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    類型齒輪齒條的基本知識與應用

  • 上傳人:菲***
  • 文檔編號:39477517
  • 上傳時間:2022-07-04
  • 格式:PPT
  • 頁數:116
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    齒輪 齒條 基本知識 應用 利用 運用
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    1、齒輪齒條的基本知識齒輪齒條的基本知識與應用與應用 1.l什么是齒輪?什么是齒輪? 齒輪是能互相嚙合的有齒的機械零件。它在機械傳動及整個機械領域中的應用極其廣泛。 2.l齒輪的歷史。 早在公元前350年,古希臘著名的哲學家亞里士多德在文獻中對齒輪有過記錄。公元前250年左右,數學家阿基米德也在文獻中對使用了渦輪蝸桿的卷揚機進行了說明。3. 在現今伊拉克凱特斯芬遺跡中還保存著公元前的齒輪 齒輪在我國的歷史也源遠流長。據史料記載,遠在公元前400200年的中國古代就已開始使用齒輪,在我國山西出土的青銅齒輪是迄今已發現的最古老齒輪,作為反映古代科學技術成就的指南車就是以齒輪機構為核心的機械裝置。 4.

    2、 15世紀后半的意大利文藝復興時期,著名的全才列奧納多.達芬奇14521519,不僅在文化藝術方面,在齒輪技術史上也留下了不可磨滅的功績,經過了 500年以上,現在的齒輪仍然保留著當時素描的原型。 5. 直到17世紀末,人們才開始研究能正確傳遞運動的輪齒形狀。18世紀,歐洲工業革命以后,齒輪傳動的應用日益廣泛;先是發展擺線齒輪,而后是漸開線齒輪,一直到20世紀初,漸開線齒輪已在應用中占了優勢。其后又發展了變位齒輪、圓弧齒輪、錐齒輪、斜齒輪等等。 現代齒輪技術已達到:齒輪模數0.004100毫米;齒輪直徑由1毫米150米;傳遞功率可達 十萬千瓦;轉速可達十萬轉/分;最高的圓周速度達300米/秒。

    3、 國際上,動力傳動齒輪裝置正沿著小型化、高速化、標準化方向發展。特殊齒輪的應用、行星齒輪裝置的發展、低振動、低噪聲齒輪裝置的研制是齒輪設計方面的一些特點。 6.l齒輪一般分為三類,分別是平行軸、齒輪一般分為三類,分別是平行軸、相交軸及交錯軸齒輪。相交軸及交錯軸齒輪。 齒輪的種類繁多,其分類方法最通常的是根據齒輪軸性。一般分為平行軸平行軸、相交軸相交軸及交錯軸交錯軸三種類型。平行軸齒輪包括正齒輪、斜齒輪、內齒輪、齒條及斜齒條等。相交軸齒輪有直齒錐齒輪、弧齒錐齒輪、零度齒錐齒輪等。交錯軸齒輪有交錯軸斜齒齒輪、蝸桿蝸輪、準雙曲面齒輪等。7. 右表中所列出的效率為傳動效率,不包括軸承及攪拌潤滑等的損失

    4、。平行軸及相交軸的齒輪副的嚙合,基本上是滾動,相對的滑動非常微小,所以效率高。交錯軸斜齒輪及蝸桿蝸輪等交錯軸齒輪副,因為是通過相對滑動產生旋轉以達到動力傳動,所以摩擦的影響非常大,與其他齒輪相比傳動效率下降。齒輪的效率是齒輪在正常裝配狀況下的傳動效率。如果出現安裝不正確的情況,特別是錐齒輪裝配距離不正確而導致同錐交點有誤差時,其效率會顯著下降。 常用的齒輪分類常用的齒輪分類8.l平行軸的齒輪 l正齒輪。 齒線與軸心線為平行方向的圓柱齒輪。因為易于加工,因此在 動力傳動上使用最為廣泛。 l齒條 與正齒輪嚙合的直線齒條狀齒輪??梢钥闯墒钦X輪的節圓直徑變成無限大時的特殊情況。 9.l內齒輪 與正齒

    5、輪相嚙合在圓環的內側加工有輪齒的齒輪。主要使用在行星齒輪傳動機構及齒輪聯軸器等應 用上。 l斜齒齒輪 齒線為螺旋線的圓柱齒輪。因為比正齒輪強度高且運轉平穩,被廣泛使用。傳動時產生軸向推力。 10.l斜齒齒條 與斜齒齒輪相嚙合的條狀齒輪。相當于斜齒齒輪的節徑變成無限大時的情形。 l人字齒輪 齒線為左旋及右旋的兩個斜齒齒輪組合而成的齒 輪。有在軸向不產生推力的優點。 11.l相交軸齒輪 l直齒錐齒輪 齒線與節錐線的母線一致的錐齒輪。在錐齒輪中,屬于比較容易制造的類型。所以,作為傳動用錐齒輪應用范圍廣泛。 12.l弧齒錐齒輪 齒線為曲線,帶有螺旋角的錐齒輪。雖然與直齒錐齒輪相比,制作難度較大,但是作

    6、為高強度、低噪音的齒輪使用也很廣泛。 l零度錐齒輪 螺旋角為零度的曲線齒錐齒輪。因為同時具有直齒和曲齒錐齒輪的特征,齒面的受力情形與直齒錐齒輪相同。 13.l交錯軸齒輪 l圓柱蝸桿副 圓柱蝸桿副是圓柱蝸桿和與之嚙合的蝸輪的總稱。運轉平靜及單對即可獲得大傳動比為其最大的特征,但是有效率低的缺點。 l交錯軸斜齒齒輪 圓柱蝸桿副在交錯軸間傳動時的名稱??稍谛饼X齒輪副或斜齒齒輪與正齒輪副的情況下使用。運轉雖然平穩,但只適合于使用在輕負荷的情況下。 14.l其他特殊齒輪 l面齒輪 可與正齒輪或斜齒齒輪嚙合的圓盤狀齒輪。在直交軸及交錯軸間傳動。 15.l鼓形蝸桿副 鼓形蝸桿及與之嚙合的蝸輪的總稱。雖然制造

    7、比較困難,但比起圓柱蝸桿副,可以傳動大負荷。 l準雙曲面齒輪 在交錯軸間傳動的圓錐形齒輪。大小齒輪經過偏心加工,與弧齒齒輪相似,嚙合原理非常復雜。 16.l齒輪的基本術語和尺寸計算。 齒輪有很多齒輪所特有的術語和表現方法,為了使大家能更多的了解齒輪,在此介紹一些經常使用的齒輪基本術語。 17.l齒輪各部位的名稱 18.l表示輪齒的大小的術語是模數 m1、m3、m8被稱為模數1、模數3、模數8。 模數是全世界通用的稱呼,使用符號m(模數)和數字(毫米來表示輪齒的大小,數字越大,輪齒也越大。 另外,在使用英制單位的國家(比如美國),使用符號(徑節)及數字(分度圓直徑為1英吋時的齒輪的輪齒數)來表示

    8、輪齒的大小。比如:DP24、DP8,等等。還有使用符號(周節)和數字(毫米)來表示輪齒大小的比較特殊的稱呼方法。比如CP5、CP10、 模數乘以圓周率即可得到齒距(p)。齒距是相鄰兩齒間的長度。 用公式表示就是19.不同模數的輪齒大小對比20.l壓力角 壓力角是決定齒輪齒形的參數。即輪齒齒面的傾斜度。壓力角()一般采用20。以前,壓力角為14.5的齒輪曾經很普及。 21. 壓力角是在齒面的一點(一般是指節點)上,半徑線與齒形的切線間所成之角度。如圖所示,為壓力角。因為=,所以也是壓力角。 22. A齒與B齒的嚙合狀態從節點看上去時: A齒在節點上推動B點。這個時候的推動力作用在A齒及B齒的共同

    9、法線上。也就是說,共同法線是力的作用方向,亦是承受壓力的方向,則為壓力角。 23. 模數(模數(m m)、壓力角()、壓力角()再加上)再加上齒數(齒數(z z)是齒輪的三大基本參數)是齒輪的三大基本參數,以,以此參數為基礎計算齒輪各部位尺寸。此參數為基礎計算齒輪各部位尺寸。 24.l齒高與齒厚 輪齒的高度由模數(m)來決定。 全齒高 h=2.25m(=齒根高+齒頂高)齒頂高(ha)是從齒頂到分度線的高度。ha=1m。齒根高(hf)是從齒根到分度線的高度。hf=1.25m。齒厚 (s)的基準是齒距的一半。s=m/2。 25.l齒輪的直徑 決定齒輪大小的參數是齒輪的分度圓直徑(d)。以分度圓為基

    10、準,才能定出齒距、齒厚、齒高、齒頂高、齒根高。 分度圓直徑 d=zm齒頂圓直徑 da=d+2m齒根圓直徑 df=d-2.5m 分度圓在實際的齒輪中是無法直接看到的,因為分度圓是為了決定齒輪的大小而假設的圓。 26.l中心距與齒隙 一對齒輪的分度圓相切嚙合時,中心距是兩個分度圓直徑的和的一半。中心距 a=(d1+d2)/2 在齒輪的嚙合中,要想得到圓滑的嚙合效果,齒隙是個重要的因素。齒隙是一對齒輪嚙合時齒面間的空隙。 齒輪的齒高方向也有空隙。這個空隙被稱為頂隙(Clearance)。頂隙(c)是齒輪的齒根高與相配齒輪的齒頂高之差。 頂隙 c=1.25m-1m=0.25m 27.l斜齒齒輪 將正齒

    11、輪的輪齒螺旋狀扭轉后的齒輪為斜齒齒輪。正齒輪幾何計箅的大部分都可適用于斜齒齒輪。斜齒齒輪,根據其基準面不同有2種方式: 端面(軸直角)基準(端面模數/壓力角 法面(齒直角)基準(法向模數/壓力角 端面模數mt和法向模數mn的關系式 mt=mn/cos 28.l螺旋方向與配合 斜齒齒輪、弧齒傘形齒輪等,輪齒呈螺旋狀的齒輪,螺旋方向和配合是一定的。螺旋方向是指當齒輪的中心軸指向上下,從正面看上去時,輪齒的方向指向右上的是右旋,左上的是左旋。各種齒輪的配合如下所示, 29.l螺旋方向與配合(二) 30.l最常用的齒輪齒形是漸開線齒形最常用的齒輪齒形是漸開線齒形 僅僅在摩擦輪的外周上分割出等分的齒距,

    12、裝上突起,然后相互嚙合轉動的話,會出現如下問題: l 輪齒的切點產生滑動l 切點的移動速度時快時慢l 產生振動及噪音輪齒傳動時既要安靜又要圓滑,由此,誕生了漸開曲線。 31.l什么是漸開線 將一端系有鉛筆的線纏在圓筒的外周上,然后在線繃緊的狀態下將線漸漸放開。此時,鉛筆所畫出的曲線即為漸開曲線。圓筒的外周被稱為基圓。 32.l一個示例 8齒漸開線齒輪示例。 將圓筒8等分后,系上8根鉛筆,畫出8條漸開曲線。然后,將線向相反方向纏繞,按同樣方法畫出8條曲線,這就是以漸開曲線作為齒形,齒數為8的齒輪。 33.l漸開線齒輪的優點l即使中心距多少有些誤差,也可以正確的嚙合。l比較容易得到正確的齒形,加工

    13、也比較容易。l因為在曲線上滾動嚙合,所以,可以圓滑地傳遞旋轉運動。l只要輪齒的大小相同,一個刀具可以加工齒數不同的齒輪。l齒根粗壯,強度高。 34.l基圓和分度圓 基圓是形成漸開線齒形的基礎圓。分度圓是決定齒輪大小的基準圓?;鶊A與分度圓是齒輪的重要幾何尺寸。漸開線齒形是在基圓的外側形成的曲線。在基圓上壓力角為零度。 35.l漸開線齒輪的嚙合 兩個標準的漸開線齒輪的分度圓在標準的中心距下相切嚙合。 兩輪嚙合時的模樣,看上去就像是分度圓直徑大小為d1、d2兩個摩擦輪(Friction wheels)在傳動。但是,實際上漸開線齒輪的嚙合取決于基圓而不是分度圓。 36.l漸開線齒輪的嚙合 (二) 兩個

    14、齒輪齒形的嚙合接觸點按P1P2P3的順序在嚙合線上移動。請注意驅動齒輪中黃色的輪齒。這個齒開始嚙合后的一段時間內,齒輪為兩齒嚙合(P1、P3)。嚙合繼續,當嚙合點移動到分度圓上的點P2時,嚙合輪齒只剩下了一個。嚙合繼續進行,嚙合點移動到點P3時,下一個輪齒開始在P1點嚙合,再次形成兩齒嚙合的狀態。就像這樣,齒輪的兩齒嚙合與單齒嚙合交互重復傳遞旋轉運動。 基圓的公切線A一B被稱為嚙合線。齒輪的嚙合點都在這條嚙合線上。 37.l漸開線齒輪的嚙合 (三) 用一個形象的圖來表示,就好像皮帶交叉地套在兩個基圓的外周上做旋轉運動傳遞動力一樣。 38.l齒輪的變位分為正變位和負變位 我們通常使用的齒輪的齒廓

    15、一般都是標準的漸開線,然而也存在一些情況需要對輪齒進行變位,如調整中心距、防止小齒輪的根切等。39.l齒輪的齒數與形狀 漸開線齒形曲線隨齒數多少而不同。齒數越多,齒形曲線越趨于直線。隨齒數增加,齒根的齒形變厚,輪齒強度增加。 由上圖可以看到,齒數為10的齒輪,其輪齒的齒根處部分漸開線齒形被挖去,發生根切現象。但是如果對齒數z=10的齒輪采用正變位,增大齒頂圓直徑、增加輪齒的齒厚的話,可以得到與齒數200的齒輪同等程度的齒輪強度。 40.l變位齒輪 右圖是齒數z=10的齒輪正變位切齒示意圖。切齒時,刀具沿半徑方向的移動量xm(mm)稱為徑向變位量簡稱變位量)。xm=變位量(mm)x=變位系數m=

    16、模數(mm) 通過正變位的齒形變化。輪齒的齒厚增加,外徑(齒頂圓直徑也變大。齒輪通過采取正變位,可以避免根切(Undercut)的發生。對齒輪實行變位還可以達到其它的目的,如改變中心距,正變位可增加中心距,負變位可減少中心距。 不論是正變位還是負變位齒輪,都對變位量有限制。 41.l正變位和負變位 變位有正變位和負變位。 雖然齒高相同,但齒厚不同。齒厚變厚的為正變位齒輪,齒厚變薄的為負變位齒輪。42. 無法改變兩個齒輪的中心距時,對小齒輪進行正變位(避免根切),對大齒輪進行負變位,以使中心距相同。這種情況下,變位量的絕對值相等。l正變位和負變位(二)43.l變位齒輪的嚙合 標準齒輪是在各個齒輪

    17、的分度圓相切狀態下嚙合。而經過變位的齒輪的嚙合,如圖所示,是在嚙合節圓上相切嚙合。嚙合節圓上的壓力角稱為嚙合角。嚙合角與分度圓上的壓力角(分度圓壓力角)不同。嚙合角是設計變位齒輪時的重要要素。44.l齒輪變位的作用l可以防止在加工時因為齒數少而產生的根切現象。l通過變位可以得到所希望的中心距。l在一對齒輪齒數比很大的情況下,對容易產生磨耗的小齒輪進行正變位,使齒厚加厚。相反,對大齒輪進行負變位,使齒厚變薄,以使得兩個齒輪的壽命接近。45.l齒形與齒線的修整 46.l齒形修整 齒形修整是修緣和修根的總稱。一般地說,修緣的方法使用比較普遍。修緣是指有意識的修削齒頂的齒形,使齒型偏離正確的漸開線齒形

    18、。由此,當齒輪齒面受外力產生變形時,可以避免對與之嚙合的齒輪產生干涉,并且可以降低噪音,延長齒輪壽命。但是,要注意不能修整過量。過量修整等于增加了齒形誤差,將對嚙合產生不良影響。 47.l鼓形加工和齒端修薄 鼓形加工和齒端修薄都是沿齒線方向的修整。特別是鼓形加工,是以使輪齒接觸集中到齒寬的中央部為目的的加工。所以,沿齒線方向加工成適當的鼓形。此時,應注意不能加工過甚。過量的鼓形加工會引起輪齒接觸面積的減小,對齒輪強度產生不良影響。齒端修薄是將齒寬的兩端部加以適當的倒角加工的方法。 48.l外徑加工及齒頂倒角加工 為了減少外徑的偏差以及防止發生在齒頂的碰撞或毛邊,在滾齒加工的同時,齒輪的外徑加工

    19、及齒頂倒角加工亦可同時進行。 因為實行了齒頂倒角,嚙合時的有效齒頂高減少,嚙合率也降低,所以,通常不希望過量的齒頂倒角,一般不超過0.1m。 49.l齒輪的精度 齒輪是傳遞動力和旋轉的機械要素。對于齒輪的性能要求主要有:l更大的動力傳遞能力l盡可能使用體積小的齒輪l低噪音l正確性 要想滿足如上所述的要求,提高齒輪的精度將成為必須解決的課題。50.l齒輪精度的分類 齒輪的精度大致可以分為三類l 漸開線齒形的正確度齒形精度l 齒面上齒線的正確度齒線精度l 齒/齒槽位置的正確度u輪齒的分度精度單齒距精度u齒距的正確度累積齒距精度u夾在兩齒輪的測球在半徑方向位置的偏差徑向跳動精度 51.l齒形誤差 5

    20、2.l齒線誤差 53.l齒距誤差 在以齒輪軸為中心的測定圓周上測量齒距值。單齒距偏差(fpt)實際齒距與理論齒距的差。齒距累積總偏差(Fp)測定全輪齒齒距偏差做出評價。齒距累積偏差曲線的總振幅值為齒距總偏差。 54.l徑向跳動(徑向跳動(FrFr) 將測頭(球形、圓柱形)相繼置于齒槽內,測定測頭到齒輪軸線的最大和最小徑向距離之差。齒輪軸的偏心量是徑向跳動的一部分。55.l徑向綜合總偏差(Fi”) 到此為止,我們所敘述的齒形、齒距、齒線精度等,都是評價齒輪單體精度的方法。與此不同的是,還有將齒輪與測量齒輪嚙合后評價齒輪精度的兩齒面嚙合試驗的方法。被測齒輪的左右兩齒面與測量齒輪接觸嚙合,并旋轉一整

    21、周。記錄中心距離的變化。下圖是齒數為30的齒輪的試驗結果。單齒徑向綜合偏差的波浪線共有30個。徑向綜合總偏差值大約為徑向跳動偏差與單齒徑向綜合偏差的和。 56.l齒輪各種精度之間的關聯 齒輪的各部分精度之間是有關聯的,一般來說,徑向跳動與其它誤差的相關性強,各種齒距誤差間的相關性也很強。 57.l齒輪的材料與熱處理 齒輪根據各自的用途,分別使用黑色金屬、有色金屬及工程塑料等制作。材料的種類、熱處理手段等的不同,齒輪的強度也不同。58.l具有代表性的齒輪材料 l45鋼(機械結構用碳素鋼) 45鋼是中碳鋼的代表,含碳量為0.45%。因為進貨非常容易,正齒輪、斜齒齒輪、齒條、傘形齒輪、蝸桿等各種齒輪

    22、多使用這種材料。l42CrMo(鉻鉬合金鋼) 含碳量0.40%,成份中含有鉻、鉬等成分的中碳合金鋼。比45鋼的強度高,通過調質或高頻淬火處理可提高硬度,用來制造各種不同的齒輪。 l20CrMnTi(鉻鉬合金鋼) 低碳合金鋼的代表材料。一般情況下,經滲碳淬火處理后使用。材料熱處理后的強度高于45鋼及42CrMo。使用表面硬度在5560HRC左右。 59.l具有代表性的齒輪材料(二) lSu303不銹鋼 主要用在食品機械等需要避免生銹的機械中。l鑄造銅合金 是制造渦輪的主要材料。一般有鑄造磷青銅、鋁青銅等。嚙合的蝸桿材料大多使用45鋼、42CrMo、20CrMnTi等鋼材。蝸桿與渦輪使用不同材料是

    23、為了防止蝸桿渦輪嚙合時由于滑動而引起的齒面膠合及過渡磨損等。 60.l具有代表性的熱處理 l淬火 為了提高鋼材的硬度,將材料加熱到高溫(約800)后快速冷卻。根據冷卻介質,分為油冷/水冷/噴射冷卻等不同種類。淬火后的鋼材過脆,為了增加鋼材的韌性,一般需要再進行回火處理。純鐵即使經過淬火處理也不會變硬。鋼材的含碳量要在0.35%以上才有淬火硬化的可能。l調質處理 調質處理是將淬火及高溫回火相結合,調整鋼材(鋼件)硬度、強度、靭性的熱處理。因為調質后的材料及制品要進行機械加工,所以硬度達不到淬火后那么高。 61.l具有代表性的熱處理(二)l高頻淬火 像45鋼或42CrMn鋼這樣含碳量在0.35%以

    24、上的碳素鋼,對其表面進行硬化處理的方法。要注意的是,對齒輪進行高頻處理后,會發生齒面及齒頂的硬度達到使用要求、但齒根部分達不到淬火硬度的情況。硬度低于滲碳淬火處理的硬度。齒輪經過高頻淬火后精度下降。作為高精度齒輪使用時需要對齒輪做磨削加工。62.l具有代表性的熱處理(三)l滲碳淬火 滲碳淬火是在低碳鋼的表面滲人碳素,使之成為高含碳量狀態的處理。是僅對鋼材表面進行硬化的熱處理手段。滲人碳素的表面與芯部的硬度由硬到軟連續變化。芯部硬度低于表面。經過滲碳淬火處理的齒輪容易產生變形(尺寸增大)及扭曲等,致使齒輪精度下降1個等級程度。要想提高齒輪精度,需要對齒輪做再次磨削。l氮化處理 氮化是將氮擴散滲人

    25、到鋼的表面以提高表面硬度的熱處理方法。含有鋁、鉻、鉬的鋼材容易達到氮化目的,表面硬度提高。 63.l齒輪的強度 齒輪最重要的是輪齒,齒輪的強度取決于輪齒折斷和齒面磨損強度。 64.l正齒輪及斜齒齒輪的彎曲強度計算公式 在輪齒上作用了超過極限值的力時,如圖所示輪齒會從齒根部出現裂痕以致造成輪齒斷裂。彎曲強度計算公式如下所示。 65.l正齒輪及斜齒齒輪的彎曲強度計算公式(二) 從上面的公式中我們可以看到,如果要提高齒輪的彎曲強度,我們需要將分母減小、分子增大??梢允褂玫姆椒ㄓ校簂使用高強度材料(容許齒根彎曲應力增加)l增大齒輪體積(大模數、寬齒面)l高強度齒形(減少齒形系數,大壓力角、正變位)l提

    26、高重合率(減少重合度系數,小壓力角、增加齒高)l提高齒輪精度 66.l正齒輪及斜齒齒輪的齒面強度計算公式 齒面強度是基于齒面的接觸應力計算輪齒抵抗點蝕(Pitting)發生的強度。67.l正齒輪及斜齒齒輪的齒面強度計算公式(二) 相對齒面強度的容許圓周力Ftlim公式如下: 從公式我們可以看到,提高齒面強度的方法有:使用淬火處理的硬質材料(增大容許接觸應力)、增大齒輪體積(大節圓直徑、增加有效齒寬)、提高重合率(減少重合度系數)提高齒輪精度。68.l高精度齒輪的條件69.l齒輪的表面處理 齒輪的表面處理是為了改善材料的表面狀態而進行的處理加工。主要是為了:l提高耐腐蝕性能和防銹效果。l提高耐磨

    27、性能l提高表面粗糙度(表面更光滑)l表面更光潔、美觀l其它(提高疲勞強度) 70.l常見的表面處理l鍍鋅 為了提高金屬的防銹能力。隨著鉻酸鹽鈍化處理的進步,外觀性能也有了很大的提高。鍍層厚度一般為225m左右。 l化學鍍鎳 化學鍍鎳的耐腐蝕性能、耐磨損性能高,鍍鎳過程中不通電、無電解,鍍膜厚度均勻(310m),適合使用在形狀復雜、尺寸要求精度高的產品上。 71.l常見的表面處理(二)l發黑處理(表面氧化) 即堿性氧化處理。將金屬置于堿性處理液中加熱到140后,金屬本身發生化學反應,在其表面形成黑色皮膜。皮膜有防銹作用,厚度在3m以下,主要化學成分為四氧化三鐵。 l磷化處理 即磷酸鹽處理。將金屬

    28、浸入加熱后的磷酸鹽溶液中進行化學處理,使金屬表面形成磷酸鹽保護膜。利用錳系磷化處理液處理后的皮膜厚度為315m左右,防銹性能好,同時具有很高的耐磨性和潤滑作用,所以多使用在滑動零部件的處理上。 72.l常見的表面處理(三)l固體潤滑處理 在不能使用潤滑油脂的地方可以考慮使用固體潤滑處理。只需將固體潤滑劑噴射到齒輪的輪齒表面,粘附在表面的潤滑劑干燥后形成皮膜。潤滑劑中的二硫化鉬顆粒滲入到金屬組織中起潤滑作用。特別是在齒輪的初期跑合用或防止由于微小的摩擦動作引起的微動腐蝕上發揮其潤滑作用。 lWPC處理 對提高金屬的疲勞強度及滑動性能有效。需要注意的是,WPC處理提高金屬的抗疲勞強度但不改變金屬的

    29、抗彎曲強度。處理方法為用40200m的微粒介質以100m/s以上的速度對齒輪等金屬進行噴射。因為噴射速度快,所以當介質撞擊金屬時會產生瞬時高溫,致使金屬表面的結晶融化,而后快速冷卻,是金屬表面的結晶變細,并且幾乎不產生尺寸變化(尺寸變化只有12m)。 73.l齒輪的加工方法齒輪的加工方法l使用滾刀切削斜齒齒輪的輪齒 滾刀呈螺紋狀,滾刀與斜齒齒輪邊做嚙合旋轉,邊連續切削。正齒輪及蝸輪也同樣可以使用滾刀進行切削。 74.l使用齒條銑刀加工齒條的輪齒 下圖為正在切削中的齒條,斜齒齒條也同樣可使用齒條刀具切齒,可同時切削多個輪齒。 75.l使用小齒輪型刨齒刀切削正齒輪的輪齒 小齒輪刨齒刀的形狀與正齒輪

    30、相同 小齒輪刨齒刀切齒時,與正齒輪邊做嚙合旋轉邊連續切削。 內齒輪也是用小齒輪刨齒刀切削。 76.l使用蝸桿刀具切削蝸桿的輪齒 下圖為正在切齒中的蝸桿。蝸桿刀具是普通的銑刀,與其它的齒輪相比,加工時間長. 77.l使用CONIFLEX刀具加工直齒傘形齒輪的輪齒 上下二片一組的CONIFLEX刀具邊旋轉邊切齒。照片中的刀具是一組刀具中的下片??梢灾谱鞒鲋睾隙雀?、噪音低的齒輪。 78.l使用弧齒傘形齒輪刀具切削弧齒傘形齒輪的輪齒 加工右旋弧齒傘形齒輪的輪齒時的照片,刀具為王冠型。 79.l使用螺紋裝砂輪研磨斜齒齒輪的輪齒 正齒輪也可使用同樣的方法磨削。因為螺紋非常多,所以加工效率高。 80.l使用

    31、薄型圓盤狀砂輪研磨蝸桿 砂輪高速旋轉,磨制出高精度的蝸桿。81.l使用砂輪研磨齒條 齒條的磨齒加工,在一年室溫保持在20的恒溫室中進行。砂輪的形狀為圓盤狀。制作高精度的研磨齒條,需要高水準的技術與豐富的經驗。 82.l注塑成型 將經過加熱的塑料材注入到精密的齒輪模具中成型的加工方法。大批量生產可以降低生產成本。因為模具的造價高,所以不適合小批量生產。 83.l燒結 在金屬模具中將金屬粉末壓縮、成型、燒結、硬化的加工方法。大批量生產時可以降低生產成本。因為模具造價高,所以小批量生產時一般不采用燒結的方式。 84.l滾壓 使用一對(2個)滾絲輪。將原材料夾在兩個滾絲輪之間,邊施加外力邊旋轉原材,使

    32、原材的表面變形形成齒形。 l沖壓 對板材及棒材施加沖力,使之變形后制成的產品。產品的加工周期短,但是所使用的模具造價高。 85.l各種齒輪的加工工藝流程 l正齒輪的生產工藝流程 86.l齒條的生產工藝流程 87.l傘形齒輪的生產工藝流程 88.l蝸桿的生產工藝流程 89.l齒輪的使用 不適當的齒輪裝配與潤滑是引起意想不到的麻煩的主要原因。在這里,我們將重點介紹一些齒輪的正確裝配方法及正確選擇潤滑油的方法。 90.l齒輪的裝配與確認 齒輪是旋轉零件。請充分考慮安全,將齒輪確實地固定在軸上。另外由于齒輪的形狀及輪齒的螺旋,齒輪在嚙合旋轉時產生軸向力(推力),需要特別注意齒輪不在軸向產生移動。 91

    33、.l正齒輪的裝配與確認 正齒輪雖然不產生軸向推力,但是組裝時需注意旋轉中的齒輪側面不與軸承架等接觸,確實可靠地將齒輪固定在軸上。還有,與配對齒輪的嚙合處如果發生偏離會對強度產生影響,請一定正確地安裝在設定的位置。 右圖的順序號在軸承架上裝配正齒輪的順序。 92.l齒條和小齒輪的安裝與確認 因為齒條和小齒輪使用在直線齒頂裝置中,所以齒條和小齒輪的組裝距離在任意位置都能保持一定的高精度組裝非常的重要。另外,因為小齒輪多采用懸臂支撐與軸承聯接,所以需要特別注意輪齒不出現片面接觸。 右圖的序號是在支架上安裝齒條的順序 93.l錐齒輪的安裝與確認 錐齒輪使用在輸入軸與輸出軸在某一點相交的交叉軸上。大多數

    34、情況下齒輪為單臂支撐。在這種場合下,需要注意盡量避免軸部發生彎曲。所以應盡量增加軸徑以提高剛性,軸承也應盡量靠近齒輪安裝。還有錐錐齒輪成圓錐形狀,旋轉時產生軸向力(推力)。特別是弧齒錐齒輪,隨旋轉方向和輪齒螺旋方向的變化推力發生變化,請對推力進行計算后選擇適當的軸承。94.l錐齒輪的安裝與確認(二) 95.l錐齒輪的安裝與確認(二) 96.l錐齒輪的安裝與確認(三) 錐齒輪在組裝時請務必確認輪齒接觸。根據輪齒接觸的狀態可以確認組裝誤差。組裝誤差包括:組裝距離誤差、偏心誤差、軸角誤差。組裝精度低是引起異常噪音和磨損的原因。請邊調整齒輪的安裝位置邊組裝齒輪。 97.l錐齒輪的安裝與確認(四) 98

    35、.l渦輪蝸桿的安裝與確認 因為渦輪蝸桿隨旋轉方向及螺旋方向的不同軸向力(推力)發生變化,所以請計算推力懸著使用適合的軸承。 特別是蝸桿,因為承受很大的推力,所以使用止推軸承或圓錐滾子軸承將蝸桿與軸固定使之在推力方向不產生移動是非常重要的。 軸承的選擇錯誤或組裝錯誤會引起異常磨損或其它預想不到的故障發生。請一定特別注意正確選擇并裝配軸承。 99.l渦輪蝸桿的安裝與確認(二)100.l渦輪蝸桿的安裝與確認(三) 組裝渦輪蝸桿時必須確認輪齒接觸狀況與側隙。組裝狀態的良否將直接左右齒面的磨耗度。 組裝時,請確認以下所列各項目的齒接觸狀態及側隙后加以使用。 101.l渦輪蝸桿的安裝與確認(四)102.l

    36、齒輪的潤滑方法 齒輪是否有良好的潤滑將會影響到齒輪的耐久性及噪音。齒輪的潤滑方法大致可以分為以下三類。l潤滑脂潤滑法。l飛濺潤滑法(油浴式)l強制潤滑法(循環噴油方式) 選擇潤滑方法主要是根據齒輪的圓周速度(m/s)及轉速(rpm)等作為基準。根據圓周速度的大小對三種潤滑法進行分類的話,一般為低速下使用潤滑脂潤滑法、中速使用飛濺潤滑法、高速使用強制潤滑法。但是這只是個大致的基準,比如因為維護保養等理由,在圓周速度達到很高的情況下也有使用潤滑脂潤滑的實例。 103.l潤滑脂潤滑法 潤滑脂潤滑法是低速、輕負荷環境下使用的齒輪潤滑法。使用在開放型和密封型齒輪箱中。潤滑脂潤滑的場合需要注意以下幾點。l

    37、請選擇適合粘度的潤滑脂。在密封齒輪箱中,為了保證潤滑脂有效地潤滑作用,應選擇流動性好的潤滑脂。在開放型齒輪箱中,應選擇粘度適中不滴落的潤滑脂。l不適合使用在高負荷、連續運轉的場合。潤滑脂不具備潤滑油的冷卻能力。在高負荷、連續運轉場合使用時,溫度的上升可能成為問題。l請使用適量的潤滑脂。潤滑脂量太少將無法達到預期的潤滑效果。然而,在密封齒輪箱中封入的潤滑脂量過多則會造成攪拌損失增大。 104.l飛濺潤滑法(油浴式) 飛濺潤滑法是利用齒輪的旋轉將儲存在齒輪箱內的潤滑油濺起以潤滑齒輪及軸承的潤滑方法。使用飛濺潤滑法時,應注意以下幾點。l油面的高度必須保持適當。使用的潤滑油量過多會引起攪拌損失過大,油

    38、量過少則無法得到預期的潤滑效果和冷卻效果。l請注意齒輪箱的界限溫度。齒輪箱的溫度隨齒輪與軸承的摩擦損失及潤滑油的攪拌損失上升。因為隨溫度上升,潤滑油的粘度降低對齒輪及軸承等造成各種各樣的影響,所以請將齒輪箱內的界限溫度控制在8090左右。 105.l強制潤滑法(循環給油方式) 強制潤滑法是利用油泵直接對嚙合部位強制給油。根據給油的方式分為下面三種類型。l滴下式:利用導管將潤滑油直接滴注到嚙合部位。l噴射式:利用噴油嘴將潤滑油直接噴射到嚙合部位。l噴霧式:利用壓縮空氣將潤滑油變成霧狀,噴入齒輪的嚙合部位。 強制潤滑法因為需要油槽、油泵、過濾器、配管等一系列的裝置,所以主要使用在特殊的高速大型齒輪

    39、設備中。雖然會因此增加成本,但可以將經過過濾、冷卻和粘度適合的潤滑油適量地送到嚙合部,是齒輪的潤滑法中最為優異的潤滑方法。 106.l油面高度107.l潤滑油的選定方法 要想使金屬齒輪維持高效率的動力傳動,就必須在嚙合齒面上形成安定的油膜以避免兩嚙合齒面的直接接觸。請看下表。 108.l潤滑油的種類及用途 選擇潤滑油時最重要的是選擇粘度適合的潤滑油。 109.l潤滑油的種類及用途(二) 110.l選擇渦輪蝸桿用油 與正齒輪及錐齒輪的嚙合不同,因為渦輪蝸桿在嚙合時產生滑動,各潤滑油廠商都推出了適合與渦輪蝸桿使用的渦輪蝸桿用油。 111.l選擇潤滑脂選擇潤滑脂 潤滑脂的稠度相當于潤滑油的動粘度。稠度是表示粥樣物質軟硬度及流動性的專用術語。潤滑脂的稠度號碼(NLGI No.)根據稠度范圍規定為000號6號。 112.l潤滑脂的種類及用途 113.l安全注意事項與啟動注意事項 大多數齒輪都是由比較重的金屬材料制成,所以在裝配及搬運場合都需要特別小心謹慎。另外,齒輪在傳動時需要輪齒互相嚙合做旋轉運動或直線運動,所以啟動時一定要做到安全第一。 114.115.結束語結束語 齒輪是機械設備中的基礎件,往往也是其中最容易損壞的部件,如何選擇齒輪、如何使用齒輪,希望本課能給大家幫助。116.

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