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齒輪

齒輪加工和裝配時嚙合沖擊性

一對齒輪加工完成時，齒輪在嚙合過程中，由于輪齒受力后必將產生一定程度的彈性變形，故每當一只輪齒嚙合上時，原來嚙合的輪齒的載荷就會相對減少，它們就會立即向著載荷位置恢復變形，從而給齒輪體一個切向加速度，再加上原有嚙合輪齒在受載下的彎曲變形和齒輪制造誤差，使輪齒從嚙入到嚙出的整個過程中不能得到理論齒廓的平滑接觸而發(fā)生碰撞，形成所謂的嚙合沖擊力，齒輪在這種激勵作用下，也將激發(fā)起齒輪的圓周振動，徑向振動，軸向振動，從而產生出噪聲并通過空氣及固體媒介傳播出去，因而齒輪嚙合過程中所產生的接線沖擊力和嚙合沖擊力使一對傳動齒輪產生的振動，稱為輻射出噪聲的主要原因。20世紀50年代前，齒輪多用碳鋼，60年代改用合金鋼，而70年代多用表面硬化鋼。

      在描述產生齒輪振動和噪聲的機理時，可以把齒輪視為一個彈簧-質量塊振動系統(tǒng)，把輪齒視為彈簧，而把齒輪提當作質量，節(jié)線沖擊力和嚙合沖擊力可視為外力，從而導致齒輪產生圓周方向的振動，又通過軸系，軸承誘使齒輪產生徑向和軸向振動，這三個方向的振動通過軸，軸承及軸承座傳至齒輪箱，引起箱壁振動，甚至誘發(fā)整個裝置產生振動，輻射到空氣中成為齒輪箱噪聲。電主軸及力矩電動機具有回轉精度高、無反向間隙和不用維修等優(yōu)點。

    大齒輪的毛坯件主要是鍛件、棒料或鑄件，其中鍛件使用較多。對毛坯件首先進行正火處理，改善其切削加工型，便于切削；然后進行粗加工，按照大齒輪設計要求，先將毛坯加工成大致形狀，保留較多余量。再進行半精加工，車、滾、插齒，使大齒輪基本成型；之后對大齒輪進行熱處理，改善大齒輪的力學性能，按照使用要求和所用材料的不同，有調質、滲碳淬火、齒面高頻感應加熱淬火等；齒條分為斜齒齒條和直齒齒條兩種，分別和斜齒圓柱齒輪和直齒圓柱齒輪兩種齒輪相互配合使用，齒條的齒廓為直線而不是漸開線，相當于一個無窮大的圓柱齒輪一樣。然后對齒輪進行精加工，精修基準、精加工齒形。

    1、正火：鍛造毛坯之后部分工廠會選擇正火，也有公司選擇退火，正火和退火的目的都是為了使晶粒細化和碳化物分布均勻化，去除材料的內應力，但由于正火冷卻速度比退火冷卻速度稍快，因而正火組織要比退火組織更細一些，其機械性能也有所提高。另外，正火爐外冷卻不占用設備，生產率較高，因此生產中盡可能采用正火來代替退火。采用等溫正火使產品質量穩(wěn)定可靠。20CrNiH等可以采用滲碳淬火，如38CrMnAl則可以用氮化工藝達到較高的硬度，一些特殊的材料要用特殊的熱處理方法。

    2、粗車加工：粗加工齒輪外圓，端面，可選擇普通車床和數控車床，由于粗車之后還有對工件進行熱處理，所以一般會留有3-5毫米的余量，方便之后的精車加工到zhi定尺寸。

    3、精車加工：精加工齒輪外圓，端面，將尺寸加工到圖紙規(guī)定的尺寸要求，如后續(xù)還需要磨削，那么需留0.2-0.3毫米的余量，以方便磨削獲得更高的精度要求。

    4、調質熱處理：由于大齒輪的工作條件不同，熱處理出來的表面硬度也不同，但大齒輪經過淬火后的硬度一般都在HRC45以上，例如：汽車齒輪由于受力較大,受沖擊較頻繁的原因常采用20CrMnTi鋼作為齒輪材料，20CrMnTi鋼具有較高的力學性能，經過淬火后表面硬度可達HRC58～62,心部硬度HRC30～45，以提高耐磨性和疲勞抗力。塑料齒輪因其質量輕、成本低、惰性好等優(yōu)點在很多領域已經逐步替代了金屬齒輪。

    5、制齒：常采用插齒機或者滾齒機加工齒面，雖然調整維護方便，但如果大批量生產就會出現效率低的問題，之后隨著涂層技術的發(fā)展，滾刀、插刀刃磨后的再次涂鍍非常方便地進行，經過涂鍍的刀具能夠明顯地提高使用壽命，一般能提高百分之九十以上，有效地減少了換刀次數和刃磨時間，效益顯著。齒條加工的方法有很多種，每一種都是根據材料以及對齒條精度的要求不一樣才選擇正確的加工方式。

　　我們通常所說的調質指的是淬火和高溫回火的綜合熱處理工藝，調質可以使鋼的性能，材質得到很大程度的調整，具有良好的綜合機械性能，調質處理后得到回火索氏體。我們在調質大齒輪的時候容易產生心部組織不良及淬裂的現象，調質大齒輪時有些問題我們需要格外注意。塑料齒輪比金屬齒輪輕、惰性好，可用在金屬齒輪易腐蝕、退化的環(huán)境中，例如水表和化學設備的控制。

　　1.淬火時，加熱溫度依鋼的成分而定，淬火介質則根據鋼淬透性和鋼件尺寸選擇。鋼淬火后內應力大，很脆，要進行回火，以便消除應力，增加韌性，調整強度。為了防止淬裂，我們應該采取減小淬火應力的措施。淬火介質盡量選用水淬。

　　2.對某些合金調質鋼的高溫回火，要注意防止出現回火脆性，以保證鋼的使用性能?；鼗鹗鞘拐{質鋼力學性能定型化的重要工序。各種鋼力學性能隨回火溫度變化的曲線，又稱為鋼的回火曲線，可以作為選擇回火溫度的依據。對回火脆性min感的齒輪材質，回火時要油冷并且增加一次消除應力的回火。齒條加工的方式主要是有兩種，針對一些精度比較高的、硬度非常大的齒條進行加工，包括對材料進行熱處理、加工齒形等，采用的是兩次線切割齒形以及兩次齒形熱處理的方式。

　　什么是齒輪模數

　　齒輪是一種傳遞動能的機械部件。通常利用兩個以上的輪子相互咬合。在機械傳動中占有重要地位。例如變換轉動的速度，以變換單位時間的轉動次數。所以互相咬合---嚙合的一對齒輪的齒數不一樣。可是互相嚙合要求互相的縫隙是一樣，齒的間隙和齒的厚度應該一致，才能夠發(fā)揮機械效率。描述這個間隙和齒厚的參數就是模數的含義。在英美也有使用徑節(jié)pitch的。他們之間是倒數關系。具體計算就要查閱手冊。一般正齒輪簡單，斜齒輪、內齒輪和變位齒輪就比較復雜。包括壓力角和齒面計算。在進門以后慢慢詳細，有軟件可資利用。一般計算傳動比，就簡單，數一下齒輪有多少齒牙就能夠計算了。轉動起來，模數相當于跑步的‘步距’，即邁一步有多遠的含義是一樣的。(4)齒頂高系數和頂隙系數—h*a、C*兩齒輪嚙合時，總是一個齒輪的齒頂進入另一個齒輪的齒根，為了防止熱膨脹頂死和具有儲成潤滑油的空間，要求齒根高大于齒頂高。