 摆线齿廓曲线（接触应力小，无根切）
c 圆弧齿廓曲线（承载能力大，无根切）
2. 齿廓曲线的选择
满足传动比外，还必须满足强度好，磨损少，效率高、寿命长。制造安装方便以及容易于互换。
渐开线齿廓基本上能满足上述要求，故其应用广泛。本章亦以它为重点。
§5－３ 渐开线及渐开线齿廓
一、单个齿廓～渐开线及其性质
1.渐开线的形成
当一直线ＮＫ沿一圆周作纯滚动时，直线上点Ｋ的轨迹K 0K 就是该圆的渐开线。该圆 称基圆，半径为r b ，ＮＫ为发生线。
２、渐开线的性质
a.K N NK )
=。
b.渐开线上任意点的法线X １切于基圆；切于基圆的直线X １是渐开线上一点的法线。
c.发生线与基圆的切点是渐开线上对应点的曲率中心，NK 是曲率半径。
d.渐开线的形状决定于基圆大小。
e.基圆内无渐开线。
３、渐开线的极坐标参数方程
〈１〉 渐开线展角θk ～以Ｏ为极点。ＯＫ0为极轴。
〈２〉 渐开线上任一点之压力角k α
～啮合点处齿廓所受的压力方向与该速度方向所 夹的锐角。
〈３〉 渐开线方程
a.向径 k
b
k r r αcos =
b.极角 k k k k inv tg αααθ=-=
基圆确定后，k 为参数，根据任一个k α的值都可求出k k r θ和。 工程上已把k α的渐开线函数列成表格。如附表１。 注意： 渐开线上各点压力角不相等。
试问： 基圆上的压力角为多大？（答案是0度） 二．一对啮合中的渐开线齿廓 1． 渐开线齿廓能满足定传动比的要求
（1）.设一对渐开线齿廓在K1点接触 ,根据高副性质,可作公发线. (2) .根据渐开线的性质 .
此公法线分别与两齿轮的基圆相切,设为N1,N2,则N1,N2与连心线O1,O2交与P 点(齿廓公法线过节点).
(3).设下一时刻在K2接触,则过K2的公法线依然与两基圆相切,由于基圆的大小和位置已定,故同侧的内公法线只会有一条.也就是说这两条公法线重合都是N1,N2.
(4).由于11PN O ?∽22PN O ? 故C r r P O P O i b b ====
1
2
122112ωω 由于1b r ，2b r 为定值,故渐开线齿廓传动过程中12i 为定值. 两个概念:
(1).啮合线----啮合点走过的轨迹.
渐开线齿轮的啮合线是一条两基圆一侧的内公切直线,又是不计算摩擦时的作用线。
优越之处------受力大小,方向均不变，b n r F M ?=。轴承受力稳定,不易振动和损坏。 啮合线的画法要明确两点;
a.谁是主动轮?
b.主动轮转向?沿主动轮转向画。
(2) 啮合角
啮合线N1N2与两个节圆的公切线比之间所夹的锐角α，称为啮合角.它是一个定值，恒等于节圆压力角。
(啮合角与齿廓无关,压力角与齿廓有关) 2. 中心距可分性----中心距变动后,传动比不变。 如图所示:
1
2
``2``12112b b r r P O P O i =
==ωω 节圆半径发生了变化,啮合角也发生了变化，啮合角也发生了变化。当α增大时,R 增大 R 增大。
一对齿廓啮合特性
(1) 啮合线是一条两基圆一侧的内公切线。
(2)啮合角是随中心距而变动的一个定值。 (3)中心距可分性。
3.齿轮齿条传动
节线
(1)定速比性
αω'
=
'==cos 1
111
2
b r r P O v =定值 (2)中心距可分 中心距变动后
a. 节圆大小不变.,节线在齿条上位置有变化.
b. 啮合角位置大小不变,等于齿形角。总之,啮合线位置不变。
§5-4 渐开线齿轮的各部分名称及标准齿轮的尺寸
一、齿轮各部分名称
1.齿顶圆----
2.齿根圆-----
3.基圆
4.齿厚
5.齿槽宽
6.齿距（周节）k P
7.齿数
选谁为度量的基准呢? 齿距k P 各圆周长=齿距*齿数
齿厚=齿距-齿槽宽
二.模数m 和分度圆d
由于z P d d k =π= 故z m z
P d k k k ==
π
令模数π
k
k P m =
各圆都有齿距, 模数无穷多,用哪个圆的模数为好? 1. 分度圆
分度圆是齿轮上的一个选定的尺寸计算基圆,齿轮尺寸均以此圆为标准而确定,在该圆上具有标准模数和标准压力角. 2. 标准模数
mz pz
d ==
π
m 为标准模数,它是特定的圆上齿距P 和π的比值,是一个长度单位. 模数系列制定多少为好?
见附表2 （z 定，m 定，则块头大）
3. 分度圆压力角
d=mz r=1/2mz 有渐开线方程 当 即
a 取多大为好？
当m 、z 固定a r b 轮齿弯曲，齿根强度好，但Fr 大。A r b 轮齿平直，齿根薄弱，但F t 大。优化后，选α=20。
三 .齿顶高与齿根高
1．齿顶高 ~以分度圆为基准，介于分度圆与齿顶圆之间的部分称 为齿顶，其径向高度称为齿顶高。
m h h a a *
=
齿顶高系数1*
=a h
2．齿根高
分度圆与齿根圆之间的部分称为齿根，其径向高度称为齿根高。
m c h hf a )(**+=项隙系数c*=0.25为什么要有c*?
因为分度圆相切，无顶隙就会打架，顶住
四．齿顶圆与齿根圆
a a h d d 2+=
f f h d d 2-=
五.标准齿柱的几何尺寸
1.什么是标准齿轮?
分度圆上的s=e h a h f 符合标准 2.几何尺寸 表5-1要背下来 六、齿条
1. 同侧齿廓是相互平行的直线
2. 分度线处s=e
3.
特点
<1>各处m 相等
<2>a 相同，等于齿形角。 小结
1. 五圆(r a r f r b r`) 二角（压力角 吃合角） 一模 仅时r=r` a=a`
2. 五个基本参数
z m α*
a h c*确定轮齿形状
5-5渐开线直尺圆柱齿柱的齿合传动
一. 正确啮合条件（必要条件）
1. 一对牙齿一定是在21N N 设k1为第一对牙齿的接触，
2. 设k 2为第2对牙齿的接触点。正确噬合时21k k 均在21N N 上。
3. 21k k 是相邻两个齿廓间的法向距离叫法节用P n 表示。
4. 根据渐开线的性质P n =21K K =22K N -12K N =22A K N -012K N -0201K K =b P
5. 21k k 是21N N 线上的接触点，它既是轮2的法节也是轮一的法节。故正确啮合条件
为：嵌入
P n1=P n2-P b1=P b2（理论条件） 6.实际条件
由于απα
πα
ππcos 2cos 2cos 22m z
mz
z
r z rb pb ====
故2211cos cos απαπm m =即2211cos cos ααm m = 由于m1a 以标准化。故条件为 m 1=m 2=m α1=α2=α 两轮的模数和压力角分别相等。 二. 齿轮转动的中心距及啮合角
1. 齿侧间隙保证为0 工艺角度齿厚公差考虑
1
2.顶隙c=c*m(为标准值)
齿顶圆与齿根圆之间的径向距离。
3.标准中心距
在上述两个条件成立时
)
(
2
)
(
2
1
2
1
*
*
2
*
*
1
2
1
z
z
m
r
r
m
c
h
r
m
c
m
h
r
r
c
r
a
a
a
f
a
+
=
+
=
+
-
+
+
+
=
+
+
=
4.分度圆与节圆的区分
a. 分度圆~单个齿轮固有的基准圆a’=a时与节圆重合，a’≠a时与节圆分离。
b. 节圆~一对齿轮齿合时才有节圆，r1’+r2’=a’随a’的变化而变化当时，与a’=a分度
圆重合。
5.齿合角
在a’=a时α’=α
6.标准中心距与实际中心距的关系
因为ααcos cos )(2121a r r r r b b =+=+
'cos ''cos )''(2121ααa r r r r b b =+=+
故ααcos 'cos 'a a ='
cos cos 'αα=a
三. 渐开线齿轮连续传动的条件
1. 齿轮啮合的过程实际啮合线 <1>实际啮合线噬合点实际走过的轨迹
一对齿轮开始啮合点从动轮顶圆与啮合线交点。一对齿轮终止啮合点主动轮顶圆与啮合点交点。实际啮合线长度－B 1B 2
<2>实际啮合线的画法
a. 画基圆
b.由主动轮画线
c.由从动轮画r a2弧得B 2
d.由主动轮r a1画弧得B 1。 <3>.理论啮合线N 1N 2
~由于基圆内无渐开线故N 1N 2为啮合极限点。 <4>实际工作段
~齿根部分不是渐开线齿轮只可能一部分参加工作。故B 1B 2 2 2. 渐开线齿轮连续传动的条件（充分条件） 对照模型, <1>.21B B =P b 刚好连续传动，总是一对齿啮合。 <2>21B B >P b 连续传动，一段时间为一对齿啮合，一对时间内为二对齿啮合。 <3>21B B 重合度ξα=2 1B B Pb B B 2 1≥1连续传动的充分条件。 <5>重合度的物理意义 3.1=αε以为例. εα= b P B B 2 1=1.3. 即 21B B =1.3P b 含义~ a. 21B B =1.3P b b. 两端0.3P b 长度内二对齿工作 在一个法节移动的时间内: 30%的时间(0.3Pb/Pb)为二对齿工作. 70%的时间 为一对齿工作. c. εα大,同时参加啮合的轮齿多,承载能力大. 3. 重合度αε的计算 <1>计算公式 αε= b P B B 2 1 现在分别计算21B B 与P b 按五点一线画草图 P B P B B B 2121+= =(N 1B 1-N 1P)+(N 2B 2-N 2P) =)()(222111αααα'-+'-tg r tg r tg r tg r b a b b a b = )(cos 2 1 )(cos 212211αααααα'-+'-tg tg mz tg tg mz a a 而Pb=πmcos α 故εα= b P B B 2 1 = )]()([21 2211ααααπ '-+'-tg tg z tg tg z a a 式中cos αa1=r b1/r a1 cos αa2=r b2/r a2 <2>重合度的影响因素 a εα与m 无关 b Z ↑则εα↑<好办法> c αˊ↑则εα↓<分子变小> d εα↑ε↑<顶圆增大,B 1B 2变长> S5-6 渐开线齿廓的展成加工及根切现象 一 渐开线齿廓的展成加工原理 1．展成法的切削加工原理 （1）齿轮插刀〈内齿轮，双联齿轮〉 （2）齿条插刀 （3）滚刀看模型或挂图 坯 a展成运动如一对齿轮啮合传动I=ω刀ω坯=z坯倒\z b切削运动往复齿宽方向 c进给运动沿径向运动只要相同，变换即可不同的齿轮2．标准齿条形刀具加工标准齿轮 <1>标准齿条形刀具的结构 <2>如何加工出标准齿轮？ 什么是标准齿轮？s=e ha hf为标准值。 刀具分度线与轮坯分度圆、相切。 二.渐开线齿廓的根切现象 1.根切定义~ 轮齿根部已被切好的渐开线齿廓又被刀具凹切去一块。这种现象称作渐开线齿廓的根切。（二次切削） <1>降低抗弯强度 <2>降低重合度 2根切的成因 ~从切削过程看。 α <1>PB 2＜PN 1能切出所需齿廓. <2>PB 2=PN 1 <3>PB 2＞PN 1产生根切刀具的法向距离。 K N 1=水平距离COS α =r φcos α=rb φ = '11N N ＞'11N N 弧长大于弦长 K N 1是刀具相邻两位置距离最短者，而-N1N1’，还要短即N1’在K 的左边，在刀子里 面，换句话说。N1’被切去。 三 渐开线标准齿轮不发生根切是的最少齿数 根据前面的分析知要避免根切，应设法使 PB 2 由于M 已定，刀具顶线为定值，即PB 2已定。余下的措施改变N 1的位置，使上式成立。N 1的位置与r b 的大小有关，r b 越大N 1离p 越远。 r b =rcos α=1/2mZcos α 在m ，α已定条件下，只有增大Z 。 临界状态即不发生根切的Z min 为多少? 现要求 1PN ≥PB PN 1=rsin α= αsin 2 mZ PB=α αsin sin '*m h BB a = 代入上式 即 αsin 2 1 mZ ≥αsin *m H a 即Z ≥α2*sin 2a h 故Z min =α 2 * sin 2a h 当α≥20o时对 Z min =17 §５－７ 变位齿轮 一、标准齿轮的局限性 １、不能采用Ｚ﹤Ｚmin 的齿轮。〈如齿轮没泵〉 ２、不适用于中心距)(2 1 '21z z m a a +=≠的场合。 （例） 72)3018(2 3 )(2 2112=+=+= z z m a 5.67)2718(2 3 13=+= a ３、小齿轮强度偏小，容易损坏。 二、齿轮的变位修正 如何制造出min z z π，而又不根切的齿轮呢？ 1、减小*a h ∵α 2*min sin 2a h z = 但↓*a h ↓a r ↓αε 而* a h 不是标准值，使刀具制造产生麻烦。 ２、加大刀具角α 由α 2*min sin 2a h z =↑α分母↑Ｚ↓ 但 ↓=αcos r r b ↑=b n r M F 压力增大。 同时刀具也非标准。 ３、变位修正 从加工的原始条件ＰＢ２≤ＰＮ１出发。 当ＰＢ２＞ＰＮ１即刀具顶线超过Ｎ１时，设法使刀具后退，分度线与分度圆不再相切。 齿轮材料的选择及其热处理工艺 1、齿轮材料的选择原则 齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考： 1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。 2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。 齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。 3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。 4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。 5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。 6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或更多。当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质）；且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约 20％，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。 2、齿轮材料的选择 齿轮齿条是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命。在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。 满足材料的机械性能，材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。 例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15 -0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能 3、齿轮常用材料 齿轮常用材料摘要：齿轮依靠结构尺寸材料强度承受载荷要求材料具有强度韧性耐磨性齿轮形状复杂齿轮精度要求要求材料工艺常用材料锻钢铸钢铸铁锻钢硬度分为大类HB称为软齿称为硬度HB工艺过程锻造毛坯正火粗车调质加工常用材料SiMnCr 液体动静压轴承常用轴壳配轴承轴承的密封类型精密轴承工序间防锈新工艺轴承寿命强化 河南质量工程职业学院 毕业设计（论文） 题目传动齿轮工艺设计 系别机电工程系 专业机电一体化技术 班级2011机电3班 学生姓名杨艺楠 学号0308110322 指导教师王西建 定稿日期2014 年 4 月 10 日 河南质量工程职业学院 毕业设计（论文）任务书 班级 设备三 班 学生姓名杨艺楠指导教师王西建设计（论文）题目传动齿轮工艺设计 主要 研究内容 传动齿轮，它是齿轮的一个主要一种，其功用是传递运动和运动方向，以适应传动机构运动的需要。 主要技术指标或研究目标 同轴孔φ35H7，φ49H7和同轴外圆φ92.55k7, φ66的同轴度、径向圆跳 动公差等级为8～9级，表面粗糙度为R a ≤1.6μm.。加工时最好在一次装夹下将两孔或两外圆同时加工。 （2）与基准孔有垂直度要求的端面，其端面圆跳动公差等级为7级，表面 粗糙度为R a ≤3.2μm。工艺过程安排时应注意保证其位置精度。 （3）距中心平面74.5mm的两侧面,表面粗糙度为R a ≤6.3μm。 （4）φ35孔的尺寸精度要保证，孔轴线的同轴度共差等级为9级及两孔公 共轴线对基准孔（A 1 -A 2 ）位置度公差值为0.06μm，应予以重视。 基本要求 由各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的精度可知，该零件没有很难加工的表面，各表面的技术要求采用常规加工工艺均可达到。但是在加工过程中应注意齿轮端面的加工 主要参考资料及文献[1] 吴雄彪.机械制造技术课程设计.杭州：浙江大学出版社，2005 [2] 苏建修.机械制造基础.北京：机械工业出版社，2001 [3]许德珠.工程材料.北京：高等教育出版社，2001 [4] 东北重型机械学院、洛阳工学院、第一汽车制造厂职工大学编.机床夹具设计手册.上海：上海科学技术出版社，1990 [5] 艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.北京：机械工业出版社，1993 齿轮传动 1、齿轮传动常见的失效形式有哪些？简要说明闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计 准则。 【答】 齿轮传动常见的失效形式有以下几种：（1）轮齿折断；（2）齿面点蚀；（3）齿面磨损；（4）齿面胶合；（5）塑性变形。 闭式硬齿面的设计以保证齿根弯曲疲劳强度为主；闭式软齿面的设计通常以保证齿面接触疲劳强度为主；开式齿轮传动的设计目前仅以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则。 2、简要分析说明齿轮轮齿修缘和做成鼓形齿的目的。 【答】 齿轮轮齿修缘是为了减小齿轮传动过程中由于各种原因引起的动载荷。做成鼓形是为了改善载荷沿接触线分布不均的程度。 3、软齿面齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿面硬度应比大齿轮的齿面硬度大30～50 HBS？ 【答】 金属制的软齿面齿轮配对的两轮齿中，小齿轮齿根强度较弱，且小齿轮的应力循环次数较多，当大小齿轮有较大硬度差时，较硬的小齿轮会对较软的大齿轮齿面产生冷作硬化的作用，可提高大齿轮的接触疲劳强度。所以要求小齿轮齿面硬度比大齿轮大30~50HBS。 4、齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿宽应比大齿轮的齿宽大5～10 mm？ 【答】 将小齿轮的齿宽在圆整值的基础上人为地加宽5~10mm，以防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的工作载荷。 5、试分析图示斜齿圆柱齿轮所受的力（用受力图表示出各力的作用位置和方向）。 【解】 题 5 图 6、设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图所示，问： 1） 低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反； 2） 低速级螺旋角β应取多大数值才能使中间轴上两个轴向力互相抵消。 【解】 （1）由于中间轴上两齿轮分别为主动和从动轮，且旋转方向相同，因此为使轴向力方向相反，必须使齿轮3的螺旋方向与齿轮2的相同。齿轮2为左旋，故齿轮3必须左旋，齿轮4右旋。 （2）使中间轴上轮2和轮3的轴向力互相完全抵消，需要满足32a a F F =。 333222tan , tan ββt a t a F F F F == 因齿轮2和齿轮3传递的转矩相同 2 2 33 22 d F d F T t t ==，且 33332222cos /, cos /ββn n m z d m z d == 整理后可得 3 222332 33 22 3cos cos tan tan ββββn n t t m z m z d d F F = == 因此 1438.015sin 51 3175sin sin 22 2333=??= = ββn n m z m z "2'16827.83 ==β F t2 F r1 F r2 F r3 F r4 F t1 F t3 F t4 F a2 F a1 F a3 F a4 工业大学 材料工艺学课程设计（论文）题目：40Cr机床齿轮热处理工艺设计 课程设计（论文）任务及评语 前言 现代工业的飞速发展对机械零部件及热处理对锻造机械加工的顺利进行和保证加工效果起着重要作用，而且在改善或消除加工后缺陷，提高工件的使用寿命等方面起着重要作用。为获得理想的组织与性能，保证零件在生产过程中的质量稳定性和使用寿命，就必须从工件的特点﹑要求和技术条件，认真分析产品在使用过程中的受力状况和可能失效形式，正确选择材料；再根据生产规模﹑现场条件﹑热处理设备提出几种可行的热处理方案。 由于块规在使用过程中易磨损和碰撞，另外块规本身尺寸精确，因此要求块规具有高的硬度，高的耐磨性和高的尺寸稳定性以及一定的韧性。但块规没有单独专用的钢种，为了满足上述性能要求，块规选用，低合金工具钢（40Cr）。 40Cr机床齿轮规采用淬火及低温回火热处理工艺，其组织是回火马氏体和残余奥氏体，并残存一定的淬火应力。这种组织状态在长期放置和使用过程中，将发生变化，从而使块规的尺寸也发生变化，对于高精度的块规，这种变化是不允许的。尺寸变化的原因主要是残余奥氏体转变为马氏体使尺寸增大，以及残留应力在量具内部重新分布和消失所引起的组织变化。为使40Cr机床齿轮规尺寸和形状稳定，确保其精度，对要求较高的精密的，淬火温度应低些。同时在淬火后立即将其冷却到-80℃左右，甚至在液氮中进行冷处理，然后取出再进行正常回火。为了进一步提高40Cr机床齿轮规尺寸稳定性，在精磨或研磨前，必须进行时效处理，进一步消除内应力，必要时，这种处理要重复多次[1]。 本设计是在课堂学习热处理知识后的探索和尝试，其内容讨论如何设计40Cr 机床齿轮规淬火回火时效热处理工艺技术，重点是制定合理的热处理规程，并按此设计40Cr机床齿轮规热处理工艺方法。 摘要 齿轮轴零件的主要作用是支撑回转零件、实现回转运动并传递转矩和动力。齿轮轴具备传动效率高、结构紧凑和使用寿命长等一系列优点，是通用机械特别是工程机械传动中的重要零件之一。齿轮轴加工材料、热处理方式、机械加工工艺过程的优化，将对提高齿轮轴的加工质量及寿命有着重要借鉴意义。 本设计首先分析了齿轮轴零件的作用和零件的材料，之后把加工传动齿轮轴所用的材料和生产类型确定下来。然后确定毛坯的种类，绘制铸件零件图。接下来设计零件的加工工艺性，包括零件表面的加工方法及热处理方法等。最后进行工艺规程设计，选定加工所用的机床，刀具，夹具等。齿轮轴零件的机械综合性能要求较高，一般选择锻件作为毛坯。合理安排工艺路线，划分加工阶段对保证零件加工质量至关重要. 关键词: 齿轮轴；工艺分析；工艺规程设计 Abstract The main function of the gear shaft is to support rotating parts, achieve rotary mo tion and transfer torque and power. Gear shaft has a series of advantages, such as high transmission efficiency, compact structure, long service life and so on. It is one of the important parts in the general machinery, particularly the engineering machinery tran smission. The optimization of the gear shaft’s machining materials, thermal treatmen t method and machining process will have great significance on the machining quality of the gear shaft and the service life. The first design of the gear shaft parts and parts of the material, then fix the processing gear shaft of the materials used and the type of production. And then determine the blank type, drawing casting parts diagram. The processing of the next design of parts, including the components surface processing method and heat treatment method. Finally, technological process design ,selection of the machine tool, cutting tool, fixture etc…Comprehensive mechanical performance requirements higher gear shaft parts, as general forging blank. Reasonable arrangements for the process, dividing the processing stage is very important to ensure the machining quality of parts. Keywords gear shaft; process analysis; process planning design 前言 毕业设计是在我们学完了大学的全部课程之后进行的。这是对我们大学知识和技能的一次综合检验，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后参加工作和进一步深入学习打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。 1零件的作用 题目所给定的零件是CBF-E32型外啮合式齿轮泵的主动齿轮轴和从动齿轮轴。它位于泵的壳体内部两啮合齿轮把吸入腔和排出腔隔开形成两个密封容积齿轮转动时,吸入腔侧轮齿相互脱开处的齿间容积逐渐增大,压力降低,液体在压差作用下进入齿间。随着齿轮的转动,一个个齿间的液体被带至排出腔。这时排出腔侧轮齿啮合处的齿间容积逐渐缩小,而将液体排出。 2绘制零件图 通过对零件作用的分析，对零件主动齿轮轴和从动齿轮轴进行测绘，并查阅有关标准将测绘结果绘制成零件图(查<<机械工人切削手册>>表2-2、2-29)。 3零件的工艺分析 3.1主动齿轮轴的技术要求 1）左端Ф20mm台阶： 左端台阶直径为Ф20mm，公差等级IT7(查<<机械工人切削手册>>表2-2)，表面粗糙度值Ra1.6(查<<机械工人切削手册>>表2-29)，形位公差要求：当被测要素围绕公共基准线A－B旋转一周时，在任一测量平面内的 径向圆跳动量均不得大于0.015mm(查<<机械工人切削手册>>表2-14 GB/T1182-1996)。 2）左端中间台阶： 直径Ф23mm，公差等级IT5(查<<机械工人切削手册>>表2-2)，表面粗糙度值Ra0.2(查<<机械工人切削手册>>表2-29)。 3）齿轮直径方向： 齿轮直径方向直径为Ф48mm，公差等级IT6(查<<机械工人切削手册>>表2-2)，表面粗糙度值Ra0.8(查<<机械工人切削手册>>表2-29)，形位公差要求：当被测要素围绕公共基准线A－B旋转一周时，在任一测量平面内的径向圆跳动量均不得大于0.008mm(查<<机械工人切削手册>>表2-14GB/T1182-1996)。 4）齿轮： 齿轮精度为7FJ，齿轮表面粗糙度值Ra1.6，公法线长度及公差19.856 mm ～19.928mm,齿圈径向跳动公差0.063mm，周节极限偏差±0.018mm，基节极限偏差±0.016mm，齿向公差0.011mm，公法线变动公差0.028mm(查<<机械工人切削手册>>表4-57 GB/T10095.1)。 5）齿轮两侧面： 齿轮两侧面尺寸为31.5mm，公差等级IT6(查<<机械工人切削手册>>表2-2)，表面粗糙度值Ra0.4(查<<机械工人切削手册>>表2-29)，形位公差要求：当被测要素围绕公共基准线A－B旋转一周时，在任一测量平面内的径向圆跳动量均不得大于0.005mm。平面度要求被测表面必须位于距离为公差值为0.005mm的两平行平面内(查<<机械工人切削手册>>表2-14 机械设计齿轮传动[机械大作业齿轮传动] 哈尔滨工业大学 机械设计作业设计计算说明书 题目齿轮传动设计 系别机械设计制造及其自动化 班号 姓名 日期2014年月日 哈尔滨工业大学 机械设计作业任务书 题目齿轮传动设计 设计原始数据： 图1带式运输机 带式运输机的传动方案如图1所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据见表1。 目录 1.计算传动装置的总传动比i并分配传动比 (4) 1.1总传动比 (4) 1.2分配传动比.....................................................................42.计算传动装置各轴的运动和动力参数 (4) 2.1各轴的转速 (4) 2.2各轴的输入功率 (4) 2.3各轴的输入转矩 (5) 3.齿轮传动设计 (5) 3.1选择齿轮材料、热处理方式和精度等级 (5) 3.2初步计算传动主要尺寸 (5) 3.3计算传动尺寸 (7) 3.4校核齿面接触疲劳强度 (8) 3.5计算齿轮传动其他尺寸 (8) 3.6齿轮的结构设计 (9) 3.7大齿轮精度设计 (10) 4.参考文献 (13) 一、计算传动装置的总传动比i∑并分配传动比 1.总传动比为 i∑=nm960==10.67nw90 2.分配传动比 由于i1为1.8，所以 i2=i∑10.67==5.926i11.8 二、计算传动装置各轴的运动和动力参数 1.各轴的转速 1轴n1=nm=960r/min 2轴n2=n1960r/min==533.33r/mini11.8 n2533.33r/min=≈90r/mini25.9263轴n3= 卷筒轴nw=n3=90r/min 2.各轴的输入功率 1轴P1=Pd=3kW 2轴P2=Pη1=3?0.96=2.88kW1 3轴P3=P2η2η3=2.88?0.98?0.97=2.74kW 卷筒轴PkW3η2η4=2.74?0.98?0.99=2.656卷=P 上式中：η1————普通带传动传动效率； η2————一对滚子轴承的传动效率； η3————8级精度的一般传动齿轮的传动效率； η4————齿轮联轴器的传动效率。 均由参考文献[1]表9.1查得这些值。 3.各轴的输入转矩 电动机轴的输出转矩Td为 Td=9.55?106Pd3kW=9.55?106?=2.98?104N?mmnm960r/min 攀枝花学院 学生课程设计（论文） 题目：HT250机床齿轮的热处理工艺设计学生姓名： 学号： 所在院(系)：材料工程学院 专业：级材料成型及控制工程 班级：材料成型及控制工程 指导教师：职称：讲师 2013年12月18日 攀枝花学院教务处制 攀枝花学院本科学生课程设计任务书 注：任务书由指导教师填写。 课程设计（论文）指导教师成绩评定表 摘要 本课设计了HT250机床齿轮的热处理工艺设计。主要的工艺过程包括粗车、精车、插齿、滚齿倒棱、清洗、渗碳淬火、磨内空端面、磨齿、清洗、强化喷丸、清洗等过程。通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。HT250强度、耐磨性、耐热性均较好，减震性良好，铸造性能较优，但需要进行人工时效处理提高其力学性能。可用于要求强度和一定耐腐蚀能力壳、容器、塔器、法兰、填箱料本体及压盖、碳化塔、硝化塔等；还可以制作机床床身、立柱、气缸、齿轮以及需要经表面淬火的零件。因其受热变形量较小，常用于高温场合。 机床齿轮是连续啮合传递运动和动力的机械元件。其作用是能将一输出轴的转动传递给另一根轴可以实现减速、增速、变向和换向等作用，从而使机床能够按指定要求工作。 关键词：HT250 灰口铸铁；退火或正火工艺；中或高频淬火；力学性能 目录 摘要 (Ⅰ) 1、设计任务 (3) 1.1设计任务 (3) 1.2设计的技术要求 (3) 2、设计方案 (4) 2.1 机床齿轮设计的分析 (4) 2.1.1工作条件 (4) 2.1.2失效形式 (4) 2.1.3性能要求 (4) 2.2钢种材料 (5) 3、设计说明 (6) 3.1加工工艺流程 (7) 3.2具体热处理工艺 (8) 3.2.1预备热处理工艺 (9) 3.2.2渗碳工艺 (9) 3.2.3淬火回火热处理工艺 (10) 4、分析与讨论 (11) 5、结束语 (12) 6、热处理工艺卡片 (13) 参考文献 (14) 《机械制造技术》研究性教学报告车床传动轴机械加工工艺过程设计 车床主轴箱齿轮机械加工工艺过程设计 单位 学院 专业 班级 姓名 学号 车床传动轴机械加工工艺过程设计 1．问题提出： 零件的几何精度直接影响零件的使用性能，而机械加工工艺过程制定的是否合理将直接影响零件的加工精度。针对车床传动轴，应用所学的机械制造基础知识进行一次加机械工工艺过程设计的综合性工程应用训练。 2．专题研究的目的： （1）掌握零件主要部分技术要求的分析方法； （2）掌握零件材料的选择方法和确定毛坯的制备方法及工艺； （3）掌握工艺分析方法； （4）掌握定位基准的选择方法； （5）掌握制定出合理的零件加工顺序的原则和方法； （6）掌握制定出合理的零件加工路线的方法。 3．研究内容： 图1所示为车床的传动轴，轴上开有键槽用来安装齿轮以传递运动和动力，两端是安装滚动轴承的支承轴颈。完成该传动轴零件的机械加工工艺过程设计。 工艺设计的具体内容包括： （1）进行零件主要部分的技术要求分析研究； （2）确定传动轴的材料、毛坯的制备方法及工艺、热处理工艺； （3）进行加工工艺分析； （4）确定定位基准； （6）制定传动轴的加工顺序； （7）制定传动轴的加工路线； 4．设计过程： （1）进行零件主要部分的技术要求分析研究； 4.1.1 该轴需要的精度比较高，故采用粗加工品尼高，半精加工，精加工三个阶段。所以采用粗车、数控车、铣车、磨销，其中数车是加工关键。 4.1.2钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，锻件的内部组织均匀，强度比较好， 重要的轴、大尺寸或阶梯尺寸变化较大的轴，应采用锻制毛坯，对直径较小的轴，可直接用圆钢加工。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理的办法提高耐磨性和抗疲劳强度 4.1.3 本零件是传动轴，传动过程中只传递转矩而不承受弯矩，可以通过热处理方法提高轴的耐磨性和抗疲劳强度。此传动轴的形状简单，属于对称零件，同时阶梯轴很少，而且各段直径相差不太大。 4.1.4 为便于装配，轴端应有倒角。轴肩高度不能妨碍零件的拆卸。对于阶梯轴一般设计成两端小中间大的形状，以便于零件从两端装拆。 4.1.5 传动轴上的各个键槽开在同一母线的位置上，便于加工。键槽和齿轮通过与键配合，实现动力的传递。 4.1.6 Φ17圆柱表面为支撑轴颈与滚动轴承相配合，对其要求圆柱度公差则可控制横剖面和轴剖面内的各种形状误差。 4.1.7 Φ24圆柱面要与齿轮配合，为保证其平稳性和减少噪音，对其表面有径向全跳动的要求。 4.1.8 Φ24和Φ32轴段处的轴肩用于定位，防止其端面圆跳动产生偏心。 4.1.9 轴上键槽有对称度要求，一般来说键槽都有对成度公差。 4.1.10 传动过程中只传递转矩而不承受弯矩，可以通过热处理方法提高轴的耐磨性和抗疲劳强度。 （2）确定传动轴的材料、毛坯的制备方法及工艺、热处理工艺； 4.2.1 应选用机械制造用钢，考虑到轴的选材经常用调制钢，具有良好的综合力学性能。故选用市场上最常见的45钢。 4.2.2 由于此车床传动轴是一般的阶梯轴，并且各阶梯的直径相差小，则可以直接以热轧圆柱棒料做毛坯。 4.2.3 热处理：调制处理（加热至Ac3+30~50度淬火，500~650度高温回火），之后在进行表面淬火,低温回火。 （3）进行加工工艺分析； 4.3.1 与轴承配合处上下偏差均为正值。键槽无上偏差、下偏差为负。与齿轮配 塑料齿轮的工艺设计 ：王金露，闫春兴，猛，梅锐东 课题组的分工或贡献：王金露：说明书的撰写 梅锐东：PPT的制作 闫春兴：查阅资料 猛：查阅资料 课程名称：塑料齿轮的注塑成型工艺 指导老师：贾建波 日期：2016年七月 目录 一、摘要 (1) 二、引言 (1) 三、正文 (1) 3.1材料及参数的选择 (3) 3.2工艺方案选择及制定 (4) 3.3成形规律的分析 (5) 四、结论 (7) 五、参考文献 (7) 一：摘要 本次报告主要研究的是利用注塑成型工艺制造塑料齿轮，本文主要介绍塑料成型工艺中塑料齿轮的工艺设计、工艺方案选择及制定、成形规律的初步分析、成型力的初步计算。并简单涉及了压延成型的原理、成型工艺和特点。通过设置不同的浇口数量、模具温度和注射温度,分析了注塑压力、熔接痕分布、气穴分布和熔体温度分布情况,确定了最佳的浇口数量、位置以及相应的塑料齿轮成型的工艺参数,以减少注塑缺陷,提高制品质量。 二：引言 此次我们小组进行的三级项目针对塑料齿轮进行工艺设计，通过该项目的实施，使我们加深对注塑成型的工艺设计及工艺流程的容及要求的理解，在掌握塑料成型原理及工艺的基础上，使我们具备独立进行工艺设计的能力，提高综合应用已有知识解决问题的能力，更好地培养我们的专业技术能力和综合素质。使我们对于塑料成型课程的容有了更加扎实，深刻的理解，同时对于注塑模型有了更多的知识储备 三：正文 注射成型亦成为注射模塑或者注塑模塑，是使得热塑性或者热固性模塑料先在料筒中均匀塑化，而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具型腔中的成型方法，它的主要特点是能在较短的时间一次成型出形状复杂，尺寸精度高和带有金属嵌件的制品，而且生产率高，适应性强，易于实现自动化，因而被广泛用于塑料制品当中。 浙江科技学院 本科毕业设计 (2013届) 题目螺旋输送机驱动轴设计及制造学院机械与汽车工程学院 专业材料成型与控制工程 班级材料092 学号109012050 学生姓名杨鹏飞 指导教师奚基学 完成日期2013年5 月14 号 螺旋输送机驱动轴设计及制造 学生姓名：杨鹏飞指导教师：奚基学 浙江科技学院机械学院 摘要 随着工业生产的发展，螺旋输送机的应用越来越广泛，但由于具体工作环境的不同，技术参数的不同，对螺旋输送机的一些组成设备要求也不一样。本文通过对螺旋输送机的结构，发展历程的分析，然后就对螺旋输送机性能影响较大的部分，即驱动轴作了详细的设计说明，并对轴的加工工艺做了分析。最终设计出了一种主要用于输螺旋输送机驱动端的驱动轴 关键词：螺旋输送机驱动轴加工工艺 浙江科技学院毕业设计 II II Design of Screw Conveyor Live Axle and Product Student: Yang Pengfei Advisor: Dr. Xi Jixue School of Mechanical and Automotive Engineering Zhejiang University of Science and Technology Abstract With the development of the industry, the flexible screw conveyors are used more and more widespread, but because the concrete working conditions are different, so the leak-proof requests of spiral conveyer are different too. Through different plan contrast, This article has chosen one kind of perfect plan considering the efficiency, structure compact and the usable angle embarked. Then explaned two major parts- the reducting gear and the screw shaft detailedly that h ave large affects on the flexible screw conveyer’ performance,and has given the brief explanation to the flexible screw conveyer’s seal and lubrication. At last ,a high quality flexible screw conveyor was desiganed out,which is primarily used to transport the cement, seal completely , work safely, have high efficiency and long work life, and can proceeds the cement during the course of transporting. Key words: Screw Conveyor Live Axle Processing technic 第十二章齿轮传动 1、图示为两级斜齿圆柱齿轮减速器，已知条件如图所示。试问： （1）画出轴II和轴III的转向。 （2）低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴Ⅱ上两齿轮所受的轴向力相反？ （3）低速级小齿轮的螺旋角β2应取多大值，才能使轴Ⅱ上轴向力相互抵消？ （4）画出各个齿轮所受轴向力。 1 2 3 4 2、今有两对斜齿圆柱齿轮传动，主动轴传递的功率P1=13kW，n1=200r/min，齿轮的法面模数m n=4mm，齿数z1=60均相同，仅螺旋角分别为9°与18°。试求各对齿轮传动轴向力的大小？ 3、图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。已知：齿轮1的螺旋线方向和轴III的转向，齿轮2的参数m n=3mm，z2=57， β2 =14°；齿轮3的参数m n=5mm，z3=21。试求： （1）为使轴Ⅱ所受的轴向力最小，选择各齿轮的螺旋线方向，并在图上标出； （2）在图b上标出齿轮2、3所受各分力的方向； （3）如果使轴Ⅱ的轴承不受轴向力，则齿轮3的螺旋角β3应取多大值（忽略摩擦损失）？ 10、分析图中斜齿圆柱齿轮传动的小齿轮受力，忽略摩擦损失。己知：小齿轮齿数221=z ，大齿轮齿数902=z ，法向模数 mm m 2n =，中心距mm a 120=，传递功率KW P 2=，小齿轮转速m in /3201r n =，小齿轮螺旋线方向右旋。求： （1) 大齿轮螺旋角β大小和方向； （2) 小齿轮转矩1T ； （3) 小齿轮和大齿轮受力的大小和方向，并在图上画出。 11、有一齿轮传动如图所示，已知：281=z ，702=z ,1263=z ,模数mm m 4n =，压力角ο20=α，中心距mm a 2001=， mm a 4002=，输入轴功率kW P 101=，转速m in /10001r n =，不计摩擦。 （1) 计算各轴所受的转矩； （2)分析中间齿轮的受力，在图中画出，并计算所受各力的大小。 13、图示二级直齿圆柱齿轮减速器，高速级和低速级的传动比相等，u 1=u 2=3，低速级的齿宽系数为高速级的1.3倍，齿轮材料为45钢，小齿轮均调质处理，大齿轮均正火处理，其许用应力为： 齿轮1：[ H ]1=590MPa ；齿轮 2：[H ] 2=490MPa ；齿轮1：[H ] 3=580MPa ；齿轮1：[H ] 4=480MPa 两级齿轮的载荷系数K 、Z E 、Z H 、Z 均相同，其中高速级已根据接触强度算得d 1=75mm ，若使两对齿轮等接触强度，试问低速级小齿轮的直径d 3应为多少？ 1 齿轮热处理概述众所周知，齿轮是机械设备中关键的零部件，它广泛的 用于汽车、飞机、坦克、齿轮传动是近代机它具有传动准确、结构紧凑使用寿命长等优点。轮船等工业领域。是机械产品重要器中最常见的一种机械振动是传递机械动力和运动的一种重要形式、基础零件。它与带、链、摩擦、液压等机械相比具有功率范围大，传动效率高、圆周速度高、传动比准确、使用寿命长、尺寸结构小等一系列优点。因此它已成为许多机由于齿轮在工业械产品不可缺少的传 动部件，也是机器中所占比例最大的传动形式。得益于近年来汽车、风电、. 发 展中的突出地位，使齿轮被公认为工业化的一种象征据大规格齿轮加工机床的需求增长十分耀眼。核电行业的拉动，汽车齿轮加工机床、近年来涉及齿轮加工机床制造的企业也日益增随着齿轮加工机床需求的增加，了解，多。无论是传统的汽车、船舶、航空航天、军工等行业，还是近年来新兴的高铁、铁对齿轮加工机床制都对机床工具行业的快速发展提出了紧迫需求，路、电子等行业，万吨。但 我国齿轮的质量年将达到200 2012 造商提出了新的要求。据权威部门预测主要 表现在齿轮的平均使用寿与其他发达国家的同类产品相较还是具有一定的差距，本设计是在课堂学习热处理知识后的探索和单位产品能耗、生产率这几方面上。命、并按重点是制定合理的热处理规程，尝试，其内容讨论如何设计齿轮的热处理工艺，此设计齿轮的热处理方法。齿轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一。其主要作用是传递动力，改变运 动速度和方向。是主要零件。其服役条件如下：齿轮工作时，通过齿面的接触来传递动力。两齿轮在相对运动过程中，既有滚动，(1)在齿根部位受因此，齿轮 表面受到很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用。又有滑动。到很大的弯曲应力作用；word 编辑版． ⑵高速齿轮在运转过程中的过载产生振动，承受一定的冲击力或过载；⑶在一些特殊环境下，受介质环境的影响而承受其它特殊的力的作用。因此，齿轮的表面有高的硬度和耐磨性，高接触疲劳强度，有较高的齿根抗弯强度，高的心部 抗冲击能力。齿轮常用材料有。20Cr ，20CrMnTi, 18Cr2Ni4WA①20Cr降温直接淬火对渗碳时有晶粒长大倾向，有较高的强度及淬透性，但韧性较差。可切削性良好，冲击韧性影响较大，因而渗碳后进行二次淬火提高零件心部韧性；20Cr 为珠光体，焊接性较好，焊后一般不需热处理。但退火后较差；②20CrMnTi 20CrMnTi是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有高的强度和 韧性，特别是具有较高的低温冲击韧性，切削加工性良好，加工变形小，抗疲劳性能好。 ③18Cr2Ni4WA 本科毕业设计论文 题目发动机齿轮工艺及夹具设计 全篇交流QQ;747933699 摘要 齿轮制造技术是获得优质齿轮的关键。齿轮加工的工艺，因齿轮结构形状、精度等级、生产条件可采用不同的方案，概括起来有齿坯加工、齿形加工、热处理和热处理后精加工四个阶段。齿坯加工必须保证加工基准面精度。热处理直接决定轮齿的内在质量，齿形加工和热处理后的精加工是制造的关键。也计，通过对发动机传动齿轮的结构分析、工作环境分析及对传动齿轮进行工艺性分析、定位基准的选择、刀、量具的选择、设备的选择、拟订工艺路线，制定加工工艺规程等工作后，编制了一套完整的齿轮加工工艺规程。 在齿轮轮齿的加工工序中,此次设计对轮齿先采用滚齿的加工方法，再采用剃齿的加工方法来确保齿部精度达到要求，并在剃齿加工工序中设计了一套专用的剃齿夹具进一步确保齿部精度合格。 关键 全篇交流QQ;747933699 词：齿轮，工艺规程，夹具 目录 第一章概论 ....................................... 错误！未定义书签。 1.1研究背景和意义 .............................. 错误！未定义书签。 1.2研究的内容及重点 (1) 第二章齿轮的工艺分析与刀具的选择................ 错误！未定义书签。 2.1传动齿轮分析 ................................ 错误！未定义书签。 2.1.1传动齿轮的重要性及特点................. 错误！未定义书签。 2.1.2 零件的结构及参数分析 .................. 错误！未定义书签。 2.1.3材料与热处理........................... 错误！未定义书签。 2.1.4 精度分析 (2) 2.2 毛坯的选择 (2) 2.3零件的加工方法 (2) 2.4刀具的选择 .................................. 错误！未定义书签。第三章工艺规程设计................................ 错误！未定义书签。 3.1工艺安排 .................................... 错误！未定义书签。 3.2定位基准的选择 .............................. 错误！未定义书签。 3.3工艺路线的设计 .............................. 错误！未定义书签。 3.4 工艺尺寸的计算.............................. 错误！未定义书签。第四章夹具的设计 .................................. 错误！未定义书签。 4.1确定工件的定位方案 .......................... 错误！未定义书签。 4.2选择定位原件 ................................ 错误！未定义书签。 4.3分析计算定位误差及夹具的精度计算 ............ 错误！未定义书签。 4.4夹具的使用说明 .............................. 错误！未定义书签。第五章总结 ........................................ 错误！未定义书签。参考资料 ........................................... 错误！未定义书签。致谢 ............................................... 错误！未定义书签。毕业设计小结 ....................................... 错误！未定义书签。 全篇交流QQ;747933699 西南科技大学 机械制造与自动化专业 毕业设计（论文）齿轮轴的加工工艺设计 学院: 四川航天职业技术学院 系部: 飞行器制造系 班级: G11飞行器制造工艺套读班学生姓名: 准考证号: 指导教师（签名）: 成绩: I 摘要 毕业设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是由我们大学三年学习课程的综合分析而做出的设计,也是一次理论联系实际的训练,是我们用实际与理论的结合，因此,它是我们在社会上实习所做出的一份对大学三年的答卷。 这次设计的是齿轮轴，有零件图、毛坯图、装配图、夹具装配图各一张，机械加工零件工艺卡一张，设计说明书一份。首先我们要熟悉零件，题目所给的零件是齿轮轴。首先必须要了解齿轮轴的作用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定主动齿轮的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图，夹具体零件图。 这就是我设计的基本过程。 齿轮轴是机械传动中的最主要部件，一般是电机通过带传动在大小齿轮间传递力矩以及调整好转速最后达到所需要的转速。各齿轮间相互齿合相互传递力矩，齿轮与筒体把合，齿轮的精度决定传递的准确性，而齿轮的热处理工艺—加工 工艺决定了齿轮的使用的寿命和承载的最大力矩。齿轮传动很早以前就出现了，随着科学技术的进步，出现了一系列的齿轮传动形式，并形成了相应的齿轮啮合理论、设计、加工方法，这些工作都丰富和发展了齿轮传动理论体系。 齿轮是机械行业量大面广的基础件，广泛应用于机床，汽车，摩托车，农机，建筑机械，工程机械，航空，兵器，工具等领域，而且对加工精度，效率和柔性提出的要求越来越高。目前在国内绝大部分仍采用普通机床加工齿轮，精度很难提高。近几年，我国齿轮加工技术在发展的过程中取得了一定的进，但是总体还远远落后与西方发达国家，很多东西都在格里森齿轮等基础上发展过来的。随着科学技术的发展，齿轮加工技术必定会朝着数控化、智能化、高速化、集成化、环保化的方向发展。 第11卷第5期2006年10月 新 余 高 专 学 报JOURNAL OF X I N Y U C OLLEGE Vol .11,NO.5 Oct .2006 —105 — 常用齿轮材料的选择 及其热处理工艺 ●李玉平 (新余高等专科学校 工程系, 江西 新余 338000) 摘 要:齿轮是机械传动中应用最广泛的零件之一,它在工作中的受力情况比较复杂。在齿轮的制造过程中,合理选择 材料与热处理工艺,是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证。就常用齿轮材料锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等的选择及热处理工艺进行了分析。 关键词:齿轮材料;热处理;锻钢;铸钢;铸铁;有色金属;非金属材料中图分类号:TG162.73 文献标识码:A 文章编号:1008-6765(2006)05-0105-02 收稿日期:2006-08-28 作者简介:李玉平(1965-),女,江西丰城人,副教授,主要从事机械制造的研究。 1前言 齿轮是机械传动中应用最广泛的零件之一,它的功用是按规定的速比传递动力和运动。在工作中,它的受力情况比较复杂,齿轮的齿根部受交变弯曲应力,齿面承受大的接触应力并产生强烈的摩擦,在换挡、启动和啮合不良时,齿轮还承受一定的冲击载荷。齿轮的主要失效形式是疲劳断齿、疲劳点蚀以及齿面的过量磨损。根据齿轮的受力情况和失效分析可知,齿轮一般都需经过适当的热处理,以提高承载能力和延长使用寿命,齿轮在热处理后应满足下列性能要求: 1)高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度(抗疲劳点蚀)。2)齿面具有较高的硬度和耐磨性。3)齿轮心部具有足够的强度和韧性。 齿轮的材料及热处理对齿轮的内在质量和使用性能都有很大的影响。锻钢、铸钢、铸铁、有色金属及非金属材料都可用来制造齿轮,各种热处理方法,如渗碳、渗氮、碳氮共渗、表面淬火、调质和正火等,在齿轮制造中都被应用,因此,齿轮的选材和热处理方法的选用较其它零件复杂。这就需要设计人员根据齿轮承载能力的不同,合理选择材料和毛坯及热处理工艺,并制定相应的工艺路线,用最经济的办法最大限度地发挥材料的潜能,做到“物尽其用”。2常用齿轮材料及热处理工艺的选择2.1锻钢 锻钢应用最广泛,通常重要用途的齿轮大多采用锻钢制作。根据承载能力的大小不同,选择的材料及热处理工艺又有所不同。 (1)高承载能力的重要齿轮这类齿轮有汽车、拖拉机、摩托车、矿山机械及航空发动机等齿轮。 1)汽车、拖拉机等齿轮主要分装在变速箱和差速器中。在变速箱中,通过它来改变发动机、曲轴和主轴齿轮的转速; 在差速器中,通过齿轮来增加扭转力矩,且调节左右两车轮的 转速,并将发动机动力传给主动轮,推动汽车、拖拉机运行,所以传递功率、冲击力及摩擦压力都很大,工作条件比较恶劣。因此在耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面的要求均比较高。实践证明,选用渗碳钢经渗碳、淬火及低温回火后使用最为合适。渗碳齿轮一般采用合金渗碳钢,而不采用碳素钢,因为碳素钢渗碳后淬火时要用水作淬火剂,变形量大。小模数齿轮一般采用20Cr 和20Cr M nTi,而较大模数齿轮采用30Cr M nTi 钢。其工艺路线一般为: 备料———锻造———正火———机械粗加工、半精加工———渗碳+淬火+低温回火———喷丸———校正———精加工 该工艺中正火的目的是为了均匀和细化组织,消除锻造应力,改善切削加工性;渗碳后表面含碳量提高,保证淬火后得到高的硬度(58～62HRC ),提高耐磨性和接触疲劳强度,心部硬度可达30～45HRC,并具有足够的强度和韧性;喷丸可增大渗碳表层的压应力,提高疲劳强度,并可清除氧化皮。 2)航空发动机齿轮承受高速和重载,比汽车、拖拉机齿轮的工作条件更为恶劣,除要求高的耐疲劳性外,还要求齿轮的心部具有高的强度和韧性,一般多采用12Cr N i3A 、12Cr2N i4A 或18Cr2N i4WA 等高级渗碳钢制造,为了节约镍,可用15Cr M n2Si M oA 代替18Cr2N i4WA 。这两种钢的切削加工性能较差,其工艺路线一般为: 备料———锻造———调质处理———机械粗加工、半精加工———渗碳———高温回火———机械加工———淬火+低温回火———机械精加工———检验 在此工艺中,由于12Cr N i3A 、12Cr2N i4A 、18Cr2N i4WA 等高级渗碳钢的淬透性较高,退火困难,一般采用调质处理,使硬度降低到35HRC 以下,改善切削加工性能。由于不渗碳表面未经镀铜防渗,因此渗碳后进行高温回火,降低硬度,便于切去不渗碳表面的渗碳层。常用齿轮材料的选择及其热处理工艺设计
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