齒輪制造的優化

何文強 馮璇璇 袁繼薇

(山東科技大學泰山科技學院 山東 泰安 271019)

齒輪制造的優化

何文強 馮璇璇 袁繼薇

(山東科技大學泰山科技學院 山東 泰安 271019)

齒輪是指輪緣上有齒輪連續嚙合傳遞運動和動力的機械元件。齒輪在傳動中的應用很早就出現了。工業革命時期，齒輪制造得到極大發展，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械制造的發展，原有的齒輪制造精度以及使用強度已漸漸不能滿足機械使用的要求，隨著我國發展機械化程度越來越高人們對齒輪制造優化尤其關注。

材料;方法;工具;優化

一、加工方法優化

齒輪傳動是一對齒輪的輪齒相互嚙合，這就要求嚙合的一對齒輪的輪齒表面要嚙合平穩，并且能夠承受一定的載荷。要嚙合平穩，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、漸開線、圓弧線，使用較多的是漸開線。漸開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，優點是在銑床上就能獲得齒輪，缺點是為了減少刀具的數量而將齒數分段，在一段齒數內用一把刀，從齒型會帶來系統誤差。展成法是利用輪廓與被切齒輪輪廓相共軛的刀具 (或磨具)，并通過輪坯與刀具間的展成運動將齒切出，展成法切齒能用一把刀具 (或磨具)加工同一模數中不同齒數的齒輪，在齒輪加工中應用最廣，常用的有插齒、滾齒、剃齒、珩齒、磨齒。不同的加工方法會引起不同的誤差，使兩輪齒嚙不平穩，造成震動，加劇齒輪的磨損。還要注意表面的粗糙度，當摩擦副的表面粗糙度低時，由于參與剪切及犁削作用的微凸峰高度小，因而產生的磨屑尺寸也小，可能嵌藏在試件表面溝槽內，使得表面的磨損強度大為降低，甚至不出現，改善了摩擦副的磨損性能。當摩擦副表面粗糙度高時，參與剪切及犁削作用的微凸峰高度較大，產生的磨屑尺寸也較大，容易生成大尺寸硬質磨屑，或較高隆脊。隆脊在后繼輪齒的碾壓過程中折斷、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，磨損相應增大。另外，刀具加工的痕跡，在齒輪嚙合過程中，會加大磨損，易產生裂紋。影響齒輪的使用壽命。

二、材料選用優化

在齒輪的設計與制造過程中，不僅要考慮材料的性能能夠適應零件的工作條件，使零件經久耐用，而且要求材料有較好的加工工藝性能和經濟性，以便提高零件的生產率，降低成本，減少消耗。對于齒輪也一樣，如果齒輪材料選擇不當，則會出現零件過早損傷，甚至失效。因此合理地選擇和使用齒輪的金屬材料是一項十分重要的工作。制造齒輪的常用材料主要有:調質鋼、滲碳鋼、鑄鋼、合金鑄鋼、灰鑄鐵和球墨鑄鐵。齒輪鋼是對可用于加工制造齒輪的鋼材的統稱。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過熱處理之后都具備良好的強度、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、加工工具優化

齒向誤差是指在分度圓柱面上，齒寬部分范圍內，包容實際齒線且距離為最小的兩條設計齒線之間的端面距離。它直接影響齒輪的接觸精度，是齒輪的重要檢驗項目之一。齒向誤差產生的原因是多方面的，其中即有機床工作精度的影響，又有機床刀具與刀具安裝誤差、工件與工件安裝誤差，以及切削過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機床的精度，必要時拆卸刀具，檢查導軌滑動面對不平行度，如超差要修刮，以創造良好的導向精度條件。提高齒坯的精度，保證在允許的范圍內。正確控制走刀絲杠間隙，防止走刀竄動。合理地選擇掛輪齒數。機床提高刀具的安裝角精度，保證刀具的精度。對于綜合誤差的影響，可以采用改變切削速度，或改變工件安裝方式加以解決。齒輪加工過程的齒向誤差產生的原因比較復雜，有時可能是一種原因，有時可能是多種原因，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械將誤差控制在最小范圍內，這樣就可在一定程度上消除齒向誤差的超差，從而提高產品的合格率和使用壽命。

四、結語

通過對齒輪制造方法以及材料選用和齒輪制造工具的優化分析，總結出經驗并在生產實踐中加以實施、能保證齒輪軸加工質量和加工效率的方法，對保證齒輪軸的加工質量及壽命有著重要意義，同時對同類產品的加工具備借鑒意義。

［1］車謙福.齒輪故障分析.寧夏機械，2008，(3).

［2］韓廣彥.齒輪的診斷.西安科技，2003，(4).

［3］徐愛蕓.淺談如何選擇齒輪的材料.吉林教育，2010，(4).

何文強 (1995－)，男，漢族，山東濟南，本科在讀，山東科技大學泰山科技學院學生，研究方向:機械電子工程;馮璇璇(1997－)，男，漢，山東菏澤，專科在讀，山東科技大學泰山科技學院學生，研究方向:電自動化;袁繼薇 (1997－)，女，漢族，山東菏澤，專科在讀，山東科技大學泰山科技學院學生，研究方向:電自動化。