四川职业技术学院设计说明书
机械设计
学 生 123宿舍成员
院 系 汽车工程系
专 业 汽车制造与装配
缝隙式排水沟学 号
指 导 教 师 保健酒配方
答 辩 日 期
目录
一、齿轮的发展历史及
（一）、齿轮的发展历史
(二)、我国齿轮发展现状
（三）、齿轮发展趋势
二、齿轮的毛胚选择与计算
（一）毛胚的的选择
（二）齿轮的计算
三、齿轮加工工艺分析
（一）工艺过程分析
（二）定位基准的确定
（三）齿端加工
（四）精基准修正
4、总结
五、参考文献
一、齿轮的发展历史及
（一）、齿轮的发展历史
齿轮传动技术经历了长期的历史发展过程。公元前400~200 年，中国古代就开始使用齿轮，在我国山西出土的青铜齿轮是迄今已发现的最古老齿轮，作为反映古代科学技术成就的指南车就是以齿轮机构为核心的机械装置。但从17世纪末，人们才开始研究能正确传递运动的轮齿形状。18世纪，欧洲工业革命以后，齿轮传动应用日益广泛，先是发展摆线齿轮，而后是渐开线齿轮。早在1694年，法国学者philippe De la hire，首先提出渐开线可作为齿形曲线。1733 年，法国人Camus M ,提出轮齿接触点的公法线必须通过中心连线上的 节点。他考虑了两齿面的啮合状态，明确建立了关于接触点轨迹的概念。1765年，瑞士的Eulerl 提出渐开线齿形解析研究的数学基础，阐明了相啮合的一对齿轮，其齿形曲线的曲率半径和曲率中心位置的关系。后来，Savary 进一步完成这一方法，成为现在的Euler-Savery方程。对渐开线齿形应用作出贡献的是Robert Willis，他提出中心距变化时，渐开线齿轮具有角速比不变的优点。1873年，德国工程师hoppe 提出，对不同齿数的齿轮，在压力角改变时的渐开线齿形，从而奠定了现代变位齿轮的思想基础。
直至19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，使齿轮加工具有较完善的手段后，渐开线齿形才显示出巨大的优越性。切齿时，只要将切齿刀具从正常的啮合位置稍作移动，就能用标准齿轮刀具在机床上切出相应的变位齿轮。1908年，瑞士MAAG公司研究并制造出展成法加工的插齿机。接着，英国节能燃烧器BSS、国AGMA、德国的DIN, 等相继对变位齿轮提出了多种计算方法。为提高动力传动齿轮的使用寿命并减小其尺寸，英国人Humphris 在1907 年最早发表了圆弧齿形的设想。1926 年，瑞士人Wildhaber取得了法面圆弧齿形斜齿轮的专利权。1955年，原苏联工程师,Novikov 在完成实用性研究后进入工业应用。1970 年，英国Rolls-Royce 公司工程师Studer 取得了双圆弧齿轮的美国专利。与此同时，我国与原苏联，以及日本等国对双圆弧齿形，进行了一
系列开发研究并获得了普遍的应用成果。
(二)我国齿轮发展现状
建国初期，当时基本上没有齿轮产品的生产能力。经过第一、二个五年计划的建设，我国初步形成了一套包括机床、汽车、重型机械、电站设备，石油化工与通用设备等机械制造能力。同时，相应的齿轮制造业也随着发展起来，到1963年左右，我国已不仅能成批生产齿轮及其装置，而且普通规格的齿轮机床、刀具、量仪也能由国内制造。1970 年后，国家为了上水平，新建与改建一批生产齿轮及齿轮箱的专业厂与车间，并从国外引进一批关键设备，使齿轮产品的生产能力和水平上了一个台阶。到1980年初，当时结合发展硬齿面齿轮制造技术与齿轮产品的更新换代，进一步装备了一批齿轮制造企业，这就基本上形成了我国齿轮制造业的完整体系。
齿轮传动在我国的发展是从渐开线齿廓起步的。渐开线齿轮在技术上最成熟，应用最具备条件，因而使用也最普遍，并在机械传动设计中，占有主导地位。渐开线齿廓具有中心距敏感性小，可进行各种变位和修形设计，易于进行精密加工、互换性好等一系列优点。从50年代起，在一般与重要的设备传动系统中，都采用渐开线齿轮。限于当时的制造水平，
多数齿轮传动采用定轴式结构，普遍使用以调质热处理为主的所谓软齿面齿轮，其制造精度相当于国际GB 10095-88 的8-9级。由于渐开线软齿面齿轮表面接触强度薄弱，加之一般质量水平不高，在使用中往往出现早期失效，尤其在一些承载较重的场合，使用寿命较低。1958 年以后，我国开始研究与应用单圆弧齿轮。这种齿轮主要靠轴向传递运动，其端面齿廓理论上呈点啮合，因而降低了对齿廓的技术要求；在垂直于齿面瞬时接触线方向，诱导曲率半径较大；再有，齿面润滑性能较好，因此，在软齿面条件下其齿面接触强度与渐开线齿轮相比有显著提高。从60 年代起，单圆弧齿轮在国内获得了
磁带库备份广泛应用。1970年以后，我国由单圆弧齿轮发展为双圆弧齿轮，即由单凸圆弧或单凹圆弧组成齿廓改变为由凸凹圆弧上下分段组成的单一齿廓形式，也就是说大、小齿轮的基本齿廓是一致的。它简化了切齿工艺，大大提高了轮齿的弯曲强度，使圆弧齿轮的技术达到了更完善的程度。这对于同样参数与尺寸的软齿面圆柱齿轮，圆弧齿轮的工作寿命高于渐开线齿轮，特别是应用在一些重负荷、大功率的齿轮传动中，取得了良好的效果。
70年代末，随着国外机械产品的引进与齿轮制造水平的提高，齿面经渗碳淬火、氮化或感应淬火处理的所谓硬齿面渐开线齿轮开始为人们所重视。这种齿轮由于齿面硬度高与轮
齿精度好而大大提高承载能力和使用寿命，并因结构尺寸小使齿轮装置的成本大为降低。8036xp年代末，我国已初步具备了硬齿面渐开线齿轮的制造能力，齿轮加工精度一般为6-7级，高精度齿轮可达4-5 级。与此同时，双弧齿轮的硬齿面技术也有新的发展，研制成功齿面经氮化处理的硬齿面双圆弧齿轮，且已在大功率高参数齿轮传动装置上推广应用。近来，又在成功应用珩齿新工艺基础上，开发出超硬滚切（也称刮齿）圆弧齿轮的精加工工艺，将会进一步扩大硬齿面圆弧齿轮的应用范围。为避免根切、减少传动结构尺寸、提高齿面接触强度，变位齿轮的应用日益见多。一般根据齿轮的工作条件、材料热处理状况，以及性能指标的要求，选取各自不同的变位系数。近年来，有的重载齿轮为了降低齿面接触应力，提高抗胶合能力，设计大变位系数的齿轮传动，使最大滑动率接近相等；有的开式齿轮为抗磨损与提高齿轮弯曲强度，选择总变位系数尽可能大的正变位设计，使齿轮在不改变结构、不增加制造成本条件下，提高承载性能与使用寿命，充分发挥了变位齿轮的优越性。
实践已经证明：符合理论齿廓与理论齿向的齿轮传动不一定具有良好的动态性能。重要的齿轮传动通常设计为修形齿轮。现在，不仅那些有降噪要求的机床与车辆齿轮需要齿顶修形（也称修缘）或齿向修鼓形，而且发展为整个齿廓与齿向进行不同方式的修形设计。
特别对于大功率高速或重载齿轮传动，由于受到轮齿变形与制造安装误差等影响，因静态齿面接触情况的改变，造成齿轮运转中的振动与偏载。一般对6 级精度以上的圆柱齿轮传动，都可进行修形设计，这种齿轮修形的概念已较普遍地应用在其他类型的齿轮传动中。各类齿轮的行星传动是近20年来发展较快的一种传动形式，它是一种至少有一个齿轮的几何轴线绕中心轮轴线回转的齿轮传动。因此种传动采用数个行星轮或一个行星轮的多个轮齿同时传递负荷，并利用了向啮合的组合形式，因而具有体积小、重量轻、速比范围大、传动效率高、噪声小等优点，广泛用于冶金、矿山、起重运输、通用、化工、航天等设备上，作为增速、减速与变速的传动装置。在有些要求结构紧凑的场合或是同轴线传动的情况下，它已替代了一批平行轴结构的定轴传动。渐开线齿轮行星传动一般用于大、中功率的增、减速传动，而各种少齿差式的行星传动主要使用在中、小功率的大减速比传动。所谓少齿差即是在齿轮啮合副中，其内齿轮
与外齿轮的齿数差很少而得名。对于渐开线齿轮少齿差行星传动与摆线针轮少齿差行星运动来说，其基本原理与计算方法相同，其行星运动的产生，并无单独的行星轮而是由其中的外齿轮通过一转臂轴承的偏心作用所致。渐开线少齿差中的外齿轮一般是不磨齿的，因而加工简便，成本低。摆线少齿差中的外齿轮（摆线轮）是齿面渗碳淬火磨齿的。
传动效率较高，但需专用加工设备，因为是成批生产，成本不会太高，应用面越来越广，它是目前我国齿轮减速器中年产量最大的一种。另一种谐波齿轮少齿差行星传动是依靠柔性材料制成的外齿轮所产生的可控弹性变形来传递运动。常应用于传动功率不大、运动精度高、回差小、结构更为紧凑的大速比传动装置，特别适合于仿生机械，医疗机械，电子设备及航空航天装置上要求高动态性能的伺服系统中使用。锥齿轮与准双曲面齿轮根据其类型、制造精度与材料热处理的不同，具有各自的应用范围。在车辆与航空方面，较多采用弧齿锥齿轮，并长期沿用美国的格利森（Gloasean大米淀粉）制，多年来已形成一整套比较成熟的设计与工艺方法。也有一些采用奥利康（Oerlikon）制，这种锥齿轮是在延伸外摆线锥齿轮铣齿机上加工的。,90年代后，针对重型、矿山设备中大型曲齿锥齿轮的需要，连续从国外引进由德国克林根贝尔格（kingelnberg）公司生产的延伸外摆线锥齿轮生产线，加工齿轮最大法向模数35mm，最大直径达到2000mm，形成了一套摆线—准渐开线齿制。在要求单级大减速比并传递大转矩的齿轮传动中，多数应用蜗杆传动。现有普通圆柱蜗杆，圆弧圆柱蜗杆与环面蜗杆等三种类型。一般设计成普通圆柱蜗杆传动，加工比较方便。其中应用较多的是轴向直廓圆柱蜗杆传动与法向直廓圆柱蜗杆传动两种；对于载荷较大的场合，常采用圆弧圆柱蜗杆传动；对于较精密的传动，可采用渐开线圆柱蜗杆传动或
轴向直廓圆柱蜗杆传动。在一些重载，且功率较大的传动中，较多采用环面蜗杆传动。它具有多齿接触与润滑条件好等特点。如与普通圆柱蜗杆副相比，承载能力可提高1.5-3倍。其缺点是制造比较复杂、成本高。蜗杆传动类型的选择取决于所具有的工艺条件与传递功率的范围。蜗杆传动的性能质量不仅与蜗杆和蜗轮的制造质量有关，且与安装跑合的效果密切相关。只要在工艺上保证，同一类型的蜗杆传动，其承载能力不会有显著差别。齿轮产品的质量和性能，除依赖于合理而先进的设计方法外，主要决定于齿轮制造水平的高低。近些年来，我国齿轮制造能力和水平已有长足的发展，齿轮精度等级普遍有所提高，例如一般低速齿轮已由8 7 , 级提高到9 7 8 级；机床齿轮由: 7 8 级提高到279 级；汽车齿轮由: 7 , 级提高到2 7 8 级；轧机齿轮由9 7 8 级提高到2 7 : 级；高速齿轮由2 7 9 级提高到; 7 : 级。由此带动了相关的齿轮机床、切齿刀具、测量仪器的技术更新、精度水平的提高及品种规格范围的扩大。多数齿轮机床与刀具已接近或达到国际通用标准水平，但对少数高精度磨齿机、高效切齿机床以及精密量仪等，与国际通用标准相比尚有一定差距。对于不同类型的齿轮、齿廓形状、齿面硬度、结构形式、精度等级与生产条件，可选择不同的工艺方案。一般来说，齿轮制造工艺过程包括材料制备、齿坯加工、切齿、齿面热处理和齿面精加工等五个阶段。常用的轮齿加工方法有铣齿、滚齿、插齿、剃齿、珩齿与磨齿
等，其相应的齿轮加工机床与切齿工具一般均能立足于国内。圆柱齿轮在机械产品中，应用广泛，规格品种繁多，长期来采用渐开线齿廓。多数选用中碳合金钢与渗碳合金钢两种，少数采用氮化钢。按其性能规定相应的热处理工艺，如调质、感应淬火、渗碳淬火与表面氮化等。在切齿工艺方面，对于汽车、拖拉机批量生产的中、小模数齿轮，通常采用滚（插）齿—剃（挤）齿—热处理—珩齿工艺；对于冶金、矿山、石化、起重运输等机械
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议