机械加工工艺教学课件作者武友德8.ppt

教学单元8 齿轮加工工艺设计 8. 1 任务引入 8. 2 相关知识 8. 3 任务实施 复习与思考题 8. 1 任务引入 图8-1所示为齿轮简图，结合齿轮结构特点和技术要求，如何合理地设计齿轮加工的工艺路线，加工出符合图样要求的零件，这是本单兀的任务。 8. 2 相关知识 8. 2. 1零件图样的工艺分析 齿轮传动广泛应用于机床、汽车、飞机、船舶及精密仪器等行业中，因此，在机械制造中，齿轮生产占有极其重要的位置，其功用是按规定的速比传递运动和动力。 一、圆柱齿轮的结构特点 圆柱齿轮的结构因使用要求不同而有所差异。从工艺角度出发可将其分成齿圈和轮体两部分。按照齿圈上轮齿的分布形式，可以分为直齿、斜齿和人字齿等;按照轮体的结构形式，齿轮可分为盘类齿轮、套类齿轮、轴类齿轮及齿条等。如图8-2所示。 圆柱齿轮的结构形式直接影响齿轮加工工艺的制订。普通单齿圈齿轮的工艺性最好，可以采用任何一种齿形加工方法加工齿轮。双链或=联等多齿圈齿轮的小齿圈的加工受其轮缘间轴向距离的限制，其齿形加工方法的选择就受到限制，加工工艺性较差。 8. 2 相关知识 二、圆柱齿轮的技术要求分析 齿轮制造精度的高低直接影响到机器的工作性能、承载能力、噪声和使用寿命，因此根据齿轮的使用要求，对齿轮传动提出四个方面的精度要求。 (1)传递运动的准确性即要求齿轮在一转中的转角误差不超过一定范围，使齿轮副传动比变化小，以保证传递运动准确。 (2)传递运动的平稳性即要求齿轮在任一齿转角内的最大转角误差在规定范围内，使齿轮副的瞬时传动比变化小，以保证传动的平稳性，减小振动、冲击和噪声。 8. 2 相关知识 (3)载荷分布的均匀性要求齿轮工作时齿面接触良好，并保证有一定的接触面积和符合要求的接触位置，以保证载荷分布均匀，不至于齿面应力集中，引起齿面过旱磨损，从而降低使用寿命。 (4)传动侧隙的合理性要求啮合轮齿的非工作齿面间留有一定的侧隙，方便存储润滑油，补偿弹性变形和热变形及齿轮的制造安装引起的误差。 国家标准GB 10095-1988《渐开线圆柱齿轮精度》对齿轮和齿轮副规定了 12个精度等级，其中第一级最高，第12级最低，标准将齿轮每个精度等级的各项公差与极限偏差分成三个公差组。具体见表8-1。 8. 2 相关知识 8. 2. 2齿轮的材料、毛坏及热处理 一、齿轮材料的选择 齿轮应按照使用时的工作条件选用合适的材料。齿轮材料的选择对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接的影响。 速度较高的齿轮传动，齿面容易产生疲劳点蚀，应选择齿面硬度较高且硬层较厚的材料;有冲击载荷的齿轮传动，轮齿容易折断，应选择韧性较好的材料;低速重载的齿轮传动，轮齿容易折断，齿面易磨损，应选择机械强度大，齿面硬度高的材料。 8. 2 相关知识 45号钢热处理后有较好的综合机械性能。经过正火或调质可改善金相组和材料的可切削性，降低加工后的表面粗糙度，并可减少淬火过程中的变形。因为45号钢淬透性差，整体淬火后材料变脆，变形也大，所以一般采用齿面表面淬火，硬度可达HRC52~58。适合于机床行业7级精度以下的齿轮。 40Cr是中碳合金钢，和45号钢相比，少量铬合金的加入可以使金属晶粒细化，提高强度，改善淬透性，减少了淬火时的变形。 使齿轮获得高的齿面硬度而心部又有足够韧性和较高的抗弯曲疲劳强度的方法是渗碳淬火，一般选用低碳合金钢18CrMnTi，它具有良好的切削性能，渗碳时工件的变形小，淬火硬度可达到HRC56 ~62，残留的奥氏体量也少，多用于汽车、拖拉机中承载大且有冲击的齿轮。 8. 2 相关知识 38CrMoAIA氮化钢经氮化处理后，比渗碳淬火的齿轮具有更高的耐磨性与耐腐蚀性，变形很小，可以不磨齿，多用来作为高速传动中需要耐磨的齿轮材料。 铸铁容易铸成复杂的形状，容易切削，成本低，但其抗弯强度、耐冲击和耐磨性能差。故常用于受力不大、无冲击、低速的齿轮。 有色金属作为齿轮材料的有黄铜HPb59-1、青铜QSNP10-1和铝合金LC4。 非金属材料中的夹布胶木、尼龙及塑料也常用于制造齿轮。这些材料具有易加工、传动噪声小、耐磨、减振性好等优点，适用于轻载、需减振、低噪声、润滑条件差的场合。 8. 2 相关知识 二、齿轮的热处理 (一)齿坯热处理 钢料齿坯最常用的热处理为正火或调质。正火安排在铸造或锻造之后，切削加工之前。这样可以消除钢件中残留的铸造或锻造内应力，并且使铸造或锻造后组织上的不均匀性通过重新结晶得到细化和均匀，从而改善了切削性能和表面粗糙度，还可以减少淬火时变形和开裂的倾向。调质同样起到