【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 由分度圓到齒頂?shù)膹较蚋叨确Q(chēng)為齒頂高，用 ha 表示ha = ha*m （） 兩齒輪裝配后，兩嚙合齒沿徑向留下的空隙距離稱(chēng)為頂隙，用 c 表示c = c*m （） 由分度圓到齒根圓的徑向高度稱(chēng)為齒根高，用 hf 表示hf = ha + c =（ha*+c* ）m （） 式中 ha*、c*分別稱(chēng)為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)齒制規(guī)定：正常齒制ha*=c*=，短齒制 ha*=、c*=。因此，ha=，c=，hf =由齒頂圓到齒根圓的徑向高度稱(chēng)為全齒高，用 h 表示h = ha +hf =（2ha*+c* ）m （） ∴h=0. 358 mm 齒頂高、齒根高、全齒高及頂隙都是齒輪的徑向尺寸。 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)計(jì)算結(jié)果列表 齒輪 1 的設(shè)計(jì)參數(shù)表 漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪 1 幾何尺寸計(jì)算結(jié)果 （單位：mm ）名稱(chēng) 符號(hào) 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果齒距 ppm??齒厚 s/槽寬 ee=齒頂高 haha??齒根高 f ??dfcm?全齒高 =2afa?分度圓直徑齒頂圓直徑1a ??=2hmaaa??齒根圓直徑1df ??d2hm2f af zhc???基圓直徑1bbcoss??續(xù)表 漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪 1 幾何尺寸計(jì)算結(jié)果 （單位：mm ）中心距 a????2334a=zmz??? 齒條的設(shè)計(jì)參數(shù) 傳動(dòng)導(dǎo)桿 1 與齒輪 2 的嚙合是齒輪齒條的嚙合，齒輪 2 為標(biāo)準(zhǔn)齒輪它的模數(shù)為。齒輪上及齒條上的壓力角與嚙合角都相同為 。齒條的具體尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)如0?下表： 表 齒條的幾何參數(shù) （單位：mm ）名稱(chēng) 代號(hào) 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果模數(shù) m 周節(jié) t m?齒厚 s 徑向間隙 c 齒根高 齒頂高 1m 全齒高 p ?齒工作高度 圖 齒條的形狀齒條的工作長(zhǎng)度為 10mm，但加工時(shí)應(yīng)保留一些余量，取加工總長(zhǎng)度為 15mm。 變位齒輪設(shè)計(jì) 本課題設(shè)計(jì)的百分表輪齒采用等移距修正的變位齒輪傳動(dòng)，中心齒輪3采用正變位，軸齒輪和過(guò)輪軸采用負(fù)變位。嚙合中心距保持標(biāo)準(zhǔn)中心距， 嚙合角保持標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的嚙合角和標(biāo)準(zhǔn)全齒高。避免中心齒輪根切，改善摩擦和磨損，提高傳動(dòng)平穩(wěn)性，大大改善傳動(dòng)質(zhì)量。齒輪的變位原理：通過(guò)改變標(biāo)準(zhǔn)刀具對(duì)齒輪毛坯的徑向位置或改變標(biāo)準(zhǔn)刀具的齒槽寬切制出的齒形為非標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線(xiàn)齒形的齒輪。切制輪齒時(shí)，改變標(biāo)準(zhǔn)刀具對(duì)齒輪毛坯的徑向位置稱(chēng)為徑向變位。改變標(biāo)準(zhǔn)刀具的齒槽寬稱(chēng)為切向變位。最常用的是徑向變位，切向變位一般用于圓錐齒輪的變位。 圖 變位齒輪形狀用展成法加工齒輪時(shí),若齒條形刀具的中線(xiàn) NN 與齒輪毛坯的分度圓相切并作純滾動(dòng)，加工出來(lái)的齒輪稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。若齒條形刀具的中線(xiàn)不與齒輪毛坯的分度圓相切，而是與刀具中線(xiàn)平行的另一條分度線(xiàn)（機(jī)床節(jié)線(xiàn)）與齒輪毛坯的分度圓相切并作純滾動(dòng)，則加工出來(lái)的齒輪稱(chēng)為徑向變位齒輪。加工徑向變位齒輪時(shí)，齒條形刀具的中線(xiàn)相對(duì)被加工齒輪分度圓移動(dòng)的距離稱(chēng)為變位量，用 x 表示，稱(chēng)為變位系數(shù)，m 為模數(shù)。通常規(guī)定，刀具中線(xiàn)相對(duì)輪心移遠(yuǎn)時(shí)，取正值，稱(chēng)為正變位；刀具中線(xiàn)相對(duì)輪心移近時(shí)，取負(fù)值，稱(chēng)為負(fù)變位。徑向變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比，其模數(shù)、齒數(shù)、分度圓和基圓均無(wú)變化；但是正變位時(shí)分度圓齒厚增大，齒根圓和齒頂圓也相應(yīng)增大；負(fù)變位時(shí)分度圓齒厚減小，齒根圓和齒頂圓也相應(yīng)地減小。為了不再加工齒輪時(shí)產(chǎn)生大量的齒根切齒現(xiàn)象，由查表得出，小齒輪的最小變位系數(shù)位 。在精密儀器中齒輪的傳動(dòng)精度較高，在小模數(shù)齒輪的設(shè)計(jì)中，常用高度變位齒輪。這樣要求兩個(gè)相互嚙合的齒輪的總的變位系數(shù)為 0，而它們的嚙合角與壓力角相等，中心距與未變位前一樣。要求變位的齒輪有齒輪 2, 齒輪 3, 齒輪4。其中齒輪 3 為證變位，齒輪 2,4 為負(fù)變位。其具體形式如下： 圖 變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的比較其具體參數(shù)如下表： 表 變位齒輪 4 參數(shù)結(jié)果 （單位：mm ）序號(hào) 名稱(chēng) 計(jì)算公式1 模數(shù) m=2 ??3 變位系數(shù)3 3.?4 變位系數(shù)4 40.5 壓力角 ?6 嚙合角 ?176。2??? 續(xù)表 變位齒輪 4 參數(shù)結(jié)果 （單位：mm ）7 標(biāo)準(zhǔn)齒頂高系數(shù) *1ah?8 變位齒頂高系數(shù) ??9 頂隙系數(shù) .25c10 齒輪 2，3 中心距 1a??13amz?11 齒輪 3，4 中心距 2=23()??12 基圓直徑 bd3.（對(duì)于 = ，小齒輪 4 的變位系數(shù)為+ ，大齒輪 4,6 的變位系數(shù)為） 。*h??根據(jù)上 表和各齒輪的模數(shù)可求得：齒輪 3 的變位量 ；齒輪 2 的變位量 ；齒輪 4 的變位量3a0.???2a0.???；4a0.???齒輪 3,4 中心距 ；齒輪 4,4 中心距 ；齒頂高為 （ ， ， ） ； ()*()aihx2ix?34全齒高為 保持不變； ()??2ac???齒頂圓直徑 ； ()齒aidhxi根圓直徑 ； ()()ifimcd??分度圓直徑為 ； ()iiz?將具體數(shù)據(jù)代入上面的式子得： ， ， ；??????， ， ；， ， ；7a25a .7a， ， 。? 456f 齒輪材料的合理選擇 在加工之前，為了保證齒輪工作的可靠性，提高其使用壽命，齒輪的材料及其熱處理應(yīng)根據(jù)實(shí)際的工作條件和材料的特點(diǎn)來(lái)選取。 在本文的一些條件下，對(duì)齒輪材料的基本要求是：應(yīng)使齒面具有足夠的硬度和耐磨性，齒心具有足夠的韌性，以防止齒面的各種失效，同時(shí)應(yīng)具有良好的冷、熱加工的工藝性，以達(dá)到齒輪的各種技術(shù)要求?？梢灾赖氖?，常用的齒輪材料為各種牌號(hào)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬材料等。一般多采用鍛件或軋制鋼材。當(dāng)齒輪結(jié)構(gòu)尺寸較大，輪坯不易鍛造時(shí)，可采用鑄鋼。開(kāi)式低速傳動(dòng)時(shí)，可采用灰鑄鐵或球墨鑄鐵。低速重載的齒輪易產(chǎn)生齒面塑性變形，輪齒也易折斷，宜選用綜合性能較好的鋼材。高速齒輪易產(chǎn)生齒面點(diǎn)蝕，宜選用齒面硬度高的材料。受沖擊載荷的齒輪，宜選用韌性好的材料。對(duì)高速、輕載而又要求低噪聲的齒輪傳動(dòng)，也可采用非金屬材料、如夾布膠木、尼龍等。 滿(mǎn)足材料的機(jī)械性能在加工過(guò)程中，如果齒根部受到大彎曲應(yīng)力，可能產(chǎn)生齒面或齒體強(qiáng)度失效；如果齒面各點(diǎn)都有相對(duì)滑動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生磨損。齒輪主要的失效形式有齒面電蝕、齒面膠合、齒面塑性變形和輪齒折斷等。 因此我們要求齒輪材料有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度，齒面要有足夠的硬度和耐磨性，芯部要有一定的強(qiáng)度和韌性。 滿(mǎn)足材料的工藝性能材料的工藝性能是指材料本身能夠適應(yīng)各種加工工藝要求的能力。 齒輪的制造要經(jīng)過(guò)鍛造、切削加工和熱處理等幾種加工，因此選擇材料時(shí)要特別注意材料的工藝性能。一般來(lái)說(shuō)，碳鋼的鍛造、切削加工等工藝性能較好，其機(jī)械性能可以滿(mǎn)足一般工作條件的要求，但強(qiáng)度不高，淬透性較差。而合金鋼淬透性好、強(qiáng)度高，但鍛造、切削加工性能較差。我們可以通過(guò)改變工藝規(guī)程、熱處理方法等途徑來(lái)改善材料的工藝性能。 材料的經(jīng)濟(jì)性要求 在滿(mǎn)足使用性能的前提下，選用齒輪材料還應(yīng)該注意盡量降低零件的總成本。從材料本身價(jià)格來(lái)考慮，碳鋼和鑄鐵的價(jià)格比較低廉，因此在滿(mǎn)足零件機(jī)械性能的前提下選用碳鋼和鑄鐵，不僅具有較好的加工工藝性能，而且可以降低成本。從齒輪生產(chǎn)過(guò)程的耗費(fèi)來(lái)考慮。首先，采用不同的熱處理方法相對(duì)加工費(fèi)用也不一樣。其次，通過(guò)改進(jìn)熱處理工藝也可以降低成本 。 齒輪的熱處理 《材料成形原理與工藝》中對(duì)齒輪材料的基本要求如下：　 －齒面要硬,齒芯要韌　 －易于加工及熱處理　?。淉X面齒輪齒面配對(duì)硬度差為 3050HBS常用的齒輪材料及其熱處理方法有：（1）中碳鋼(如 45 鋼)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或表面淬火，綜合力學(xué)性能較好，用于低速、輕載或中載的一些不重要的齒輪。（2）合金調(diào)質(zhì)鋼(如 40Cr)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或表面淬火，綜合力學(xué)性能更好，且熱處理變形小，適用于中速、中載及精度要求較高的齒輪。（3）合金滲碳鋼(如 20Cr，20CrMnTi)進(jìn)行滲碳淬火或液體碳氮共滲，齒面硬度可達(dá) 58HRC，且心部有較高韌性，適用于高速、中載和或有沖擊載荷的齒輪（4）鑄鐵及其他非金屬材料(如尼龍、夾布膠木等)。這些材料強(qiáng)度低、易加工，適用于一些輕載的齒輪。 由于本文用到的齒輪材料為鋼制齒輪，因此主要介紹一下它的的熱處理方法（本篇文章的加工工藝過(guò)程的選用中需要用到的熱處理方法是正火和調(diào)質(zhì)）：表面淬火常用于中碳鋼和中碳合金鋼，如 4 40Cr 鋼等。表面淬火后，齒面硬度一般為 40～55HRC 。特點(diǎn)是抗疲勞點(diǎn)蝕、抗膠合能力高。耐磨性好；由于齒心部分未淬硬，齒輪仍有足夠的韌性，能承受不大的沖擊載荷。 滲碳淬火常用于低碳鋼和低碳含金鋼，如 20Cr 鋼等。滲碳淬火后齒面硬度可達(dá) 56～62HRC，而齒輪心部仍保持較高的韌性，輪齒的抗彎強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性較好，常用于受沖擊載荷的重要齒輪傳動(dòng)。齒輪經(jīng)滲碳淬火后，輪齒變形較大，應(yīng)進(jìn)行磨削加工。 滲氮是一種表面化學(xué)熱處理。滲氮后不需要進(jìn)行其他熱處理，齒面硬度可達(dá)700～900HV。由于滲氮處理后的齒輪硬度高，工藝溫度低，變形小，故適用于內(nèi)齒輪和難以磨削的齒輪，常用于含鉛、鉬、鋁等合金元素的滲氮鋼，如 38CrMoAl 等。 調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鑰，如 440Cr、35SiMn 鋼等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度一般為 220～280HBS。因硬度不高，輪齒精加工可在熱處理后進(jìn)行。正火能消除內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能和切削性能。機(jī)械強(qiáng)度要求不高的齒輪可采用中碳鋼正火處理，大直徑的齒輪可采用鑄鋼正火處理。 小結(jié)表 齒輪材料及熱處理 游絲設(shè)計(jì) 游絲參數(shù)設(shè)計(jì)游絲在儀表