【文章內(nèi)容簡介】 由分度圓到齒頂?shù)膹较蚋叨确Q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為頂隙，用 c 表示c = c*m （） 由分度圓到齒根圓的徑向高度稱為齒根高，用 hf 表示hf = ha + c =（ha*+c* ）m （） 式中 ha*、c*分別稱為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，標準齒制規(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。 齒輪傳動機構(gòu)參數(shù)計算結(jié)果列表 齒輪 1 的設(shè)計參數(shù)表 漸開線直齒圓柱齒輪 1 幾何尺寸計算結(jié)果 （單位：mm ）名稱 符號 計算公式 計算結(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 漸開線直齒圓柱齒輪 1 幾何尺寸計算結(jié)果 （單位：mm ）中心距 a????2334a=zmz??? 齒條的設(shè)計參數(shù) 傳動導(dǎo)桿 1 與齒輪 2 的嚙合是齒輪齒條的嚙合，齒輪 2 為標準齒輪它的模數(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)計如0?下表： 表 齒條的幾何參數(shù) （單位：mm ）名稱 代號 計算公式 計算結(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度為 10mm，但加工時應(yīng)保留一些余量，取加工總長度為 15mm。 變位齒輪設(shè)計 本課題設(shè)計的百分表輪齒采用等移距修正的變位齒輪傳動，中心齒輪3采用正變位，軸齒輪和過輪軸采用負變位。嚙合中心距保持標準中心距， 嚙合角保持標準齒輪傳動的嚙合角和標準全齒高。避免中心齒輪根切，改善摩擦和磨損，提高傳動平穩(wěn)性，大大改善傳動質(zhì)量。齒輪的變位原理：通過改變標準刀具對齒輪毛坯的徑向位置或改變標準刀具的齒槽寬切制出的齒形為非標準漸開線齒形的齒輪。切制輪齒時，改變標準刀具對齒輪毛坯的徑向位置稱為徑向變位。改變標準刀具的齒槽寬稱為切向變位。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,若齒條形刀具的中線 NN 與齒輪毛坯的分度圓相切并作純滾動，加工出來的齒輪稱為標準齒輪。若齒條形刀具的中線不與齒輪毛坯的分度圓相切，而是與刀具中線平行的另一條分度線（機床節(jié)線）與齒輪毛坯的分度圓相切并作純滾動，則加工出來的齒輪稱為徑向變位齒輪。加工徑向變位齒輪時，齒條形刀具的中線相對被加工齒輪分度圓移動的距離稱為變位量，用 x 表示，稱為變位系數(shù)，m 為模數(shù)。通常規(guī)定，刀具中線相對輪心移遠時，取正值，稱為正變位；刀具中線相對輪心移近時，取負值，稱為負變位。徑向變位齒輪與標準齒輪相比，其模數(shù)、齒數(shù)、分度圓和基圓均無變化；但是正變位時分度圓齒厚增大，齒根圓和齒頂圓也相應(yīng)增大；負變位時分度圓齒厚減小，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精度較高，在小模數(shù)齒輪的設(shè)計中，常用高度變位齒輪。這樣要求兩個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 為負變位。其具體形式如下： 圖 變位齒輪與標準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 名稱 計算公式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 標準齒頂高系數(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)實際的工作條件和材料的特點來選取。 在本文的一些條件下，對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，同時應(yīng)具有良好的冷、熱加工的工藝性，以達到齒輪的各種技術(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。當齒輪結(jié)構(gòu)尺寸較大，輪坯不易鍛造時，可采用鑄鋼。開式低速傳動時，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。對高速、輕載而又要求低噪聲的齒輪傳動，也可采用非金屬材料、如夾布膠木、尼龍等。 滿足材料的機械性能在加工過程中，如果齒根部受到大彎曲應(yīng)力，可能產(chǎn)生齒面或齒體強度失效；如果齒面各點都有相對滑動，會產(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度和接觸疲勞強度，齒面要有足夠的硬度和耐磨性，芯部要有一定的強度和韌性。 滿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)過鍛造、切削加工和熱處理等幾種加工，因此選擇材料時要特別注意材料的工藝性能。一般來說，碳鋼的鍛造、切削加工等工藝性能較好，其機械性能可以滿足一般工作條件的要求，但強度不高，淬透性較差。而合金鋼淬透性好、強度高，但鍛造、切削加工性能較差。我們可以通過改變工藝規(guī)程、熱處理方法等途徑來改善材料的工藝性能。 材料的經(jīng)濟性要求 在滿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。從材料本身價格來考慮，碳鋼和鑄鐵的價格比較低廉，因此在滿足零件機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)過程的耗費來考慮。首先，采用不同的熱處理方法相對加工費用也不一樣。其次，通過改進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　　－軟齒面齒輪齒面配對硬度差為 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)進行滲碳淬火或液體碳氮共滲，齒面硬度可達 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 。特點是抗疲勞點蝕、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 56～62HRC，而齒輪心部仍保持較高的韌性，輪齒的抗彎強度和齒面接觸強度高，耐磨性較好，常用于受沖擊載荷的重要齒輪傳動。齒輪經(jīng)滲碳淬火后，輪齒變形較大，應(yīng)進行磨削加工。 滲氮是一種表面化學(xué)熱處理。滲氮后不需要進行其他熱處理，齒面硬度可達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行。正火能消除內(nèi)應(yīng)力，細化晶粒，改善力學(xué)性能和切削性能。機械強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 游絲參數(shù)設(shè)計游絲在儀表