何文強(qiáng) 馮璇璇 袁繼薇

(山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院 山東 泰安 271019)

齒輪制造的優(yōu)化

何文強(qiáng) 馮璇璇 袁繼薇

(山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院 山東 泰安 271019)

齒輪是指輪緣上有齒輪連續(xù)嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)械元件。齒輪在傳動(dòng)中的應(yīng)用很早就出現(xiàn)了。工業(yè)革命時(shí)期，齒輪制造得到極大發(fā)展，齒輪的承載能力和效率都有較大提高，但伴隨著大功率及高精機(jī)械制造的發(fā)展，原有的齒輪制造精度以及使用強(qiáng)度已漸漸不能滿足機(jī)械使用的要求，隨著我國(guó)發(fā)展機(jī)械化程度越來(lái)越高人們對(duì)齒輪制造優(yōu)化尤其關(guān)注。

材料;方法;工具;優(yōu)化

一、加工方法優(yōu)化

齒輪傳動(dòng)是一對(duì)齒輪的輪齒相互嚙合，這就要求嚙合的一對(duì)齒輪的輪齒表面要嚙合平穩(wěn)，并且能夠承受一定的載荷。要嚙合平穩(wěn)，輪齒表面的曲線就要加工得好，輪齒表面的曲線一般有擺線、漸開(kāi)線、圓弧線，使用較多的是漸開(kāi)線。漸開(kāi)線加工的方法一般有兩種成形法和展成法。成型法就是直接使用齒輪成型銑刀將齒谷銑出，優(yōu)點(diǎn)是在銑床上就能獲得齒輪，缺點(diǎn)是為了減少刀具的數(shù)量而將齒數(shù)分段，在一段齒數(shù)內(nèi)用一把刀，從齒型會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)誤差。展成法是利用輪廓與被切齒輪輪廓相共軛的刀具 (或磨具)，并通過(guò)輪坯與刀具間的展成運(yùn)動(dòng)將齒切出，展成法切齒能用一把刀具 (或磨具)加工同一模數(shù)中不同齒數(shù)的齒輪，在齒輪加工中應(yīng)用最廣，常用的有插齒、滾齒、剃齒、珩齒、磨齒。不同的加工方法會(huì)引起不同的誤差，使兩輪齒嚙不平穩(wěn)，造成震動(dòng)，加劇齒輪的磨損。還要注意表面的粗糙度，當(dāng)摩擦副的表面粗糙度低時(shí)，由于參與剪切及犁削作用的微凸峰高度小，因而產(chǎn)生的磨屑尺寸也小，可能嵌藏在試件表面溝槽內(nèi)，使得表面的磨損強(qiáng)度大為降低，甚至不出現(xiàn)，改善了摩擦副的磨損性能。當(dāng)摩擦副表面粗糙度高時(shí)，參與剪切及犁削作用的微凸峰高度較大，產(chǎn)生的磨屑尺寸也較大，容易生成大尺寸硬質(zhì)磨屑，或較高隆脊。隆脊在后繼輪齒的碾壓過(guò)程中折斷、脫落形成磨屑，隨著大尺寸磨屑的生成增多，摩擦副表面的磨損加劇，粗糙度增高，磨損相應(yīng)增大。另外，刀具加工的痕跡，在齒輪嚙合過(guò)程中，會(huì)加大磨損，易產(chǎn)生裂紋。影響齒輪的使用壽命。

二、材料選用優(yōu)化

在齒輪的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，不僅要考慮材料的性能能夠適應(yīng)零件的工作條件，使零件經(jīng)久耐用，而且要求材料有較好的加工工藝性能和經(jīng)濟(jì)性，以便提高零件的生產(chǎn)率，降低成本，減少消耗。對(duì)于齒輪也一樣，如果齒輪材料選擇不當(dāng)，則會(huì)出現(xiàn)零件過(guò)早損傷，甚至失效。因此合理地選擇和使用齒輪的金屬材料是一項(xiàng)十分重要的工作。制造齒輪的常用材料主要有:調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、鑄鋼、合金鑄鋼、灰鑄鐵和球墨鑄鐵。齒輪鋼是對(duì)可用于加工制造齒輪的鋼材的統(tǒng)稱。一般有低碳鋼如20#鋼，低碳合金鋼如:20Cr、20CrMnTi等，中碳鋼:35#鋼、45#鋼等，中碳合金鋼:40Cr、42CrMo、35CrMo等。這類鋼材通常按照使用要求經(jīng)過(guò)熱處理之后都具備良好的強(qiáng)度、硬度、和韌性，或者是表面耐磨而心部有良好的韌性耐沖擊。

三、加工工具優(yōu)化

齒向誤差是指在分度圓柱面上，齒寬部分范圍內(nèi)，包容實(shí)際齒線且距離為最小的兩條設(shè)計(jì)齒線之間的端面距離。它直接影響齒輪的接觸精度，是齒輪的重要檢驗(yàn)項(xiàng)目之一。齒向誤差產(chǎn)生的原因是多方面的，其中即有機(jī)床工作精度的影響，又有機(jī)床刀具與刀具安裝誤差、工件與工件安裝誤差，以及切削過(guò)程中彈性變形造成的影響。齒向誤差的消除方法重新檢查這臺(tái)機(jī)床的精度，必要時(shí)拆卸刀具，檢查導(dǎo)軌滑動(dòng)面對(duì)不平行度，如超差要修刮，以創(chuàng)造良好的導(dǎo)向精度條件。提高齒坯的精度，保證在允許的范圍內(nèi)。正確控制走刀絲杠間隙，防止走刀竄動(dòng)。合理地選擇掛輪齒數(shù)。機(jī)床提高刀具的安裝角精度，保證刀具的精度。對(duì)于綜合誤差的影響，可以采用改變切削速度，或改變工件安裝方式加以解決。齒輪加工過(guò)程的齒向誤差產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，有時(shí)可能是一種原因，有時(shí)可能是多種原因，并且各種原因影響的程度又各不相同，所以，要想徹底消除齒輪的齒向誤差，就必須多方注意，在加工盡量使用精度高的機(jī)械將誤差控制在最小范圍內(nèi)，這樣就可在一定程度上消除齒向誤差的超差，從而提高產(chǎn)品的合格率和使用壽命。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)齒輪制造方法以及材料選用和齒輪制造工具的優(yōu)化分析，總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)并在生產(chǎn)實(shí)踐中加以實(shí)施、能保證齒輪軸加工質(zhì)量和加工效率的方法，對(duì)保證齒輪軸的加工質(zhì)量及壽命有著重要意義，同時(shí)對(duì)同類產(chǎn)品的加工具備借鑒意義。

［1］車謙福.齒輪故障分析.寧夏機(jī)械，2008，(3).

［2］韓廣彥.齒輪的診斷.西安科技，2003，(4).

［3］徐愛(ài)蕓.淺談如何選擇齒輪的材料.吉林教育，2010，(4).

何文強(qiáng) (1995－)，男，漢族，山東濟(jì)南，本科在讀，山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)生，研究方向:機(jī)械電子工程;馮璇璇(1997－)，男，漢，山東菏澤，專科在讀，山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)生，研究方向:電自動(dòng)化;袁繼薇 (1997－)，女，漢族，山東菏澤，?？圃谧x，山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)生，研究方向:電自動(dòng)化。