齿轮制造的优化

何文强 冯璇璇 袁继薇

(山东科技大学泰山科技学院 山东 泰安 271019)

齿轮制造的优化

何文强 冯璇璇 袁继薇

(山东科技大学泰山科技学院 山东 泰安 271019)

齿轮是指轮缘上有齿轮连续啮合传递运动和动力的机械元件。齿轮在传动中的应用很早就出现了。工业革命时期，齿轮制造得到极大发展，齿轮的承载能力和效率都有较大提高，但伴随着大功率及高精机械制造的发展，原有的齿轮制造精度以及使用强度已渐渐不能满足机械使用的要求，随着我国发展机械化程度越来越高人们对齿轮制造优化尤其关注。

材料;方法;工具;优化

一、加工方法优化

齿轮传动是一对齿轮的轮齿相互啮合，这就要求啮合的一对齿轮的轮齿表面要啮合平稳，并且能够承受一定的载荷。要啮合平稳，轮齿表面的曲线就要加工得好，轮齿表面的曲线一般有摆线、渐开线、圆弧线，使用较多的是渐开线。渐开线加工的方法一般有两种成形法和展成法。成型法就是直接使用齿轮成型铣刀将齿谷铣出，优点是在铣床上就能获得齿轮，缺点是为了减少刀具的数量而将齿数分段，在一段齿数内用一把刀，从齿型会带来系统误差。展成法是利用轮廓与被切齿轮轮廓相共轭的刀具 (或磨具)，并通过轮坯与刀具间的展成运动将齿切出，展成法切齿能用一把刀具 (或磨具)加工同一模数中不同齿数的齿轮，在齿轮加工中应用最广，常用的有插齿、滚齿、剃齿、珩齿、磨齿。不同的加工方法会引起不同的误差，使两轮齿啮不平稳，造成震动，加剧齿轮的磨损。还要注意表面的粗糙度，当摩擦副的表面粗糙度低时，由于参与剪切及犁削作用的微凸峰高度小，因而产生的磨屑尺寸也小，可能嵌藏在试件表面沟槽内，使得表面的磨损强度大为降低，甚至不出现，改善了摩擦副的磨损性能。当摩擦副表面粗糙度高时，参与剪切及犁削作用的微凸峰高度较大，产生的磨屑尺寸也较大，容易生成大尺寸硬质磨屑，或较高隆脊。隆脊在后继轮齿的碾压过程中折断、脱落形成磨屑，随着大尺寸磨屑的生成增多，摩擦副表面的磨损加剧，粗糙度增高，磨损相应增大。另外，刀具加工的痕迹，在齿轮啮合过程中，会加大磨损，易产生裂纹。影响齿轮的使用寿命。

二、材料选用优化

在齿轮的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。对于齿轮也一样，如果齿轮材料选择不当，则会出现零件过早损伤，甚至失效。因此合理地选择和使用齿轮的金属材料是一项十分重要的工作。制造齿轮的常用材料主要有:调质钢、渗碳钢、铸钢、合金铸钢、灰铸铁和球墨铸铁。齿轮钢是对可用于加工制造齿轮的钢材的统称。一般有低碳钢如20#钢，低碳合金钢如:20Cr、20CrMnTi等，中碳钢:35#钢、45#钢等，中碳合金钢:40Cr、42CrMo、35CrMo等。这类钢材通常按照使用要求经过热处理之后都具备良好的强度、硬度、和韧性，或者是表面耐磨而心部有良好的韧性耐冲击。

三、加工工具优化

齿向误差是指在分度圆柱面上，齿宽部分范围内，包容实际齿线且距离为最小的两条设计齿线之间的端面距离。它直接影响齿轮的接触精度，是齿轮的重要检验项目之一。齿向误差产生的原因是多方面的，其中即有机床工作精度的影响，又有机床刀具与刀具安装误差、工件与工件安装误差，以及切削过程中弹性变形造成的影响。齿向误差的消除方法重新检查这台机床的精度，必要时拆卸刀具，检查导轨滑动面对不平行度，如超差要修刮，以创造良好的导向精度条件。提高齿坯的精度，保证在允许的范围内。正确控制走刀丝杠间隙，防止走刀窜动。合理地选择挂轮齿数。机床提高刀具的安装角精度，保证刀具的精度。对于综合误差的影响，可以采用改变切削速度，或改变工件安装方式加以解决。齿轮加工过程的齿向误差产生的原因比较复杂，有时可能是一种原因，有时可能是多种原因，并且各种原因影响的程度又各不相同，所以，要想彻底消除齿轮的齿向误差，就必须多方注意，在加工尽量使用精度高的机械将误差控制在最小范围内，这样就可在一定程度上消除齿向误差的超差，从而提高产品的合格率和使用寿命。

四、结语

通过对齿轮制造方法以及材料选用和齿轮制造工具的优化分析，总结出经验并在生产实践中加以实施、能保证齿轮轴加工质量和加工效率的方法，对保证齿轮轴的加工质量及寿命有着重要意义，同时对同类产品的加工具备借鉴意义。

［1］车谦福.齿轮故障分析.宁夏机械，2008，(3).

［2］韩广彦.齿轮的诊断.西安科技，2003，(4).

［3］徐爱芸.浅谈如何选择齿轮的材料.吉林教育，2010，(4).

何文强 (1995－)，男，汉族，山东济南，本科在读，山东科技大学泰山科技学院学生，研究方向:机械电子工程;冯璇璇(1997－)，男，汉，山东菏泽，专科在读，山东科技大学泰山科技学院学生，研究方向:电自动化;袁继薇 (1997－)，女，汉族，山东菏泽，专科在读，山东科技大学泰山科技学院学生，研究方向:电自动化。