直齿圆柱齿轮的设计及加工工艺

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分 类 号

级:
冀 中 职 业 学 院


论 文

目:
直齿圆柱齿轮的设计及加工工艺
姓 学 系 专
名 号 别 业



2009040211
机 电 系
机 电 一 体 化 技 术 姜 小 丽
指 导 教 师
论文提交日期



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齿轮是机械行业量大面广的基础件,广泛应用于机床,汽车,摩托车,农机,建筑 机械,工程机械,航空,兵器,工具等领域,而且对加工精度,效率和柔性提出了越来 越高的要求。齿轮加工技术的发展有四个阶段,分别是:公元前 400-200 年的手工制作 阶段,18 世纪后的机械仿形阶段,19 世纪后的机械范成加工阶段以及 20 世纪 80 年代 至今的数控技术加工阶段。 齿轮现在在国内绝大部分仍采用普通机床加工,精度难以提高。据有关资料显示, 到 1995 年底,我国拥有齿轮机床 79485 台,其中数控齿轮加工机床仅 385 台。齿轮加 工机床设备陈旧, 其中 53%的机床已使用 16 年以上, 已使用了 6-15 年的机床占 31%, 只有不到 16%的机床使用年限不到 15 年。而对齿轮特别是汽车齿轮制造要求也不断提 高,在我国,由于齿轮的质量不能达到图纸要求,致使齿轮箱噪音大,寿命短,从而严 重制约了整机的质量,这点在汽车行业表现得尤为严重。为了满足对齿轮加工中质量和 加工效率得要求,从 1995 年以来大量进口数控齿轮加工机床。 近几年,齿轮加工技术在发展的过程中涌现了一些新工艺:磨料流光整加工工艺, 磨-珩联合工艺。相信在不久的将来,齿轮加工技术必定会朝着数控化、智能化、高速 化、集成化、环保化的方向发展。 本文主要介绍磨齿技术的应用。 ⊙磨齿加工技术最新发展现状 采用磨齿加工的齿轮具有低传动噪音、高传动效率和长使用寿命的优点。磨齿加工 曾被认为是一种用于航空或其它高技术领域的昂贵齿轮加工手段。现在,由于磨齿机的 效率提高了,砂轮性能也更好,高额成本得以大幅下降。由此,磨齿加工已开始大规模 应用于齿轮加工中。 磨齿机经过如下的一系列的重大改进,使得效率提高了很多。 (1)机载测量 许多磨齿机因配备了机载测量系统而变得更为精确。优于使用了在机测量,不必 将齿轮从工作台上拆卸下来送到其它地方去检测,避免了再加工时的二次安装误差。加 工时,先由机载测量系统初步分析齿轮,再将实测参数与理论设计参数对比,求出所需 修正量,控制系统采集到这些修正数据后自动调整磨齿加工状态,然后再进行磨齿和测 量。如此反复循环,直至达到所需的精度要求。一体化机载测量和机载修正系统使现代 磨齿机更加高效。
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(2)直驱电机 近年来,结构紧凑的直驱电机在砂轮主轴和齿轮工件主轴上的使用日渐增加。直 驱主轴可避免传动链误差。因此,在“修砂轮—磨齿轮”循环中运用直驱电机,并配以 较好的砂轮和多轴联动控制,可消除切削纹、偏畸几何形状、齿轮使用噪音的高频误差 及有害振动。 (3)自动化 “自动化”一词越来越多地应用于磨齿加工特别是流程化生产中,包括工件安 装、换刀以及与工件流程同步的库存分类等。自动化消除了机器空转时间并有利于减少 工序间等待时间。 (4)磨齿机软件 基于 Windows 的软件也像应用于个人计算机一样, 广泛应用于今天的磨齿机中 (如 基于 Windows 的设计系统和数控系统)。以前只能以纸绘图,现在,图形界面和算法软 件相结合的设计加修正软件包可使齿轮几何尺寸设计程序化和局部制造仿真化。 驱动、滚珠丝杠和位置传感器三者间的高精度闭环控制因软件的应用而得以实 现。许多新一代磨齿机的部件配有与驱动单元分离的位置传感器,因而具有更高的精度 和热稳定性。绝对式位移传感器和绝对编码技术保证了在高定位精度前提下,反馈数据 的高速传输和机床传动的稳定性。 (5)新材料砂轮 先进的陶瓷结合剂砂轮和电镀立方氮化硼(CBN)砂轮有着同样高的生产效率。 由于“混合颗粒”型合成物中使用了新材料以及粘接工艺的进步,提高了陶瓷结合剂砂 轮的强韧性、形状精度保持力、材料切除力和耐用性。这些优异性能来源于高性能颗粒 结构和增大的孔隙度。同时,良好的颗粒结构减少了磨削压力,降低了磨削温度。 (6)磨削费用的降低 如今,磨齿成本大幅下降,其原因很多,如基于模块化设计的高性价比机型、 数控系统、流程化生产等,即使是综合了前述所有先进技术的磨齿机也比以前的机型便 宜得多,大批量生产使单件生产周期比以前缩短了 50%~70%,损耗品(砂轮和金刚石修 正器等)成本也大幅下降。
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第一章 直齿圆柱齿轮的设计……………………………………..2 1.1 齿轮的基础知识............................................................................2 1.2 齿轮材料的合理选择.....................................................................4 1.3 影响齿轮工作平稳性的加工误差分析.........................................8
第二章 直齿圆柱齿轮的工艺分析……………………………...…10 2.1 轴类零件加工的工艺路线.............................................................10 2.2 齿轮加工方法.................................................................................10 2.3 齿轮加工方案选择及使用要求.....................................................14 2.4 齿轮加工工艺过程.........................................................................15
第三章 齿轮的加工............................................................................19 3.1 圆柱齿轮齿形加工方法和加工方案………………………….....19 3.2 典型齿轮零件加工工艺分析……………………………..……...20
结束语.......................................................................................................23
参考文献....................................................................................................24
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第一章直齿圆柱齿轮轴的设计 第一章直齿圆柱齿轮轴的设计
1.1 齿轮的基础知识 1.1.1 齿轮的基础知识
(1)齿轮机构的优点有:1)齿轮机构传别可达 100000kw、300m/s。 2)齿轮机构的 传动比恒定,寿命长,工作可递的功率和圆周速度分靠性高。 3)齿轮机构能够实现平 行轴和不平行轴之间的传动。 (2)齿轮机构的缺点有:1)齿轮机构得制造成本过高。 2)齿轮机构不适用于远距离 的传动。 3)低精度齿轮会产生有害的冲击,噪音和振动。
1.1.2 齿轮的分类
从《机电一体化实用手册》(见参考文献,以下皆是)一书中我们了解到:齿轮的传动 是通过轮齿之间的相互啮合来实现直接接触的传动方法。这种传动方法的传动比精确、 传递功率较大。齿轮传动要满足瞬时传动比保持不变,则两轮的齿廓不论在何处接触, 过接触点的公法线必须与两轮的连心线交于固定的一点。
外啮合齿轮 直齿轮 内啮合齿轮 齿轮齿条啮合 平行轴 斜齿轮 直齿圆锥齿轮 相交轴—圆锥齿轮 螺旋齿圆锥齿轮 蜗轮与蜗杆 交错轴 准双曲面齿轮
齿轮传动
图 1-1
同心轴—行星齿轮 齿轮的分类
1.1.3 共轭齿廓的重要一种 渐开线齿廓齿轮 共轭齿廓的重要一种----渐开线齿廓齿轮
通过这段时间的考查与探讨,我们得出以下一些结论: (1)发生线沿基圆滚过的长度,等于基圆上被滚动过的圆弧长。 (2)渐开线上任意一点的法线必与基圆相切;渐开线上各点的曲率半径不相等;渐开 线的形状决定基圆的大小。
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(3)基圆内无渐开线。
图 1-2 渐开线的形成及压力角 图 1-3 渐开线形状与基圆大小的关 系 (4)渐开线齿廓啮合的特点:1)渐开线齿轮中心距的可分性。2)啮合角为恒定值。 (5)压力角(ak)及展角(invak)的计算 cos (ak)=(rb)/(rk) inv(ak)=tg(ak)-(ak)
1.1.4 标准直齿圆柱齿轮外啮合几何尺寸计算
(1)分度圆、模数和压力角 我们把齿轮上作为齿轮尺寸基准的圆称为分度圆,分度圆以 d 表示。相邻两齿同侧齿廓 间的分度圆弧长称为齿距,以 p 表示,p=πd/z,z 为齿数。齿距 p 与 π 的比值 p/π 称为模 数,以 m 表示(模数是齿轮的基本参数) 。由此可知: 齿 距 p = mπ 度圆直径 d=mz 我们把渐开线齿廓上与分度圆交点处的压力角α称为分度圆压力角,简称压力角,国家 规定标准压力角α =20°。 (2)齿距、齿厚和槽宽 齿距 p 分为齿厚 s 和槽宽 e 两部分,即 s + e = p =πm 标准齿轮的齿厚和槽宽相等,即 s = e =πm/2 齿距、齿厚和槽宽都是分度圆上的尺寸。 (3)齿顶高、顶隙和齿根高 由分度圆到齿顶的径向高度称为齿顶高,用 ha 表示 ha = ha*m 两齿轮装配后,两啮合齿沿径向留下的空隙距离称为顶隙,以 c 表示 c = c*m 由分度圆到齿根圆的径向高度称为齿根高,用 hf 表示
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hf = ha + c =(ha*+c*)m 式中 ha*、 c*分别称为齿顶高系数和顶隙系数, 标准齿制规定: 正常齿制 ha*=1、 c*=0.25, 短齿制 ha*=0.8、c*=0.3。 由齿顶圆到齿根圆的径向高度称为全齿高,用 h 表示 h = ha + hf =(2ha*+c*)m 齿顶高、齿根高、全齿高及顶隙都是齿轮的径向尺寸。 表 1-1 渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算公式 名称 符号 计算公式 齿距 p p = mπ 齿厚 s s = πm/2 槽宽 e e =πm/2 齿顶高 ha ha = ha*m 齿根高 hf hf = ha + c =(ha*+c*)m 全齿高 h h = ha + hf =(2ha*+c*)m 分度圆 d=mz 直径 d 齿顶圆 da = d + 2ha = m(z + 2ha*) da 直径 齿根圆 df = d - 2hf = m(z - 2ha* - 2c*) 直径 df 基圆直 db = dcosα= mzcosα db 径 中心距 a a = m(z1+z2)/ 2
1.2 齿轮材料的合理选择 齿轮材料的合理选择
在加工之前,为了保证齿轮工作的可靠性,提高其使用寿命,齿轮的材料及其热处理应 根据实际的工作条件和材料的特点来选取。 在本文的一些条件下,对齿轮材料的基本要求是:应使齿面具有足够的硬度和耐磨 性,齿心具有足够的韧性,以防止齿面的各种失效,同时应具有良好的冷、热加工的工 艺性,以达到齿轮的各种技术要求。 可以知道的是, 常用的齿轮材料为各种牌号的优质碳素结构钢、 合金结构钢、 铸钢、 铸铁和非金属材料等。一般多采用锻件或轧制钢材。当齿轮结构尺寸较大,轮坯不易锻 造时,可采用铸钢。开式低速传动时,可采用灰铸铁或球墨铸铁。低速重载的齿轮易产 生齿面塑性变形,轮齿也易折断,宜选用综合性能较好的钢材。高速齿轮易产生齿面点 蚀,宜选用齿面硬度高的材料。受冲击载荷的齿轮,宜选用韧性好的材料。对高速、轻 载而又要求低噪声的齿轮传动,也可采用非金属材料、如夹布胶木、尼龙等。
1.2.1 满足材料的机械性能
在加工过程中,如果齿根部受到大弯曲应力,可能产生齿面或齿体强度失效;如果齿面 各点都有相对滑动,会产生磨损。
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齿轮主要的失效形式有齿面电蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。 因此我们要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度,齿面要有足够的硬度 和耐磨性,芯部要有一定的强度和韧性。
1.2.2 满足材料的工艺性能
材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。 齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工,因此选择材料时要特别注 意材料的工艺性能。一般来说,碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好,其机械性能可 以满足一般工作条件的要求,但强度不高,淬透性较差。而合金钢淬透性好、强度高, 但锻造、切削加工性能较差。我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途径来改善材 料的工艺性能。
1.2.3 材料的经济性要求 材料的经济性要求
在满足使用性能的前提下,选用齿轮材料还应该注意尽量降低零件的总成本。从材料本 身价格来考虑,碳钢和铸铁的价格比较低廉,因此在满足零件机械性能的前提下选用碳 钢和铸铁,不仅具有较好的加工工艺性能,而且可以降低成本。 从齿轮生产过程的耗费来考虑。首先,采用不同的热处理方法相对加工费用也不一 样。其次,通过改进热处理工艺也可以降低成本 。
1.2.4 齿轮的材料及热处理
《材料成形原理与工艺》中对齿轮材料的基本要求如下: -齿面要硬,齿芯要韧 -易于加工及热处理 -软齿面齿轮齿面配对硬度差为 30-50HBS 常用的齿轮材料及其热处理方法有: (1)中碳钢(如 45 钢)进行调质或表面淬火,综合力学性能较好,用于低速、轻载或中 载的一些不重要的齿轮。 (2)合金调质钢(如 40Cr)进行调质或表面淬火,综合力学性能更好,且热处理变形小, 适用于中速、中载及精度要求较高的齿轮。 (3)合金渗碳钢(如 20Cr,20CrMnTi)进行渗碳淬火或液体碳氮共渗,齿面硬度可达 58HRC,且心部有较高韧性,适用于高速、中载和或有冲击载荷的齿轮 (4)铸铁及其他非金属材料(如尼龙、夹布胶木等)。这些材料强度低、易加工,适用于 一些轻载的齿轮。 由于本文用到的齿轮材料为钢制齿轮,因此主要介绍一下它的的热处理方法(本篇文章 的加工工艺过程的选用中需要用到的热处理方法是正火和调质): a.表面淬火 表面淬火常用于中碳钢和中碳合金钢,如 45、 40Cr 钢等。表面淬火后,齿面硬度一般 为 40~55HRC。特点是抗疲劳点蚀、抗胶合能力高。耐磨性好;由于齿心部分未淬硬, 齿轮仍有足够的韧性,能承受不大的冲击载荷。 b.渗碳淬火 渗碳淬火常用于低碳钢和低碳含金钢,如 20、 20Cr 钢等。渗碳淬火后齿面硬度可达
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56~62HRC,而齿轮心部仍保持较高的韧性,轮齿的抗弯强度和齿面接触强度高,耐磨 性较好,常用于受冲击载荷的重要齿轮传动。齿轮经渗碳淬火后,轮齿变形较大,应进 行磨削加工。 c.渗氮 渗氮是一种表面化学热处理。渗氮后不需要进行其他热处理,齿面硬度可达 700~ 900HV。由于渗氮处理后的齿轮硬度高,工艺温度低,变形小,故适用于内齿轮和难以 磨削的齿轮,常用于含铅、钼、铝等合金元素的渗氮钢,如 38CrMoAl 等。 d.调质 调质一般用于中碳钢和中碳合金钥,如 45、40Cr、35SiMn 钢等。调质处理后齿面硬度 一般为 220~280HBS。因硬度不高,轮齿精加工可在热处理后进行。 e.正火 正火能消除内应力,细化晶粒,改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可 采用中碳钢正火处理,大直径的齿轮可采用铸钢正火处理。 表 1-2 常用齿轮材料及其力学性能 抗拉强 热处理 屈服点 硬度 类别 材料牌号 度 σs/MPa 方法 HBS 或 HRC σb/MPa 35 优质碳 素钢 45 50 40Cr 正火 调质 正火 调质 表面 火 正火 调质 表面 火 调质 表面 火 调质 表面 火 渗碳 火后 火 渗氮 正火 ─ ─ 500 550 588 淬 647 628 淬 700 270 294 294 373 373 500 150~180HBS 190~230 HBS 169~217 HBS 229~286 HBS 40~50 HRC 180~220 HBS 240~258 HBS 48~55 HRC 217~269 HBS 淬 750 450 45~55 HRC 241~286 HBS 淬 735 淬 637 回 1079 980 580 650 300 350 600
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35SiMn 合金结 构钢
40MnB 20Cr 20CrMnTi
490 392 834 834 320 350
45~55 HRC 56~62 HRC 56~62HRC 850HV 156~217 HBS 169~229 HBS 185~278 HBS 202~304 HBS 190~270 HBS
38CrMnAlA ZG45 铸钢 ZG55 HT300 灰铸铁 HT350 球 墨 铸 QT600-3
370

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铁 非金属
QT700-2 夹布胶木

700 100
420
225~305 HBS 25~35 HBSv
1.2.5 齿轮的技术要求
齿轮本身的制造精度,对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大的影响。 根据其使用条件,齿轮传动应满足以下几个方面的要求。 (1)传递运动准确性 我们要求齿轮能较准确地传递运动并使传动比恒定。即要求齿轮在一转中的转角误差不 超过一定范围。 (2)传递运动平稳性 我们要求齿轮传递运动平稳,以减小冲击、振动和噪声。即要求限制齿轮转动时瞬时速 比的变化。 (3)载荷分布均匀性 我们要求齿轮工作时,齿面接触要均匀,以使齿轮在传递动力时不致因载荷分布不 匀而使接触应力过大,引起齿面过早磨损。接触精度除了包括齿面接触均匀性以外,还 包括接触面积和接触位置。 (4)传动侧隙的合理性 我们要求齿轮工作时, 非工作齿面间留有一定的间隙, 以贮存润滑油, 补偿因温度、 弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。 由于齿轮的制造精度和齿侧间隙主要根据齿轮的用途和工作条件而定。在实际运用 中: 对于分度传动用的齿轮, 主要要求齿轮的运动精度较高; 对于高速动力传动用齿轮, 为了减少冲击和噪声,对工作平稳性精度有较高要求;对于重载低速传动用的齿轮,则 要求齿面有较高的接触精度,以保证齿轮不致过早磨损;对于换向传动和读数机构用的 齿轮,则应严格控制齿侧间隙,必要时,须消除间隙。
1.2.6 齿轮毛坯
由于齿轮毛坯的选择取决于齿轮的材料、结构形式与尺寸、使用条件及生产批量等 因素。常用的齿轮毛坯有: (1)下料件用于一些不重要,受力不大且尺寸较小,结构简单的齿轮。(由于实际需求, 本文使用的就是下料件) (2)锻件用于重要而受力较大的齿轮。 (3)铸钢件用于直径大或结构形状复杂,不宜锻造的齿轮。 (4)铸铁件用于受力小,无冲击的开式传动的齿轮。
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1.3 影响齿轮工作平稳性的加工误差分析 影响齿轮工作平稳性的加工误差分析 1.3.1 机械加工的阶段
由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性,而这与切齿时采用的定位 基准(孔和端面)的精度有着直接的关系,所以,这个阶段主要是为下一阶段加工齿形 准备精基准,使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加 工出基准外,对于齿形以外的次要表面的加工,也应尽量在这一阶段的后期加以完成。
1.3.2 齿形的加工
对于不需要淬火的齿轮,一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段, 经 过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮,必须在这 个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度,所以这个阶段的加工是保 证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。
1.3.3 热处理阶段
在这个阶段中主要对齿面的淬火处理,使齿面达到规定的硬度要求。 我们在齿轮加工中根据不同的目的,安排两类热处理工序: (1)毛坯热处理在齿坯加工前后安排预备热处理—正火或调质。其主要目的是消除锻 造及粗加工所引起的残余应力,改善材料的切削性能和提高综合力学性能。 (2)齿面热处理齿形加工完毕后,为提高齿面的硬度和耐磨性,常进行渗碳淬火,高 频淬火,碳氮共渗和氮化处理等热处理工序。
1.3.4 齿形的精加工阶段
这个阶段的目的,在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形,进一步提高齿形精 度和降低表面粗糙度, 使之达到最终的精度要求。 在这个阶段中首先应对定位基准面 (孔 和端面)进行修整,因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形,如果在淬火后直接采 用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工,是很难达到齿轮精度的要求的。以修整过 的基准面定位进行齿形精加工,可以使定位准确可靠,余量分布也比较均匀,以便达到 精加工的目的。 影响齿轮传动工作平稳性的主要因素是齿轮的齿形误差△ff 和基节偏差△fpb。 齿形误差 会引起每对齿轮啮合过程中传动比的瞬时变化;基节偏差会引起一对齿过渡到另一对齿 啮合时传动比的突变。齿轮传动由于传动比瞬时变化和突变而产生噪声和振动,从而影 响工作平稳性精度。
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1.3.5 加工误差分析
(1)齿形误差 从实际操作中,我们不难发现:齿形误差主要是由于齿轮滚刀的制造刃磨误差及滚 刀的安装误差等原因造成的,因此在滚刀的每一转中都会反映到齿面上。常见的齿形误 差有如图 1-4 所示的各种形式。图 a 为齿面出棱、图 b 为齿形不对称、图 c 为齿形角误 差、图 d 为齿面上的周期性误差、图 e 为齿轮根切。 由于齿轮的齿面偏离了正确的渐开线,使齿轮传动中瞬时传动比不稳定,影响齿 轮的工作平稳性。
图 1-4 常见的齿轮误差 (2)基节极限偏差滚齿时,齿轮的基节极限偏差主要受滚刀基节偏差的影响。滚刀基 节的计算式为: pb0=pn0cosα0=pt0cosλ0cosα0≈pt0cosα0 式中:pb0――滚刀基节; pn0――滚刀法向齿距; pt0――滚刀轴向齿距; α0――滚刀法向齿形角; λ0――滚刀分度圆螺旋升角,一般很小,因此 cosλ0≈1。 由上式可见,为减少基节偏差,滚刀制造时应严格控制轴向齿距及齿形角误差,同时对 影响齿形角误差和轴向齿距误差的刀齿前刀面的非径向性误差也要加以控制。
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第二章直齿圆柱齿轮轴的工艺分析
2.1.1 轴类零件加工的工艺路线 轴类零件加工的工艺路线
由于我们加工的是齿轮轴工件,因此,要对外圆进行加工。外圆加工的基本加工路 线可归纳为四条: (1) 粗车—半精车—精车 对于一般常用材料,这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。 (2)粗车—半精车—粗磨—精磨 对于黑色金属材料,精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时,其后 续工序只能用磨削而采用的加工路线。 (3) 粗车—半精车—精车—金刚石车 对于有色金属, 用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度, 因为有色金属一般 比较软,容易堵塞沙粒间的空隙,因此其最终工序多用精车和金刚石车。 (4) 粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工 对于黑色金属材料的淬硬零件, 精度要求高和表面粗糙度值要求很小, 常用此加工 路线。
2.2 齿轮加工方法
为了便于我们了解齿轮加工,下面我们对齿轮加工的方法进行一个简单的探讨。 齿轮加工的关键是齿面加工。目前,齿面加工的主要方法是刀具切削加工和砂轮磨削加 工。前者由于加工效率高,加工精度较高,因而是目前广泛采用的齿面加工方法。后者 主要用于齿面的精加工,效率一般比较低。按照加工原理,可分为成形法和展成法两大 类。 一般情况下: a.加工直齿圆柱齿轮用插齿机 b.加工斜齿轮用滚齿机 c.加工伞齿轮用刨齿机 (滚齿机也可以加工斜齿轮) 所选用的刀具由齿轮加工机床决定: b.滚齿机有专用的齿轮滚刀 b 插齿机有专用的齿轮插刀 c.刨齿机有转用的齿轮刨刀 以上刀具都是标准件,可以在刀具书中选型(根据模数) 齿轮轴的加工一般用滚齿机就可以加工,选用相应模数的齿轮滚刀,不需要专门的夹具 就可以加工。
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2.2.1 成形法
成形法是采用与被切齿轮齿槽相符的成形刀具加工齿形的方法。用齿轮铣刀在铣 床上加工齿轮是常用的成形法加工。 (1)齿轮铣刀的选择 铣刀应选择与被加工齿轮模数、压力角相等的铣刀。同时按齿轮齿数根据下页表选择合 适号数的铣刀。 刀号 1 2 3 4 5 6 7 8 135 以 加工齿 12-13 14-16 17-20 21-25 26-34 35-54 55 — 上及齿 数范围 134 条 (2)铣削方法 我们在铣削的过程中,在卧式铣床上应将齿坯套在心轴上安装于分度头和尾架顶尖 中,对刀并调好铣削深度后开始铣第一个槽,铣完一齿退出进行分度,依次逐个完成齿 数的铣削。 (3)铣齿加工特点 1)用普通的铣床设备,且刀具成本低。 2)生产效率低。每切完一齿要进行分度,占用较多的辅助时间。 3)齿轮精度低。齿形精度只达 11-9 级。 以上主要原因是每号铣刀的刀齿轮廓只与该范围最少齿槽相吻合,而此号齿轮铣刀 加工同组的其它齿数的齿轮齿形都有一定的误差。
2.2.2 展成法
展成法就是利用齿轮刀具与被切齿坯作啮合运动而切出齿形的方法。主要有以下分类: (1) 插齿加工 插齿加工在插齿机上进行,是相当于一个齿轮的插齿刀与齿坯按一对齿轮作啮合运 动而把齿形切成的。可把插齿过程分解为:插齿刀先在齿坯上切下一小片材料,然后插 齿刀退回并转过一小角度,齿坯也同时转过相应角度。之后,插齿刀又下插在齿坯上切 下一小片材料。不断重复上述过程。就是这样,整个齿槽被一刀刀地切出,齿形则被逐 渐地包络而成。因此,一把插齿刀,可加工相同模数而齿数不同的齿形,不存在理论误 差。 插齿有以下切削运动: 主运动 插齿刀的上下往复运动 展成运动 确保插齿刀与齿坯的啮合关系的运动 圆周进给运动 插齿刀的转动,其控制着每次插齿刀的切削量 径向进给量 插齿刀须作径向逐渐切入运动,以便切出全齿深。 让刀运动 插齿刀回程向上时,为避免与工件摩擦而使插齿刀让开一定距离的运动 插齿除适于加工直齿圆柱齿轮外,特别适合加工多联齿轮及内齿轮。插齿加工精度一般 为 7-8 级。齿面粗糙度 Ra 值为 1.6μm。 (2)滚齿加工 滚齿是目前应用最广的切齿方法,滚齿加工原理是滚齿刀和齿坯模拟一对螺旋齿轮作啮 合运动。滚齿刀好比一个齿数很少(一至二齿)齿很长的齿轮,形似蜗杆,经刃磨后形 成一排排齿条刀齿。因此,可把滚齿看成是齿条刀对齿坯的加工。这种方法可用一把滚 齿刀加工相同模数不同齿数的齿轮。不存在理论齿形误差。
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滚齿精度一般为 7~9 级,当采用高精度滚刀和滚齿机时,可滚切 5 级精度的齿轮。滚 齿时,产生齿轮的基节偏差较小,而齿形误差通常较大。 滚切直齿圆柱齿轮时有以下运动: 滚刀的旋转运动。 1)主运动 2)展成运动 是保证滚齿刀和被切齿轮的转速必须符合所模拟的一对齿轮的啮合运动 关系。即滚刀转一转,工件转 K/Z 转。其中:K 是滚刀的头数,Z 为齿轮齿数。 3)垂直进给运动 要切出齿轮的全齿宽,滚刀须沿工件轴向作垂直进给运动 滚齿加工适于加工直齿、斜齿圆柱齿轮。齿轮加工精度为 8-7 级,齿面粗糙度 Ra 值为 1.6μm。在滚齿机上用蜗轮滚刀、链轮滚刀还能滚切蜗轮和链轮。 (3) 剃齿加工 剃齿是用剃齿刀对齿轮的齿面进行 精加工的方法。加工原理:剃齿时刀具与工件 作一种自由啮合的展成运动。安装时,剃齿刀与工件轴线倾斜一个剃齿刀螺旋角β。剃 齿刀的圆周速度可以分解为沿工件齿向的切向速度和沿工件齿面的法向速度,从而带动 工件旋转和轴向运动,使刀具在工件表面上剃下一层极薄的切屑。同时,工作台带动工 件作往复运动,以剃削轮齿的全长。 (4) 珩齿加工 珩齿特点:珩齿的加工原理与剃齿相同,表面粗糙 Ra0.4~0.2μm。主要作用是降低齿面 粗糙度,生产率高,一般用于大批量加工 8~6 级精度的淬火 齿轮。 (5)磨齿加工 磨齿是获得高精度齿轮最有效和可靠的方法,既可磨削不淬火的齿轮,又可磨削淬火的 齿轮。加工精度可达 6~4 级, Ra0.4~0.2μm。 磨削方法分为展成磨削和成形磨削两大类 锥形砂轮磨削 单分度展成磨削 蝶形砂轮磨削 展成磨削 大平面砂轮磨削 齿轮磨削 圆柱蜗杆砂轮磨削 连续分度展成磨削 球面蜗杆砂轮磨削 成形磨削—数控成形砂轮磨削 图 2-1 磨削方式的分类 ⊙磨孔 对于淬硬零件中的孔加工,磨孔是主要的加工方法。内孔为断续圆周表面(如有键槽或 花键的孔) 、阶梯孔及盲孔时,常采用磨孔作为精加工。磨孔时砂轮的尺寸受被加工孔 径尺寸的限制,一般砂轮直径为工件孔径的 0.5~0.9 倍,磨头轴的直径和长度也取决于 被加工孔的直径和深度。 故磨削速度低, 磨头的刚度差, 磨削质量和生产率均受到影响。 磨孔的方式有中心内圆磨削、无心内圆磨削。中心内圆磨削是在普通内圆磨床或万能磨 床上进行。无心内圆磨削是在无心内圆磨床上进行的,被加工工件多为薄壁件,不宜用 夹盘夹紧, 工件的内外圆同轴度要求较高。 这种磨削方法多用于磨削轴承环类型的零件, 其工艺特点是精度高,要求机床具有高精度、高的自动化程度和高的生产率,以适应大 批大量生产。由于内圆磨削的工作条件必外圆磨削差,故内圆磨削有如下特点: 1) 磨孔用的砂轮直径受到工件孔径的限制。约为孔径的 0.5~9 倍,砂轮直径小则磨 耗快,因此经常需要修整和更换,增加了辅助时间。 2) 由于选择直径较小的砂轮,磨削时要达到砂轮圆周速度 25--30m/s 是很困难的。 因此,磨削速度比外圆磨削速度低的多,故孔的表面质量较低,生产效率也不高。近些 年来已制成有 100000r/min 的风动磨头,以便磨削 1~2mm 直径的孔。
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3) 砂轮轴的直径受到孔径和长度的限制,又是悬臂安装,故刚性差,容易弯曲和变 形,产生内圆磨削砂轮轴的偏移,从而影响加工精度和表面质量。 4) 砂轮与孔的接触面积大,单位面积压力小,砂粒不易脱落,砂轮显得硬,工件易 发生烧伤,故应选用较软的砂轮。 5) 切削液不易进入磨削区,排屑较困难,磨屑易积集在磨粒间的空隙中,容易堵塞 砂轮,影响砂轮的切削性能。 6)磨削时,砂轮与孔的接触长度经常改变。当砂轮有一部分超出孔外时,其接触长 度较短,切削力较小,砂轮主轴所产生的压移量比磨削孔的中部时为小,此时被磨去的 。为了减小或消除其误差,加工时应控制砂轮超出孔 金属层较多,从而形成 “喇叭口” 外 的 长 度 不 大 于 1/2~1/3 砂 轮 宽 度 。 内 圆 磨 削 精 度 可 达 IT7 , 表 面 粗 糙 度 可 达 。 (6) 齿轮加工的其它方法 滚制:齿轮的滚制加工有利用成形法与展成法。利用展成法的滚制是利用齿条与小 齿轮、小齿轮与大齿轮、内齿轮与小齿轮的啮合;将淬火硬化的齿条形工具、小齿轮形 工具、内齿轮形工具按压于齿轮轮坯,使轮坯滚动,借塑性变形加工成齿形。利用成形 法的滚制是用对应于滚制齿轮的齿轮形状的成形滚制刀具,藉特殊的滚轧加工成形齿 形。 热间锻造:热间锻造的主要对象为直齿伞齿轮、螺旋伞齿轮及正齿轮,通常为以非 铁合金为材料的齿轮,可不计加热之际发生的氧化皮时,热间锻造的精度及表面粗糙度 不亚于机械加工。 高速锻造:1957 年由美国 General Dynamics 公司开发 冷间锻造:主要有利用锻粗或锻头法扩大齿坯尺寸的成形与减少齿坯断面的挤出成 形。 冲剪:玩具等不大要求精度的小型板齿轮常用冲剪法作成。 普通铸造:超大型齿轮不得不用铸造放来加工。直接将熔融的金属注入铸模中,凝 固后取出,直接使用或机械加工后使用。 精密铸造法:有毂模法、石膏模法等。 还有粉末冶金法、射出成形法等齿轮加工方法
2.2.3 齿形加工方法比较
⊙滚齿、插齿与铣齿比较 铣齿采用普通设备和简单刀具即可加工齿形。但是只能加工 11~9 级精度、齿面粗糙度 Ra 值为 6.3μm ~3.2μm 的齿形。 滚齿和插齿的分度精度和齿形精度均较铣齿高,可 以加工 6 级精度、齿面粗糙度值 Ra 为 3.2μm ~1.6μm;滚齿和插齿是连续分度和切 削 ,生产效率比铣齿高。用同一模数的滚到和插齿刀,可以各种不同齿数的齿轮,大 大减少了刀具数目,提高了经济效益。 ⊙滚齿与插齿比较 滚齿是刀齿作连续的旋转切削、切削速度较高,插齿是刃齿作往复运动,限制了切削速 度,故滚齿生产率比插齿烙高,滚齿机可以加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮,但不能加 工内齿轮和相距太近的多联齿轮;插齿时播齿刀沿齿全长连续切出,包络线数量也多, 而滚齿时轮齿全长是由滚刀多次连续切出, 故插齿的齿面粗糙度值较小; 插齿刀的制造、 刃磨检验壁滚刀方便,易得到高精度,但插齿机分齿传动链比滚齿复杂,因此,加工齿 轮的精度基本一样;插齿机可以加工内齿轮和多联齿轮,但不能加工蜗轮。 表 2-1 各种齿轮加工工艺比较
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滚齿
加工精度 生产率 通常加工 6~10,最 高能达到 4 级 较高
齿面光洁度 较差
插齿
通常能加工 7~9,最 高能达到 6 级 较高
较好
剃齿
能加工 5~7 级精度 高,2~4 分钟 齿轮 便能加工一个 可达 8~10 齿轮 一般用于加工 6~8 级精度齿轮 低
珩齿
可达 7~9
磨齿
一般情况下能达到 3~7 级精度 较低
可达 7~9
适用范围 通用性大,常 用于加工直 齿、斜齿的外 啮合圆柱齿轮 和蜗杆 通用性大,适 于加工内外啮 合齿轮(包括 阶梯齿轮)、扇 形齿轮、齿条 等 主要用于齿轮 滚插预加工 后、淬火前的 精加工 多用于经过剃 齿和高频淬火 后,齿形的加 工 加工成本较 高,多用于齿 形淬硬后的精 密加工
2.3 齿轮加工方案选择及使用要求 齿轮加工方案选择及使用要求
2.3.1.齿轮加工方案选择 齿轮加工方案选择
由于齿轮加工方案的选择,主要取决于齿轮的精度等级、生产批量和热处理方法等。下 面提出我在选择齿轮加工方案时的几条原则,以供参考: (1)对于 8 级及 8 级以下精度的不淬硬齿轮,可用铣齿、滚齿或插齿直接达到加工精 度要求。 (2)对于 8 级及 8 级以下精度的淬硬齿轮,需在淬火前将精度提高一级,其加工方案 可采用:滚(插)齿-齿端加工-齿面淬硬-修正内孔。 (3)对于 6 ~7 级精度的不淬硬齿轮,其齿轮加工方案:滚齿-剃齿。 (4)对于 6 ~7 级精度的淬硬齿轮,其齿形加工一般有两种方案: 1)剃-珩磨方案 滚(插)齿-齿端加工-剃齿-齿面淬硬-修正内孔-珩齿。 2)磨齿方案 滚(插)齿-齿端加工-齿面淬硬-修正内孔-磨齿。 剃-珩方案生产率高,广泛用于 7 级精度齿轮的成批生产中。磨齿方案生产率低,一般
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用于 6 级精度以上的齿轮。 (5)对于 5 级及 5 级精度以上的齿轮,一般采用磨齿方案。 (6)对于大批量生产,用滚(插)齿-冷挤齿的加工方案,可稳定地获得 7 级精度齿 轮。
2.3.2 齿轮传动的使用要求
由于齿轮的制造精度对机器的工作性能、承载能力、噪声及使用寿命影响很大,因此, 我们在制造齿轮时必须满足齿轮传动的使用要求。 (1)传动的准确性即主动轮转过一个角度时,从动轮应按给定的传动比转过相应的角 度。要求齿轮在一转中,转角误差的最大值不能超过一定的限度,即为一转角精度。 (2)工作平稳性要求齿轮传动乎稳,无冲击;振动和噪声小,这就需要限制齿轮传动 时,瞬时传动比的变化,即一齿转角精度。 (3)载荷均匀性齿轮载荷由齿面承受,两齿轮啮合时,接触面积的大小对齿轮的使用 寿命影响很大。所以齿轮载荷的均匀性,由接触精度来衡量。 (4)齿侧间隙一对相互啮合的齿轮,其非工作面必须留有一定的间隙,即为齿侧间隙, 其作用是储存润滑油,使工作齿面形成油膜,减少磨损;同时可以补偿热变形、弹性变 形、加工误差和安装误差等因素引起的侧隙减小,防止卡死。应当根据齿轮副的工作条 件,来确定合理的侧隙。 以上四项要求,根据齿轮传动装置的用途和工作条件而有所不同。例如,滚齿机分 度蜗杆副,读数仪表所用的齿轮副,对传动准确性要求高,工作平稳性也有一定要求, 而对载荷的均匀性要求一般不严格。
2.4 齿轮轴加工工艺过程
选用材料为钢棒 45 的棒料
下料:Φ50×150=1(件)
1)锻造:按工序图(一)锻造
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图 2-2 工序图(一) 2)正火:按专业工艺规范进行
2.粗车:按工序图(二)
1)车端面,车平即可。 2)打顶尖孔Α3。 一夹一顶装卡,车轴各个台阶,要求严格的台(轴承台)留一定的磨量(0.5-1,与成活 尺寸有关);齿轮轴齿部公差较大,可以直接车成; 车床 6140,车刀:粗车刀、精车 刀、切槽刀。
工序二
3.调头车:1)车端面、保证总厂 135±0.2;
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2)打顶尖孔Α3。
4.粗车:(两顶尖装夹):
按工序图(二)粗车。
5.调质处理:按本专业符图工艺内容。 6.车:1)按工序图(三)车右端面(余量均分,半边 1mm)
2)修正中心孔。
7.调头车:1)按工序图(三)车端面,保证总长尺寸 135±0.2,
2)车内锥符图 3)打中心孔Α3
8.车:研磨两中心孔 9.精车(两顶尖装夹)
按工序图(三)精车全部符图
10.铣:按图及图表参数开槽铣齿
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教学设计(直齿圆柱齿轮)

. . 教学案例设计 课题:直齿圆柱齿轮的基本参数和尺寸计算 科目:机械基础 设计人:翁志国 高邮市菱塘民族中等专业学校

1、齿顶圆:通过轮齿顶部的圆周。齿顶圆直径以d a表示。 2、齿根圆:通过轮齿根部的圆周。齿根圆直径以d f表示。 3、分度圆:齿轮上具有标准模数和标准齿形角的圆。分度圆直径以d表示。 4、齿厚:在端平面上,一个齿的两侧端面齿廓之间的分度圆弧长。齿厚以s 表示。 5、齿槽宽:在端平面上,一个齿槽的两侧端面齿廓之间的分度圆弧长。齿槽宽以e表示。 6、齿距:两个相邻且同侧端面齿廓之间的分度圆弧长。齿距以p表示。 7、齿宽:齿轮的有齿部位沿分度圆柱面直母线方向量度的宽度。齿宽以b表示。 8、齿顶高:齿顶圆与分度圆之间的径向距离。齿顶高以h a表示。 9、齿根高:齿根圆与分度圆之间的径向距离。齿根高以h f表示。 10、齿高:齿顶圆与齿根圆之间的径向距离。齿高以h表示。 任务二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数 直齿圆柱齿轮的基本参数共有:齿数、模数、齿形角、齿顶高系数和顶隙对渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称认识更直观。

系数五个,是齿轮各部分几何尺寸计算的依据。 1、齿数z 一个齿轮的轮齿总数。 2、模数m 齿距与齿数的乘积等于分度圆的周长,即pz=πd,式中z是自然数,π是无理数。为使d为有理数的条件是p/π为有理数,称之为模数。即:m=p/π模数的大小反映了齿距的大小,也及时反映了齿轮的大小、已标准化。 模数是齿轮几何尺寸计算时的一个基本参数。齿数相等的齿轮,模数越大,齿轮尺寸就越大,齿轮就越大,承载能力越强:分度圆直径相等的齿轮,模数越大,承载能力越强。如图所示: 3、齿形角α 在端平面上,通过端面齿廓上任意一点的径向直线与齿廓在该点的切线所夹的锐角称为齿形角,用α表示。渐开线齿廓上各点的齿形角不相等,离基圆越远,齿形角越大,基圆上的齿形角α=0°。对于渐开线齿轮,通常所说的齿形角是指分度圆上的齿形角。国标:渐开线齿轮分度圆上的齿形角α=20°。 渐开线圆柱齿轮分度圆上齿形角α的大小可用下式表示:cosα=r b/r 出示教具并提问:模数与轮齿有什么关系? 展示多媒体图片,观察挂图中齿形角与轮齿的形状的关系,强调我国标准渐开线圆柱齿轮分度圆上的齿形角α=20°。

齿轮设计的一般步骤

1、根据负载、以及运动状态(速度、是垂直运动还是水平运动)来计算驱动功率 2、初步估定齿轮模数(必要时,后续进行齿轮强度校核,若在强度校核时,发现模数选得太小,就必须重新确定齿轮模数,关于齿轮模数的选取,一般凭经验、或是参照类比,后期进行安全校核) 3、进行初步的结构设计,确定总传动、以及确定传动级数(几级传动) 4、根据总传动比进行分配,计算出各级的分传动比 5、根据系统需要进行详细的传动结构设计(各个轴系的详细设计),这样的设计一般还在总装图上进行。 6、在结构设计的时候,若发现前期的参数不合理(包括齿轮过大、相互有干涉、制造与安装困难等),就需要及时的返回上面程序重新来过 7、画出关键轴系的简图(一般是重载轴,当然,各个轴系都做一遍当然好),画出各个轴端的弯矩图、转矩图,从而找出危险截面,并进行轴的强度校核 8、低速轴齿轮的强度校核 9、安全无问题后,拆分零件图 渐开线圆柱齿轮传动设计程序主要用于外啮合渐开线圆柱标准直齿齿轮传动设计、渐开线圆柱标准斜齿齿轮传动设计和渐开线圆柱变位齿轮传动设计。程序中的各参数和各设计方法符合相关的国家标准,即:渐开线圆柱齿轮基本轮廓(GB/T1356-2001)、渐开线圆柱齿轮模数(GB/T1357-1987等效采用ISO54-1977),以及《渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法》(GB/T3480-1997等效ISO6336-1966)、渐开线圆柱齿轮精度(GB/T10095-2001等效ISO1328-1997)。程序根据输入的齿轮传动设计参数和相关设计要求,进行齿轮几何尺寸的计算、齿轮接触疲劳强度校核和弯曲疲劳强度校核的计算,以及相关公差值的计算等。整个设计过程分步进行,界面简洁,操作方便 硬齿面齿轮 风力发电增速齿轮箱中,其输入轴承受叶片传过来的轴向力、扭矩和颠覆力矩。中间轴上的齿轮承受输入端传过来的力矩和输出端刹车时传过来的刹车力矩。输出轴上的齿轮承受中间轴传过来的扭矩,同时也承受输出端刹车时带来的刹车力矩。 一、齿轮箱输入轴、中间轴和输出轴上各种齿轮的受力分析 风力发电增速齿轮箱中,其输入轴承受叶片传过来的轴向力、扭矩和颠覆力矩。中间轴上的齿轮承受输入端传过来的力矩和输出端刹车时传过来的刹车力矩。输出轴上的齿轮承受中间

最新机械基础教案(劳动版)——第十八讲直齿圆柱齿轮传动设计

第十八讲 学时: 2 学时 课题: 5.5.4 直齿圆柱齿轮传动设计目的任务:掌握渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算方法重点:渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算方法难点:齿面接触疲劳强度公式 教学方法:多媒体 5.5.4 直齿圆柱齿轮传动设计 1.轮齿受力分析和计算载荷 1)受力分析 图示一直齿圆柱齿轮在节点P 处的受力情况。 不考虑摩擦力,作用在齿面上的法向力Fn 可分解为圆周力Ft 和径向力Fr。

直齿圆柱齿轮传动受力分析 2) 轮齿的计算载荷 Fnc=KFn K 为载荷系数,参考表选取。 2.齿面接触疲劳强度计算 齿面点蚀主要于齿面的接触应力的大小有关。 为防止齿面点蚀,应保证齿面的最大接触应力σH不大于齿轮材料的许用接触应力[ σH。] 动画演示) u——传动比,u=z2/z1>1 ; T1——小齿轮所传递的转矩(N.mm) ; K ——载荷系数,见表; b——齿宽(mm) ; a——中心距(mm) ; ψ b ——齿宽系数; [ σH] ——齿轮材料许用接触应力(MPa) ,见表。 应用公式时还应注意下列数据的确定: 1. 传动比i 式中:σH——齿面最大接触应力(MPa) ;

u<8 时可采用一级齿轮传动。若总传动比u 为8--40,可分为二级传动;若总传动比u 大于40,可分为三级或三级以上传动。 2. 齿宽b 为了安装方便,保证轮齿全齿宽啮合,一般小齿轮齿宽b1应比大齿轮齿宽b2 大(5--10)mm 。可以认为公式里的齿宽为b2。 3. 齿宽系数ψb 一般闭式齿轮传动,ψb=0.2--1.4 4. 许用应力[ σ H] 一对齿轮啮合时,两齿轮轮齿间的接触应力相等,但许用接触应力一般是不相等的,故应用[ σH1和] [ σH2中] 较小者代入公式计算。 3.齿根弯曲疲劳强度计算 齿根弯曲疲劳强度计算是为了防止齿根出现疲劳折断。 因此,应保证齿根最大弯曲应力σF不大于齿轮材料的许用弯曲应力[ σF。](动画演示)

直齿圆柱齿轮的设计和加工工艺设计

题目:直齿圆柱齿轮的设计和加工工艺设计 学院冀中职业学院 学生姓名李朋辉学号2009040217 专业机电一体化技术届别2009 指导教师姜小丽职称 二011年月 诚信承诺 本人慎重承诺和声明: 我承诺在毕业论文(设计)活动中遵守学校有关规定,恪守学术规范,在本人毕业论文中为剽窃他人的学术观点、思想和成果,为篡改研究数据,如有违规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校处理。 学生(签名):李朋辉 2011年月日 摘要 现在齿轮传动是机械传动最常用的形式之一,它在机械、电子、纺织、冶金、采矿、汽车、航天等设备中得到广泛应用。其中直齿圆柱齿轮是汽车及机械行业中重要的传动零件,其形状复杂,材质尺寸精度表面质量及综合机械性能很高。本文主要介绍直齿圆柱齿轮的结构及设计和加工工艺。 目录 概述………………………………………………….. 第一章直齿圆柱齿轮的设计 1.1齿轮基础知识……………………………………

1.2直齿圆柱齿轮结构及零件图…………………… 1.3直齿圆柱齿轮材料及其参数合理选取………… 第二章直齿圆柱齿轮的加工工艺 2.1夹具及毛坯的选取……………………………… 2.2齿轮加工方法…………………………………… 2.3齿轮加工方案选择及使用要求………………… 2.4直齿圆柱齿轮加工工艺过程…………………… 结束语……………………………………………….. 参考文献…………………………………………….. 概述 齿轮是机械行业量大面广的基础零件,广泛应用于机床,汽车,摩托车,农机,建筑机械,航空,工程机械等领域,而对加工精度,效率和柔性提出越来越高的要求。齿轮加工技术从公元前400—200年的手工业制作阶段开始经历了机械仿形阶段、机械返程加工阶段以及20世纪80年代至今的数控技术加工阶段。 第一章直齿圆柱齿轮的设计 1.1齿轮的基础知识

标准直齿圆柱齿轮的绘制方法

标准直齿圆柱齿轮的绘制方法 一、标准直齿圆柱齿轮的计算公式 齿顶高ha ha=m 齿根高hf hf=1.25m 齿高h h=ha+hf=1.25m 分度圆直径d d=mz 齿顶圆直径da da=d+2ha=m(z+2) 齿根圆直径df df=d-2hf=m(z-2.5) 中心距a a=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2 二、标准齿轮:相当于自由齿轮中,各参数设定为:压力角A=20,变位系数O=0,齿高系数T=1,齿顶隙系数B=0.25,过度圆弧系数=0.38 三、自由齿轮:渐开线齿轮. 基圆半径rb=mz/2*cos(A)

齿顶圆半径rt=mz/2+m*(T+O) 齿根圆半径rf=mz/2-m*(T+B-O) 四、知道了标准齿轮的计算公式接下来就开始绘制图形,已知齿顶圆da=220,齿数z=20,求出模数m=10,分度圆直径d=200,基圆半径rb=93.97,齿根圆df=175,如图所示 五、先画出齿顶圆、分度圆、基圆、齿根圆,打开AutoCAD软件,在命令输入C命令,画出四个圆,如图所示

六、画出中心线、5条切线角度辅助线、5条切线。切线角度a=360/(Z*2) 基圆的周长=∏*187.94 切线长度L=基圆的周长/(Z*2) 经过计算切线角度a=9,切线长度L=17.5,如图所示

七、运用样条曲线或圆弧连接切线各端点,在命令行输入A命令绘制圆弧,然后删除多余的线,如图所示 八、连接分度圆的交点,镜像样条曲线或圆弧,镜像的角度=360/(Z*4),计算出的角度为4.5,如图所示 九、在命令行输入TR命令修剪掉不需要的线,如图所示

直齿圆柱齿轮的工艺规程

直齿圆柱齿轮的工艺规程 1.1.直齿圆柱齿轮零件功用 直齿圆柱齿轮主要用于汽车的减速器中,本零件为拖拉机变速箱中倒速中间轴齿轮,其功用是传递动力和改变输出轴运动方向,前我们加工的直齿圆柱齿轮的产品型号是三菱4b10,大批量生产年产量为5000。我们选择的材料是45#,因为45#强度较高,塑性和韧性好,用语制作承受负荷较大的小截面调质件。 1.2.工艺分析 材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工,因此选择材料时要特别注意材料的工艺性能。一般才说,碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好,其机械性能可以满足一般工作条件的要求,但强度不高,淬透性好、强度高,但锻造、切削加工性能较差,我们可以通过改变工艺规程,热处理方法等途径来改善材料的工艺性能。 1.2.确定生产类型及生产纲领 (1据市场需求和自身的生产能力决定生产计划。在计划期内,应当生产的产品产量和进度计划成为生产纲领。计划期为一年的生产纲领成为年生产纲领。零件的年生产纲领通常按N=Qn(1+a%+b&)。 (2)根据工厂生产专业化程度不同,可将他们按大量生产,成批生产和单件生产3种生产类型来分类。其中,成批生产可又分为大批生产、中批生产和小批生产。此次任务为大批量生产年产5000。 二:确定毛皮 2.1确定毛皮制造方法 本零件的主要功用是传递动力,其工作时需承受较大的冲击载荷,要求有较高的强度和韧性,故毛坯应选择锻件使金属纤维尽量不被切断。又由于年产量为5000件,达到了批量生产的水平,且零件形状较简单,尺寸也不大,故应采用灰铸铁。 2.2确定总余量 由表S-1确定直径上总余量为4,高度(轴向)方向上总余量为3m。 2.3绘制毛坯图 图 三:制定零件工艺规程 加工表面质量包括两个方面的内容:加工表面的集合形貌和表面层材料的力学物理性能合化学性能。 (1)加工表面的几何面貌:是由加工过程中刀具与被加工工件的摩擦、切削分离时的塑性变形、以及加工系统的振动等因素的作用,在弓箭表面上留下的表面结构。 (2)表面层材料的力学物理性能和化学性能:由于加工中力因素和热因素的综合作用,加工表面层金属的力学物理性能和化学性能将发生变化。 (3)表面层金属的残余应力:由于切削力和切削热的综合作用,表面层金属晶格会发生不同程度的塑性变形或产生金相组织的变化,使表层金属产生残余应力。 加工方法:①成型法:是采用与被切齿轮齿槽相符的成形刀具加工齿形的方法。用齿轮铣刀在铣床上加工齿轮是常用的成形法加工。②展成发:利用齿轮刀具与被切齿坯做齿合运动而切除齿形的方法。 3.2选择定位基准

新版二级直齿圆柱齿轮减速器_(机械设计课程设计).

机械设计——减速器课程设计说明书 课程名称:机械设计课程设计 设计题目:展开式二级圆柱齿轮减速器院系:机械工程学院 班级:10 2班 学号:102903054036 指导教师:迎春 目录 1. 题目 (1) 2. 传动方案的分析 (2) 3. 电动机选择,传动系统运动和动力参数计算 (2) 4. 传动零件的设计计算 (5) 5. 轴的设计计算 (16) 6. 轴承的选择和校核 (26) 7. 键联接的选择和校核 (27) 8. 联轴器的选择 (28) 9. 减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择........................ 28 10. 减速器箱体设计及附件的选择和说明........................................................................ 29 11. 设计总结 (31) 12. 参考文献 (31)

题目:设计一带式输送机使用的 V 带传动或链传动及直齿圆柱齿轮减速器。设计参数如下表所示。 3. 工作寿命 10年,每年 300个工作日,每日工作 16小时 4. 制作条件及生产批量 : 一般机械厂制造,可加工 7~8级齿轮;加工条件:小批量生产。生产 30台 6. 部件:1. 电动机, 2.V 带传动或链传动 ,3. 减速器 ,4. 联轴器 ,5. 输送带 6. 输送带鼓轮 7. 工作条件:连续单向运转,工作时有轻微振动,室内工作; 运输带速度允许误差±5%; 两班制工作, 3年大修,使用期限 10年。 (卷筒支承及卷筒与运输带间的摩擦影响在运输带工作拉力 F 中已考虑。 8. 设计工作量:1、减速器装配图 1张 (A0或 A1 ; 2、零件图 1~2张; 3、设计说明书一份。 §2传动方案的分析

直齿圆柱齿轮的结构设计

目录 摘要 (2) 一引言 (3) 二齿轮的设计计算 (4) 2.1 选择材料、热处理方法及精度等级 (4) 2.2 齿面接触疲劳强度设计齿轮 (4) 2.3主要参数选取及几何尺寸计算 (5) 2.4 .齿轮结构设计 (5) 三绘制齿轮图、零件图、三维造型 (7) 四结束语 (8) 五参考文献 (9)

摘要 齿轮是广泛应用于机械设备中的传动零件。它的主要作用是传递运动、改变方向和转速。根据齿轮的工况,合理的设计齿轮的结构,使得齿轮传动平稳有足够的强度。通过强度计算、材料的选择、热处理方法精度选择、几何尺寸计算。考虑齿面接触疲劳强度和齿根曲面疲劳强度得出齿轮的结构。 关键词:齿轮传动、齿轮精度、热处理、疲劳强度

一引言 随着我过工业的发展,齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。它的结构设计随着工业的需要而改变。齿轮的结构设计与齿轮的几何尺寸、毛坯、材料、加工方法、使用要求及经济性等因素有关。进行齿轮的结构设计时,必须综合地考虑上述各方面的因素。通常是先按齿轮的直径大小,选定合适的结构形式,然后再根据荐用的经验数据,进行结构设计。 随着科技技术的不断进步,生产都向着自动化、专业化和大批量化的方向发展。这就要求企业的生产在体现人性化的基础上降低工人的生产强度和提高工人的生产效率,降低企业的生产成本。现代的生产和应用设备多数都采用机电一体化、数字控制技术和自动化的控制模式。在这种要求下齿轮零件越发体现出其广阔的应用领域和市场前景。特别是近年来与微电子、计算机技术相结合后,使齿轮零件进入了一个新的发展阶段。在齿轮零部件是最重要部分,因需求的增加,所以生产也步入大批量化和自动化。 为适应机械设备对齿轮加工的要求,对齿轮加工要求和技术领域的拓展还需要不断的更新与改进。

一级直齿圆柱齿轮减速器的设计

一级减速器设计说明书 课题:一级直齿圆柱齿轮减速器的设计学院: 班级: 姓名: 学号: 指导老师: 南通纺织职业技术学院

目录 一、设计任务书............................................ 二、电动机的选择.......................................... 三、传动装置运动和动力参数的计算.......................... 四、V带的设计 ............................................ 五、齿轮传动设计与校核.................................... 六、轴的设计与校核........................................ 七、滚动轴承的选择与校核计算.............................. 八、键连接的选择与校核计算................................ 九、联轴器的选择与校核计算................................ 十、润滑方式及密封件类型的选择............................ 十一、设计小节............................................ 十二、参考资料............................................

二设计任务说明书 1、减速器装配图1张; 2、主要零件工作图2张; 3、设计计算说明书 原始数据:输送带的工作拉力;F=1900 输送带工作速度:V=1.8 滚筒直径:D=450 工作条件:连续单向运载,载荷平稳,空载起动,使用期限5年,小 批量生产,两班制工作,运输带速度允许误差为5% 传动简图: 1电动机2皮带轮3圆柱齿轮减速器4联轴器5输送带

一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组合结构设计计算说明书

一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组合 结构 设计计算说明书

2、设计步骤 (1)根据已知条件计算传动件的作用力。 ① 选择直齿圆柱齿轮的材料: 传动无特殊要求,为便于制造采用软齿面齿轮,由表5-1,大齿轮采用45#钢正火,162~217HBS ; ② 直齿轮所受转矩n P T 6 1055.9?==9.55×106×3.3/750=42020N.mm ; ③ 计算齿轮受力: 齿轮分度圆直径:d=mz 3=3×25=75mm 齿轮作用力:圆周力F t =2T/d=2×42020/75=1121N 径向力F r =F t tan α=1120.5×tan20°=408N ; (2)选择轴的材料,写出材料的机械性能: 选择轴的材料:该轴传递中小功率,转速较低,无特殊要求,故选择45优质碳素结构钢调制处理, 其机械性能由表8-1查得:σB =637MPa,σs =353MPa, σ-1=268MPa, τ-1=155MPa 由表1-5查得:轴主要承受弯曲应力、扭转应力、表面状态为车削状态,弯曲时: 34.0=σψ,扭转时: 34.0=τψ; (3)进行轴的结构设计: ① 按扭转强度条件计算轴的最小直径d min ,然后按机械设计手册圆整成 标准值: 由式(8-2)及表8-2[τT ]=30MPa ,A 0=118 得d min =A 0=118×=19.34mm, 圆整后取d min =20.0mm 计算所得为最小轴端处直径,由于该轴段需要开一个键槽,应将此处轴径增大3%~5%,即d min =(1+5%)d=21.0,圆整后取d min =25.0mm ; ② 以圆整后的轴径为基础,考虑轴上零件的固定、装拆及加工工艺性等 要求,设计其余各轴段的直径长度如下: 1) 大带轮开始左起第一段: 带轮尺寸为:d s =25mm ,宽度L=65mm 并取第一段轴端段长为l 1=63mm ; 2) 左起第二段,轴肩段: 轴肩段起定位作用,故取第二段轴径d 2=30mm 。由l 2=s-l/2-10=57.5mm ,取l 2=57.5mm ; 3) 左起第三段, 轴承段: 初步轴承型号选择,齿轮两侧安装一对6207 型(GB297-84)深沟球轴承。其宽度为17mm ,左轴承用轴套定位,右轴承用轴肩定位。 该段轴径d 3= 35mm ; 4) 左起第四段,齿轮轴段: 取轴径d 4=38mm ,齿轮宽度B=80mm ,则取l 4=78mm ; 5) 左起第五段,轴环段: 取轴径d 5=44mm ,l 5=10mm ; 6) 左起第六段,轴肩段: 取轴径d 6=40mm ;

直齿圆柱齿轮轴的加工工艺分析

直齿圆柱齿轮轴的加工工艺分析 【摘要】齿轮的种类较多,本文主要从轴类零件加工的工艺路线、成形法齿轮加工方法、展成法齿轮加工方法、齿轮加工方案选择等方面对直齿圆柱齿轮轴的加工工艺进行了分析。 【关键词】直齿;圆柱齿轮轴;加工工艺 1 引言 齿轮机构是机器设备的重要组成部分之一,由于齿轮机构具有传动比恒定、寿命长,工作是的功率和圆周速度可靠性高,齿轮机构能够实现平行轴和不平行轴之间的传动等等优点,因此,齿轮是机械行业量大面广的基础件,越来越广泛地被应用于各类工程和建筑机械设备,汽车与其他交通工具的零部件,机床加工设备,枪支与其它兵器,以及航天航空等领域,随着应用的不断扩大,有些机械设备对齿轮的加工精度,效率和柔韧性等也相应的提出了越来越高的要求。齿轮的种类较多,本文主要针对直齿圆柱齿轮轴的加工工艺进行了分析。 2 直齿圆柱齿轮轴的加工工艺分析 2.1 轴类零件加工的工艺路线 众所周知,齿轮轴的形状绝大多数都是圆形的形状,所以我们首先要对所要加工成齿轮轴的工件进行外圆的加工。可以用来加工外圆的加工程序大概有以下几条: (1)使用最多的是粗车—半精车—精车路线。首先对对所要加工成齿轮轴的工件进行粗车操作,形成大致的胚胎,然后进行半精车加工,最后再进行精车加工。对于大多数的普通材料而言,这种工序可以基本上就可以满足相应的要求。 (2)第二种路线是粗车—半精车—粗磨—精磨路线。对于有些要求加工精度较高、所要加工的表面需要比较光滑的黑色金属材料,前面的工序可以与上述的相同,即先进行粗车,然后进行半精加工,但是紧接着进行的是粗磨,最后是精磨工序,后续的磨削工序可以得到较高的表面光滑度。 (3)第三种路线是粗车—半精车—精车—金刚石车路线。对于有些要求加工精度较高、所要加工的表面需要比较光滑的有色金属材料,由于有色金属一般质地比较柔软,采用磨屑加工一般的不到比较高的表面光滑度,因为磨屑加工容易造成沙粒与沙粒之间的孔隙被堵塞,此时可以采用这种路线,即前面的工序可以与上述的相同,即先进行粗车,然后进行半精加工,后续多用精车和金刚石车来最终得到我们想要的工件。 (4)还有一种是粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工路线。对于黑色金属

直齿圆柱齿轮设计步骤知识讲解

直齿圆柱齿轮设计 1.齿轮传动设计参数的选择 齿轮传动设计参数的选择: 1)压力角α的选择 2)小齿轮齿数Z1的选择 3)齿宽系数φd的选择 齿轮传动的许用应力 精度选择 压力角α的选择 由《机械原理》可知,增大压力角α,齿轮的齿厚及节点处的齿廓曲率半径亦皆随之增加,有利于提高齿轮传动的弯曲强度及接触强度。我国对一般用途的齿轮传动规定的压力角为α=20o。为增强航空有齿轮传动的弯曲强度及接触强度,我国航空齿轮传动标准还规定了α=25o的标准压力角。但增大压力角并不一定都对传动有利。对重合度接近2的高速齿轮传动,推荐采用齿顶高系数为1~1.2,压力角为16 o~18 o的齿轮,这样做可增加齿轮的柔性,降低噪声和动载荷。 小齿轮齿数Z 1 的选择 若保持齿轮传动的中心距α不变,增加齿数,除能增大重合度、改善传动的平稳性外,还可减小模数,降低齿高,因而减少金属切削量,节省制造费用。另外,降低齿高还能减小滑动速度,减少磨损及减小胶合的可能性。但模数小了,齿厚随之减薄,则要降低齿轮的弯曲强度。不过在一定的齿数范围内,尤其是当承载能力主要取决于齿面接触强度时,以齿数多一些为好。 闭式齿轮传动一般转速较高,为了提高传动的平稳性,减小冲击振动,以齿数多 一些为好,小一些为好,小齿轮的齿数可取为z 1 =20~40。开式(半开式)齿轮传动,由于轮齿主要为磨损失效,为使齿轮不致过小,故小齿轮不亦选用过多的齿 数,一般可取z 1 =17~20。 为使齿轮免于根切,对于α=20o的标准支持圆柱齿轮,应取z 1≥17。Z 2 =u·z 1 。 齿宽系数φ d 的选择

由齿轮的强度公式可知,轮齿越宽,承载能力也愈高,因而轮齿不宜过窄;但增 大齿宽又会使齿面上的载荷分布更趋不均匀,故齿宽系数应取得适合。圆柱齿轮齿宽系数的荐用值列于下表。对于标准圆柱齿轮减速器,齿宽系数取为 所以对于外捏合齿轮传动φ a 的值规定为0.2,0.25,0.30,0.40,0.50,0.60,0.80,1.0,1.2。运用设计计算公式时,对于标准减速器,可先选定再用上式计 算出相应的φ d 值 表:圆柱齿轮的齿宽系数φ d 装置状况两支撑相对小齿轮作对 称布置两支撑相对小齿轮作不对 称布置 小齿轮作悬臂布 置 φd0.9~1.4(1.2~1.9)0.7~1.15(1.1~1.65)0.4~0.6 注:1)大、小齿轮皆为硬齿面时φ d 应取表中偏下限的数值;若皆为软齿面或仅大齿轮为 软齿面时φ d 可取表中偏上限的数值; 2)括号内的数值用于人自齿轮,此时b为人字齿轮的总宽度; 3)金属切削机床的齿轮传动,若传递的功率不大时,φ d 可小到0.2; 4)非金属齿轮可取φ d ≈0.5~1.2。 齿轮传动的许用应力 齿轮的许用应力[σ]按下式计算 式中参数说明请直接点击 疲劳安全系数S 对接触疲劳强度计算,由于点蚀破坏发生后只引起噪声、振动增大,并 不立即导致不能继续工作的后果,故可取S=S H =1。但是,如果一旦发生断齿,就 会引起严重的事故,因此在进行齿根弯曲疲劳强度的计算时取S=S F =1.25~1.5.

一级直齿圆柱齿轮减速器及带传动设计

广州科技贸易职业学院 机电系 课程设计报告机械设计基础课程设计 设计题目:带式输送机传动系统设计 专业班级:07模具A班 学号: 设计人: 指导老师:王春艳 完成日期:2009-5-20

课程设计任务书 设计题目:带式输送机传动系统设计(一级直齿圆柱齿轮减速器及带传动)传动简图: 1.电动机 2.V带 3.减速箱 4.联轴器5滚筒 6.输送带 原始数据: (已知条件) 说明: 1.单向运转,有轻微振动; 2.每年按300个工作日计算,每日工作二班。 完成日期:________年____月_____日 设计指导教师:_________ ______年____月____日 任课教师:__________ __________年____月____日 评分与评语:________________________________ (二)设计内容 1、电动机的选择及运动参数的计算 2、V带的传动设计;

3、齿轮传动的设计; 4、轴的设计; 5、联轴器的选择; 6、润滑油及润滑方式的选择; 7、绘制零件的工作图和装配图 (1)、减速器的装配图 (2)、绘制零件的工作图 注:装配图包括:尺寸标注、技术要求及特性、零件编号、零件明细表、标题栏。 零件的工作图包括:尺寸的标注、公差、精度、技术要求。 10、编写设计说明书 (1)、目录; (2)、设计任务书; (3)、设计计算:详细的设计步骤及演算过程; (4)、对设计后的评价; (5)、参考文献资料。 (三)设计工作量 1.减速器总装图一张 2.零件图二张 3.设计说明一份。

目录 设计任务书……………………………………………………………传动方案说明…………………………………………………………电动机的选择…………………………………………………………传动装置的运动和动力参数…………………………………………传动件的设计计算……………………………………………………轴的设计计算…………………………………………………………联轴器、滚动轴承、键联接的选择…………………………………减速器附件的选择……………………………………………………润滑与密封……………………………………………………………设计小结………………………………………………………………参考资料……………………………………………………………

教学设计(直齿圆柱齿轮)

扬州市职业学校专业 技能课程“两课”评比 教学案例设计 课题:直齿圆柱齿轮的基本参数和尺寸计算 科目:机械基础 设计人:翁志国 高邮市菱塘民族中等专业学校

课题渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸的计算 教学目标1、知识目标: 熟悉渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称,掌握直齿圆柱齿轮的基本参数,掌握直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算。 2、能力目标: ⑴灵活运用计算公式; ⑵培养学生归纳总结能力。 3、情感目标: 理论联系实际,逐步培养学生分析、解决实际问题的能力和抽象思维能力。 教学重点直齿圆柱齿轮的基本参数、几何尺寸的计算 教学难点齿形角的概念、齿根圆直径、齿根高 教学方法采用模型直观教学法、任务驱动法、讲授法、演绎推理教学用具模型、多媒体、课件 课时安排2课时 教学过程: 复习旧知 1、渐开线的性质 2、渐开线齿廓啮合特性 ⑴能保持瞬时传动比的恒定 ⑵具有传动的可分离性 导入新课 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸的计算教师用教具演示,请同学回答渐开线的性质?

任务一、认识渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称 1、齿顶圆:通过轮齿顶部的圆周。齿顶圆直径以d a表示。 2、齿根圆:通过轮齿根部的圆周。齿根圆直径以d f表示。 3、分度圆:齿轮上具有标准模数和标准齿形角的圆。分度圆直径以d表示。 4、齿厚:在端平面上,一个齿的两侧端面齿廓之间的分度圆弧长。齿厚以s 表示。 5、齿槽宽:在端平面上,一个齿槽的两侧端面齿廓之间的分度圆弧长。齿槽宽以e表示。 6、齿距:两个相邻且同侧端面齿廓之间的分度圆弧长。齿距以p表示。 7、齿宽:齿轮的有齿部位沿分度圆柱面直母线方向量度的宽度。齿宽以b表示。 8、齿顶高:齿顶圆与分度圆之间的径向距离。齿顶高以h a表示。 9、齿根高:齿根圆与分度圆之间的径向距离。齿根高以h f表示。 10、齿高:齿顶圆与齿根圆之间的径向距离。齿高以h表示。展示多媒体图片,使学生对渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称认识更直观。

标准直齿圆柱齿轮 PROE设计实例

P ro/E 标准直齿圆柱齿轮设计实例

标准直齿圆柱齿轮【知识要点】 使用【拉伸】工具、【基准曲线】工具、【倒圆角】工具、【阵列】工具、【倒角】工具等完成模型的绘制。 绘制一个模数为3,齿数为20的标准直齿圆柱齿轮三维模型,效果如图1所示 图1 【操作步骤】 1)选择【文件】/【新建】菜单命令,弹出【新建】对话框。选择新建类型为【零件】,子类型为【实体】,取消【使用缺省模板】选择框,单击【确定】按钮,弹出【新文件选项】对话框,选择模板为【mmns_part_solid】,单击【确定】按钮,创建一个新文件。 2)选择【拉伸】工具,弹出拉伸特征操作控制面板,单击按钮,弹出【放置】上滑面板,单击按钮,弹出【草绘】对话框。悬着基准面FRONT作为草绘平面,采用默认的参照平面及草绘方向,单击按钮,系统进入草绘。

3)选择【圆】工具,绘制一个直径为66的圆作为齿轮的齿顶圆,如图2所示。绘制完成后,单击 按钮,返回拉伸特征操作控制面板,输入拉伸的深度为30,单击 按钮完成拉伸特征,如图3所示。 4)选择【基准曲线】工具,系统弹出【菜 单管理器】,如图4所示,选择【从方程】/【完成】命令,系统弹出 【曲线:从方程】对话框,同时提示选取坐标系,如图5所示。在绘图区域选择系统坐标系作为曲线方程坐标系,如图6所示。选择完成后菜单管理器提示设置坐标系类型,设置坐标系类型为【笛卡儿】,如图7所示。接着系统又弹出记事本,在记事本中输入渐开线方程,如图8所示,方程输入完成后首先保存然后单击按钮关闭记事本,单击【曲线:从方程】对话框中的确定按钮,完成渐开线曲线的绘制,效果如图9所示。 图4 图 2 图3

直齿圆柱齿轮减速器

目录 1.题目 (1) 2.传动方案的分析 (2) 3.电动机选择,传动系统运动和动力参数计算 (2) 4.传动零件的设计计算 (5) 5.轴的设计计算 (16) 6.轴承的选择和校核 (26) 7.键联接的选择和校核 (27) 8.联轴器的选择 (28) 9.减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择 (28) 10.减速器箱体设计及附件的选择和说 明 (29) 11.设计总结 (31) 12.参考文献 (31)

广东技术师范学院机电系 《机械设计课程设计》 设计任务书 题目:设计一带式输送机使用的V带传动或链传动及直齿圆柱齿轮减速器。设计参数如下表所示。 1、基本数据 数据编号QB-5 运输带工作拉力F/N2000 运输带工作速度 1.4 v/(m/s) 卷筒直径D/mm340 滚筒效率η0.96 2.工作情况两班制,连续单向运转,载荷平稳; 3.工作环境室内,灰尘较大,环境最高温度35度左右。 4.工作寿命15年,每年300个工作日,每日工作16小时 5.制作条件及生产批量: 一般机械厂制造,可加工7~8级齿轮;加工条件:小批量生产。生产30台 6.部件:1.电动机,2.V带传动或链传动,3.减速器,4.联轴器,5.输送带 6.输送带鼓轮 7.工作条件:连续单向运转,工作时有轻微振动,室内工作; 运输带速度允许误差±5%;

两班制工作,3年大修,使用期限15年。 (卷筒支承及卷筒与运输带间的摩擦影响在运输带工作拉力F中已考虑。) 8.设计工作量:1、减速器装配图1张(A0或sA1); 2、零件图1~3张; 3、设计说明书一份。 §2传动方案的分析 1—电动机,2—弹性联轴器,3—两级圆柱齿轮减速器,4—高速级齿轮,5—低速级齿轮6—刚性联轴器7—卷筒

标准直齿圆柱齿轮的测绘方法和步骤

标准直齿圆柱齿轮的测绘方法和步骤 一、测绘目的 掌握用测量工具对标准直齿轮进行测绘的方法和步骤;通过测绘,能计算并确定其主要参数及各部分尺寸,完成齿轮的工作图。 二、齿轮的作用 一级直齿圆柱齿轮减速器是通过装在箱体内的一对啮合齿轮的传动,使动力从输入轴传至输出轴来实现减速的。 三、直齿圆柱齿轮的画法 虽然标准直齿轮的结构有齿轮轴、实心式、腹板式、孔板式和轮辐式等多种形式,但国家标准只对齿轮的轮齿部分作了规定画法,其余部分按齿轮轮廓的真实投影绘制。 单个直齿圆柱齿轮的画法 四、标准直齿圆柱齿轮的测绘步骤 1、数出齿轮的齿数z 2、测量齿轮的齿顶圆直径da 如果是偶数齿,可直接测得,见图( a )。若是奇数齿,则可先测出轮毂孔的直径尺寸D1 及孔壁到齿顶间的单边径向尺寸H,见图( c ), 则齿顶圆直径:da =2H+D1

3、计算和确定模数m 依据公式m= da /( Z+2) 算出m的测得值,然后与标准模数值比较,取较接近的标准模数为被测齿轮的模数。 4、计算齿轮各部分尺寸(主要计算d,da,df) 5、测量齿轮其它各部分尺寸 例如齿宽b,轮毂的孔径等,期中键槽的宽度,毂槽深需查表确定,在公差课本P196表8-1,根据孔径为28mm,查出键宽为8mm,毂槽深为3.3mm,其极限偏差为ES=+0.2mm,EI=0,标注尺寸为d+t1=31.3mm,极限偏差不变,还是ES=+0.2mm,EI=0,键槽宽度为8Js9。

6、绘制齿轮工作图 五、思考:与大齿轮相啮合的小齿轮的各几何尺寸如何确定? 根据齿轮传动的正确啮合条件,两齿轮的模数相等,所以小齿轮的模数等于大齿轮的模数,再数出小齿数的齿数,就可以根据公式计算出其各部分几何尺寸。 六、本节小结 标准直齿轮的测绘步骤为: 1、数出齿轮的齿数z; 2、测量齿轮的齿顶圆直径da; 3、计算和确定模数m; 4、计算齿轮各部分尺寸; 5、测量齿轮其它各部分尺寸; 6、绘制齿轮工作图。

机械基础课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器

机械基础课程设计 说明书 设计题目:一级直齿圆柱齿轮减速器班级学号 学生: 指导老师: 完成日期: 所在单位:

设计任务书 1、题目 设计用于带式输送机的机械传动装置——一级直齿圆柱齿轮减速器。 2、参考方案 (1)V带传动和一级闭式齿轮传动 (2)一级闭式齿轮传动和链传动 (3)两级齿轮传动 3、原始数据 4、其他原始条件 (1)工作情况:两班制,输送机连续单向运转,载荷较平稳。 (2)使用期限:5年。 (3)动力来源:三相交流(220V/380V)电源。 (4)允许误差:允许输送带速度误差5% ±。 5、设计任务 (1)设计图。一级直齿(或斜齿)圆柱齿轮减速器装配图一,要求有主、俯、侧三个视图,图幅A1,比例1:1(当齿轮副的啮合中心距110 a≤时)或1:1.5(当齿轮副的啮合中心距110 a>时)。 (2)设计计算说明书一份(16开论文纸,约20页,8000字)。

目录 一传动装置的总体设计 (3) 二传动零件的设计 (7) 三齿轮传动的设计计算 (9) 四轴的计算 (11) 五、箱体尺寸及附件的设计 (24) 六装配图 (28) 设计容: 一、传动装置的总体设计 1、确定传动方案 本次设计选用的带式输送机的机械传动装置方案为V带传动和一级闭式齿轮传动,其传动装置见下图。

2,选择电动机 (1) 选择电动机的类型 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭自扇冷式结构,电压380V ,Y 系列。 (2) 选择电动机的额定功率 ① 带式输送机的性能参数选用表1的第 6组数据,即: 表一 工作机所需功率为: kW s m N Fv w 44.51000 /7.132001000P =?== ②从电动机到工作机的传动总效率为:2 12345ηηηηηη= 其中1η、2η、3η、4η、5η分别为V 带传动、齿轮传动、滚动轴承、弹性套柱销联轴器和滚筒的效率,查取《机械基础》P 459的附录3 选取1η=0.95 、

直齿圆柱齿轮设计步骤资料

直齿圆柱齿轮设计步 骤

直齿圆柱齿轮设计 1.齿轮传动设计参数的选择 齿轮传动设计参数的选择: 1)压力角α的选择 2)小齿轮齿数Z1的选择 3)齿宽系数 d的选择 齿轮传动的许用应力 精度选择 压力角α的选择 由《机械原理》可知,增大压力角α,齿轮的齿厚及节点处的齿廓曲率半径亦皆随之增加,有利于提高齿轮传动的弯曲强度及接触强度。我国对一般用途的齿轮传动规定的压力角为α=20o。为增强航空有齿轮传动的弯曲强度及接触强度,我国航空齿轮传动标准还规定了α=25o的标准压力角。但增大压力角并不一定都对传动有利。对重合度接近2的高速齿轮传动,推荐采用齿顶高系数为1~1.2,压力角为16 o~18 o的齿轮,这样做可增加齿轮的柔性,降低噪声和动载荷。 的选择 小齿轮齿数Z 1

若保持齿轮传动的中心距α不变,增加齿数,除能增大重合度、改善传动的平稳性外,还可减小模数,降低齿高,因而减少金属切削量,节省制造费用。另外,降低齿高还能减小滑动速度,减少磨损及减小胶合的可能性。但模数小了,齿厚随之减薄,则要降低齿轮的弯曲强度。不过在一定的齿数范围内,尤其是当承载能力主要取决于齿面接触强度时,以齿数多一些为好。 闭式齿轮传动一般转速较高,为了提高传动的平稳性,减小冲击振动,以齿数多一些为好,小一些为好,小齿轮的齿数可取为z1=20~40。开式(半开式)齿轮传动,由于轮齿主要为磨损失效,为使齿轮不致过小,故小齿轮不亦选用过多的齿数,一般可取z1=17~20。 为使齿轮免于根切,对于α=20o的标准支持圆柱齿轮,应取z1≥17。 Z 2=u·z 1 。 齿宽系数φ d 的选择

圆柱齿轮加工工艺过程

圆柱齿轮加工工艺过程 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

圆柱齿轮加工工艺过程常因齿轮的结构形状、精度等级、生产批量及生产条件不同而采用不同的工艺方案。下面列出两个精度要求不同的齿轮典型工艺过程供分析比较。 一、普通精度齿轮加工工艺分析 (一)工艺过程分析 图示为一双联齿轮,材料为40Cr,精度为7-6-6级,其加工工艺过程见表1。 从表中可见,齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段:毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。

双联齿轮加工工艺过程

加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性,而这与切齿时采用的定位基准(孔和端面)的精度有着直接的关系,所以,这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准,使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外,对于齿形以外的次要表面的加工,也应尽量在这一阶段的后期加以完成。 第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮,一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段,经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮,必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度,所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。 加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理,使齿面达到规定的硬度要求。 加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的,在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形,进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度,使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面(孔和端面)进行修整,因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形,如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工,是很难达到齿轮精度的要求的。以修整

机械设计一级直齿圆柱齿轮减速器设计80195

课程设计 课程名称:机械设计课程设计 学院专业: 姓名:学号: 年级:指导教师: 2010年月日 课程设计任务书

摘要:齿轮传动是使用极为广泛和特别重要的一种机械传动形式,它可以用来在空间的任意轴之间传递运动和动力,目前齿轮传动装置正逐步向小型化,高速化,低噪声,高可靠性和硬齿面技术方向发展,齿轮传动具有传动平稳可靠,传动效率高(一般可以达到94%以上,精度较高的圆柱齿轮副可以达到99%),传递功率范围广(可以从仪表中齿轮微小功率的传动到大型动力机械几万千瓦功率的传动)速度范围广(齿轮的圆周速度可以从0.1m/s到200m/s或更高,转速可以从1r/min到20000r/min或更高),结构紧凑,维护方便等优点。因此,它在各种机械设备和仪器仪表中被广泛使用。本文设计的就是一种典型的一级圆柱直齿轮减速器的传动装置。其中小齿轮材料为40Cr(调质),硬度约为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度约为240HBS,齿轮精度等级为8级。轴、轴承、键均选用钢质材料。 关键词:减速器、齿轮、轴、轴承、键、联轴器 目录 机械设计课程设计计算说明书 1. 一、课程设计任务书 (1)

二、摘要和关键词 (2) 2. 一、传动方案拟定 (3) 各部件选择、设计计算、校核 二、电动机选择 (3) 三、计算总传动比及分配各级的传动比 (5) 四、运动参数及动力参数计算 (6) 五、传动零件的设计计算 (7) 六、轴的设计计算 (10) 七、滚动轴承的选择及校核计算 (14) 八、键联接的选择 (15) 九、箱体设计 (15) 十、润滑和密封 (16) 十一、设计小结 (16)

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