1、1齿轮基础知识齿轮基础知识Gear Wheel BasicsGear Wheel Basics2目目录录 一一 齿轮概述齿轮概述 二二 渐开线齿轮渐开线齿轮 三三 齿轮精度与测量齿轮精度与测量 四四 齿轮加工工艺齿轮加工工艺 五五 齿轮失效模式齿轮失效模式 六六 售后常见问题售后常见问题3一、齿轮概述一、齿轮概述1、定义、定义齿轮齿轮轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，是能互相啮合轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，是能互相啮合的有齿的机械零件。的有齿的机械零件。汉初青铜人字齿轮汉初青铜人字齿轮明代武备志中齿轮明代武备志中齿轮传动结构图传动结构图p产生产生最早的齿轮记载源于
2、最早的齿轮记载源于2400多年前的东周时代的铜铸齿轮；多年前的东周时代的铜铸齿轮；p理论化理论化在在1694年，法国学者年，法国学者PHILIPPE DE LA HIRE首先提出渐开首先提出渐开线可作为齿形曲线；线可作为齿形曲线；p发展发展18世纪工业革命时期，齿轮技术得到高速发展，专用机床与世纪工业革命时期，齿轮技术得到高速发展，专用机床与刀具的相继出现；刀具的相继出现；p现状现状齿轮行业已成为中国机械基础件中规模最大的行业。齿轮行业已成为中国机械基础件中规模最大的行业。现代齿轮现代齿轮4一、齿轮概述一、齿轮概述2、齿轮的分类、齿轮的分类齿轮可按齿轮可按齿轮外形齿轮外形、齿线形状齿线形状、轮
3、齿所在的表面轮齿所在的表面和和制造方法制造方法等分类。等分类。p齿轮外形齿轮外形圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮等圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮等直齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮锥齿轮涡轮蜗杆非圆齿轮齿条5一、齿轮概述一、齿轮概述2、齿轮的分类、齿轮的分类p齿线形状齿线形状直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮等直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮等p装置形式装置形式开式齿轮、闭式齿轮、半开式齿轮开式齿轮、闭式齿轮、半开式齿轮p制造方法制造方法铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮等铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮等直齿轮直齿轮斜齿轮斜齿轮人字齿轮人字齿轮曲线齿轮曲线齿轮铸造齿轮
4、铸造齿轮轧制齿轮轧制齿轮同步齿环同步齿环6长安使用的变速器采用的齿轮种类：长安使用的变速器采用的齿轮种类：1、手动变速器：斜齿、直齿（倒档）、曲齿（速、手动变速器：斜齿、直齿（倒档）、曲齿（速度计蜗杆副）、轴线相交（差速器锥齿轮）度计蜗杆副）、轴线相交（差速器锥齿轮）2、自变：扇形齿轮、齿条、自变：扇形齿轮、齿条3、以渐开线齿轮为主、以渐开线齿轮为主一、齿轮概述一、齿轮概述2、齿轮的分类、齿轮的分类 花键花键直齿直齿斜齿斜齿扇形齿扇形齿轴线相交齿轴线相交齿7一、齿轮概述一、齿轮概述3、齿轮的作用和要求、齿轮的作用和要求 1 1）作用：）作用：p传递动力传递动力p变速变速p变扭矩变扭矩(2(2）
5、要求：）要求：p传动平稳传动平稳p噪声低噪声低p使用寿命长使用寿命长p成本低廉成本低廉8一、齿轮概述一、齿轮概述按国内外计量单位不同，齿轮型号分为按国内外计量单位不同，齿轮型号分为公制公制和和英制英制两种。两种。p公制齿轮型号：公制齿轮型号：国内主要采用公制齿轮（国内主要采用公制齿轮（模数齿轮）模数齿轮），齿轮模数，齿轮模数=分度圆直径（分度圆直径（D）/齿数齿数（Z）;p英制齿轮型号英制齿轮型号 欧美等国主要采用的英制齿轮（欧美等国主要采用的英制齿轮（径节齿轮径节齿轮），是指每一英寸分度圆直径），是指每一英寸分度圆直径上的齿数，该值越大齿越小。径节上的齿数，该值越大齿越小。径节 DP=z/D
6、(z 齿数，齿数，D分度圆直径，英分度圆直径，英寸寸)，以径节，以径节DP单位为单位为(1/in)。它与公制的换算关系为。它与公制的换算关系为 m=25.4/DP。4、齿轮的型号、齿轮的型号91 1）优点：）优点：效率高，是机械传动最高的一种，效率效率高，是机械传动最高的一种，效率可达可达99%99%结构紧凑结构紧凑 工作可靠，使用寿命长工作可靠，使用寿命长 传动比恒定传动比恒定 2 2）缺点：）缺点：p 不宜用于传动距离过大的场合；无过载不宜用于传动距离过大的场合；无过载保护保护p 运转时有振动和噪声，会产生一定的动运转时有振动和噪声，会产生一定的动载荷载荷p 对于高精度齿轮的制造和安装较困
7、难，对于高精度齿轮的制造和安装较困难，成本高，合格率低。成本高，合格率低。一、齿轮概述一、齿轮概述5、齿轮的优缺点、齿轮的优缺点 10二、渐开线齿轮二、渐开线齿轮1、定义、定义发生线在基圆上纯滚动时发生线在基圆上纯滚动时,其上任一点的轨迹称其上任一点的轨迹称为渐开线。为渐开线。2、渐开线的性质渐开线的性质（1 1）发生线上选择的点）发生线上选择的点K K走过的弧长长度等于基走过的弧长长度等于基圆上被滚过的弧长，即圆上被滚过的弧长，即ABAB=AKAK；（2 2）渐开线上任一点的法线必切于基圆；）渐开线上任一点的法线必切于基圆；（3 3）因渐开线是从基圆开始向外展开的，故基）因渐开线是从基圆开始
8、向外展开的，故基圆以内无渐开线；圆以内无渐开线；11（4）渐开线的形状取决于基圆的大小。基）渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆越大，渐开线越平直，当基圆半径无穷大圆越大，渐开线越平直，当基圆半径无穷大时，渐开线为直线；时，渐开线为直线；（5）渐开线上各点压力角不相等。离基圆）渐开线上各点压力角不相等。离基圆越远，压力角越大。越远，压力角越大。2、渐开线的性质、渐开线的性质 二、渐开线齿轮二、渐开线齿轮12为什么工业生产中广泛应用渐开线齿轮？为什么工业生产中广泛应用渐开线齿轮？渐开线齿轮保证按固定传动比传动，且受力方向不变、传动平渐开线齿轮保证按固定传动比传动，且受力方向不变、传动平稳稳如图：如
9、图：1、取相啮合的一对渐开线上任一点接触、取相啮合的一对渐开线上任一点接触K；2、由于，渐开线上任一点的法线必切于基圆；且这一、由于，渐开线上任一点的法线必切于基圆；且这一点的瞬时速度为一定值，所以此时两个齿轮的法线为同点的瞬时速度为一定值，所以此时两个齿轮的法线为同一条直线；一条直线；3、这样的直线只有一条，即为两个基圆的内公法线、这样的直线只有一条，即为两个基圆的内公法线,也也就是说，两个齿轮的啮合轨迹为一条直线；就是说，两个齿轮的啮合轨迹为一条直线；4、因为两基圆的同侧内公切线只有一条，因此与连心、因为两基圆的同侧内公切线只有一条，因此与连心线交点只有一个，线交点只有一个，5、根据传动比
10、的定义可知：、根据传动比的定义可知：即：即：i12=1/2=02p/01p=常数常数13二、渐开线齿轮二、渐开线齿轮3、渐开线齿轮的基本参数、渐开线齿轮的基本参数（1）模数）模数:m分度圆齿距与圆周率（分度圆齿距与圆周率（）之比，即）之比，即m=p/。由于分度圆直径由于分度圆直径 d与齿距与齿距p及齿数及齿数z之间的关系为之间的关系为:d=pz，为了计算方便，便，为了计算方便，便定义了定义了 模数：模数：m=p/14二、渐开线齿轮二、渐开线齿轮3、渐开线齿轮的基本参数渐开线齿轮的基本参数 模数（模数（m=p/）是齿轮的一个重要参数，是齿轮所有几何尺寸计算的）是齿轮的一个重要参数，是齿轮所有几何
11、尺寸计算的基础。显然，模数越大，齿距越大，轮齿的尺寸也越大，其轮齿的抗弯基础。显然，模数越大，齿距越大，轮齿的尺寸也越大，其轮齿的抗弯曲能力也越高。我国已规定了齿轮模数的标准系列曲能力也越高。我国已规定了齿轮模数的标准系列(见下表）。见下表）。在设计渐开线齿轮时，必须取标准值在设计渐开线齿轮时，必须取标准值 15二、渐开线齿轮二、渐开线齿轮3、渐开线齿轮的基本参数渐开线齿轮的基本参数（2）压力角）压力角:渐开线上任一点法向压力的方向线与该点渐开线上任一点法向压力的方向线与该点速度方向线所夹锐角，称为该点的压力角。速度方向线所夹锐角，称为该点的压力角。p为设计、制造方便，我国标准规定分度圆为设计
12、、制造方便，我国标准规定分度圆上的压力角为标准压力角，其标准值为上的压力角为标准压力角，其标准值为=20。此外，在汽车、航空工业中有时。此外，在汽车、航空工业中有时还有采用还有采用=22.5，=25。cosbKKrrbrKrp如图如图,由于由于 为定值，为定值，为变值，所以压力角是变化的；为变值，所以压力角是变化的；16二、渐开线齿轮二、渐开线齿轮3、渐开线齿轮的基本参数、渐开线齿轮的基本参数（3）齿顶高系数和顶隙系数）齿顶高系数和顶隙系数p齿顶高系数，国标规定，正常齿制齿顶高系数，国标规定，正常齿制 ,短齿制短齿制 ；p顶隙系数，国标规定，正常齿制顶隙系数，国标规定，正常齿制 ,短齿制短齿制
13、 。*1ah*0.8ah*0.25c*0.3c 综上所述，综上所述，是渐开线齿轮几何尺寸计算的五个基本是渐开线齿轮几何尺寸计算的五个基本参数，其中参数，其中 均为标准值。均为标准值。*zamahc、*amahc、*aafahh mhhcm如果用模数来表示轮齿的齿顶高和齿根高，则可写为：如果用模数来表示轮齿的齿顶高和齿根高，则可写为：短齿制齿轮主要用于汽车、坦克、拖拉机、电力机车等。短齿制齿轮主要用于汽车、坦克、拖拉机、电力机车等。（4）齿数）齿数:zp最小齿数：最小齿数：Zmin=2h*a/sin2,避免跟切现象。避免跟切现象。17二、渐开线齿轮二、渐开线齿轮4、渐开线齿轮的啮合原理渐开线齿轮
14、的啮合原理1）渐开线齿廓啮合的基本定律：）渐开线齿廓啮合的基本定律：根据渐开线的特性，一对渐开线齿廓不论何根据渐开线的特性，一对渐开线齿廓不论何处啮合，两齿轮的传动比恒定不变。处啮合，两齿轮的传动比恒定不变。即：即：i12=1/2 =O2P/O1P=r2/r1 2）中心距变动不影响传动比）中心距变动不影响传动比 3）啮合线是节点的基圆内公切线）啮合线是节点的基圆内公切线因为啮合线是直线，不论齿廓在何处啮合，因为啮合线是直线，不论齿廓在何处啮合，作用力总沿啮合线方向不变，所以渐开线齿作用力总沿啮合线方向不变，所以渐开线齿轮传动平稳轮传动平稳18二、渐开线齿轮二、渐开线齿轮4、渐开线齿轮的啮合原理
15、渐开线齿轮的啮合原理4）渐开线齿轮的正确啮合条件：）渐开线齿轮的正确啮合条件：m1=m2，1=2即：即：模数相等；模数相等；分度圆压力角相等分度圆压力角相等5）重合度：）重合度：=实际啮合线长实际啮合线长/法向齿距法向齿距 表示同时接触的轮齿对数，理论上必须使表示同时接触的轮齿对数，理论上必须使1，重合度的大小是齿轮重合度的大小是齿轮承载能力承载能力高低和高低和平稳性平稳性好好坏的一个重要指标。坏的一个重要指标。19（1）螺旋角）螺旋角：齿线与齿轮轴线所夹的锐角；：齿线与齿轮轴线所夹的锐角；5、渐开线斜齿轮基本知识、渐开线斜齿轮基本知识二、渐开线齿轮二、渐开线齿轮EA14轿中间轴齿轮轿中间轴齿
16、轮（2）正确啮合条件：模数和压力角相等；螺旋角）正确啮合条件：模数和压力角相等；螺旋角 （）相等而方向相反；）相等而方向相反；（3）优点：）优点：p 传动平稳，传动平稳，两两轮齿廓由点开始接触，接触线由短变长，再变短，直到轮齿廓由点开始接触，接触线由短变长，再变短，直到点接触，再脱离啮合点接触，再脱离啮合；p 重合度重合度大，承载能力强；大，承载能力强；（3）缺点缺点：传动中会产生轴向力，轴向力随传动中会产生轴向力，轴向力随增加而增加，一般取增加而增加，一般取=1230 20112dTttanFntancostFFnFrFtFfFaFnFrFtFfbtnncoscosFF承载能力承载能力轴向力
17、轴向力bFaan二、渐开线齿轮二、渐开线齿轮5、受力分析受力分析 21为什么微车变速器噪音大却啸叫较少为什么微车变速器噪音大却啸叫较少?齿侧间隙的大小取决于齿厚和齿轮副中心距大小。齿侧间隙的大小取决于齿厚和齿轮副中心距大小。齿侧间隙：齿侧间隙：装配好的齿轮副，当一个齿轮固定时装配好的齿轮副，当一个齿轮固定时另一个齿轮的圆周晃动量，以分度圆上弧另一个齿轮的圆周晃动量，以分度圆上弧长计。齿侧间隙是齿轮设计的重要参数之长计。齿侧间隙是齿轮设计的重要参数之一，直接影响齿轮啮合的噪音。一，直接影响齿轮啮合的噪音。p微车的齿侧间隙为微车的齿侧间隙为0.1mm0.12mm 齿侧间隙越大，运行时冲击震动越大，
18、齿侧间隙越大，运行时冲击震动越大，所以噪音大；所以噪音大；p轿车的齿侧间隙为轿车的齿侧间隙为0.060.08mm 齿侧间隙越小，齿面摩擦挤压的几率更齿侧间隙越小，齿面摩擦挤压的几率更大，所以有啸叫声。大，所以有啸叫声。22变速器齿轮设计思路：变速器齿轮设计思路：确定发动机最大扭矩确定发动机最大扭矩变速器轴径变速器轴径（箱体大小）（箱体大小）初选中心距初选中心距齿轮参数（模数、齿数、齿轮参数（模数、齿数、速比、侧隙等）速比、侧隙等）反算中反算中心距心距齿轮变位，配凑中心距齿轮变位，配凑中心距齿轮修形、热处理等齿轮修形、热处理等23三、齿轮精度与测量三、齿轮精度与测量1、齿轮精度、齿轮精度GB10
19、095-88将齿轮精度分为三个公差组：将齿轮精度分为三个公差组：第第公差组公差组 周节误差周节误差Fp，反映，反映运动精度，即运动的准确性运动精度，即运动的准确性 第第公差组公差组 齿形误差齿形误差ff，反映，反映工作平稳性精度工作平稳性精度 第第公差组公差组 齿向误差齿向误差F，反映，反映接触精度，载荷分布的均匀性接触精度，载荷分布的均匀性 每个公差组有每个公差组有13个等级，个等级，0级最高，级最高，12级最低，常用级最低，常用69级，且三个级，且三个公差组可取不同等级。公差组可取不同等级。齿厚下偏差代号齿厚下偏差代号 精度标注示例：精度标注示例：887FL 齿厚上偏差代号齿厚上偏差代号
20、若若3项精度相同，则记为：项精度相同，则记为：8FL 242 2、常见机械中齿轮精度常见机械中齿轮精度 三、齿轮精度与测量三、齿轮精度与测量253、影响齿轮精度的主要参数、影响齿轮精度的主要参数p齿圈径向跳动公差Fr，齿距累积公差Fp齿轮传递运动准确性；p齿形公差 ff齿轮传动平稳性p齿向公差 F齿面载荷分布均匀性p齿侧间隙传动噪音三、齿轮精度与测量三、齿轮精度与测量10%T10%TT齿形齿形齿向齿向264、齿轮精度测量、齿轮精度测量p：齿圈径向跳动公差：齿圈径向跳动公差Fr、齿距累积公差、齿距累积公差Fp、齿形公差、齿形公差 ff、齿向公差、齿向公差 F：齿轮综合检测仪（齿轮综合检测仪（MM
21、量仪）量仪）1、型号：、型号：M&M3515 最大工件外径：最大工件外径：350mm 顶尖间距：顶尖间距：25500mm 螺旋角范围：螺旋角范围：090度度 模数范围：模数范围：0.218mm2、检测精度、检测精度 检测精度和重复精度均检测精度和重复精度均1m，可进行二级齿轮精度的检测。可进行二级齿轮精度的检测。三、齿轮精度与测量三、齿轮精度与测量27块规块规量棒量棒+=内花键跨棒距内花键跨棒距公法线千分尺测量同步器齿毂公法线千分尺测量同步器齿毂三、齿轮精度与测量三、齿轮精度与测量4、齿轮精度测量、齿轮精度测量p：内花键跨棒距：内花键跨棒距Me、齿距、齿距28三、齿轮精度与测量三、齿轮精度与测
22、量4、齿轮精度测量、齿轮精度测量p：齿圈锥面跳动：齿圈锥面跳动齿轮跳动仪齿轮跳动仪百分表百分表+=齿轮锥面跳动齿轮锥面跳动29三、齿轮精度与测量三、齿轮精度与测量4、齿轮精度测量、齿轮精度测量p：齿轮高度、啮合：齿轮高度、啮合高度尺检测轴向尺寸高度尺检测轴向尺寸齿轮啮合仪齿轮啮合仪30三、齿轮精度与测量三、齿轮精度与测量4、齿轮精度测量、齿轮精度测量p：内径：内径 利用螺旋副原理，通过旋转塔形阿基米德螺旋体或移动锥体使三个测利用螺旋副原理，通过旋转塔形阿基米德螺旋体或移动锥体使三个测量爪作径向位移，使其与被测内孔接触，对内孔尺寸进行读数的内径千量爪作径向位移，使其与被测内孔接触，对内孔尺寸进行
23、读数的内径千分尺。分尺。三爪内测千分尺三爪内测千分尺31三、齿轮精度与测量三、齿轮精度与测量4、齿轮精度测量、齿轮精度测量p：模数：模数m齿轮千分尺测量模数齿轮千分尺测量模数m321、精度：、精度：分辨率分辨率0.03um 转台回转精度转台回转精度0.04um 立柱平行度精度立柱平行度精度1um/500mm2、测量原理及功能、测量原理及功能 圆度仪是以精密回转中心线为回转测量圆度仪是以精密回转中心线为回转测量基准，精密直线导轨为直线测量基准，通基准，精密直线导轨为直线测量基准，通过位于直线运动导轨上的位移传感器，测过位于直线运动导轨上的位移传感器，测量圆柱体表面若干截面在不同转角位置上量圆柱体
24、表面若干截面在不同转角位置上的实际轮廓至回转中心线半径的变化量。的实际轮廓至回转中心线半径的变化量。3、作用：、作用：可测量圆度、柱度、同轴度同心度、直可测量圆度、柱度、同轴度同心度、直线度、平行度、垂直度、跳动等参数。线度、平行度、垂直度、跳动等参数。三、齿轮精度与测量三、齿轮精度与测量4、齿轮精度测量、齿轮精度测量p：圆柱度测量仪：圆柱度测量仪331、结构：、结构：轮廓仪由測针、传感器、驱动装置、电箱及数据轮廓仪由測针、传感器、驱动装置、电箱及数据处理器组成处理器组成2、工作原理：、工作原理：由測针在驱动装置的作用下沿被测工件表面作由測针在驱动装置的作用下沿被测工件表面作匀速直线运动，扫描
25、工件表面的轮廓并将这些若匀速直线运动，扫描工件表面的轮廓并将这些若干个数据由传感器记录传给数据处理器处理，通干个数据由传感器记录传给数据处理器处理，通过处理软件将相关点连接成直线或圆弧，然后计过处理软件将相关点连接成直线或圆弧，然后计算出相关要素的相互关系及尺寸。算出相关要素的相互关系及尺寸。3、作用：测、作用：测量某些难以测量到的零件表面，如量某些难以测量到的零件表面，如孔、槽等的表面粗糙度等孔、槽等的表面粗糙度等三、齿轮精度与测量三、齿轮精度与测量4、齿轮精度测量、齿轮精度测量p：轮廓仪：轮廓仪341、结构：、结构：由基座、立柱、测量显微镜、可移动的由基座、立柱、测量显微镜、可移动的X、Y
26、两个轴、玻璃平板及带分度头的顶针架、照两个轴、玻璃平板及带分度头的顶针架、照射光源等组成。射光源等组成。2、测量原理：、测量原理：通过照射光源，在零件表面形成清晰的轮通过照射光源，在零件表面形成清晰的轮廓影像，再通过测量显微镜进行精确瞄准，廓影像，再通过测量显微镜进行精确瞄准，通过通过 X、Y两个轴的相互移动距离，找出关联两个轴的相互移动距离，找出关联的尺寸大小。的尺寸大小。X、Y两个轴的刻度值是两个轴的刻度值是0.001mm，测量的，测量的不确定度在不确定度在0.003mm。3、用途：、用途：可以测量可以测量200mm范围内各种工件的长度尺范围内各种工件的长度尺寸及几何形状，如平面零件、圆柱
27、、圆锥、寸及几何形状，如平面零件、圆柱、圆锥、螺纹的角度、大小、长短等各种参数。螺纹的角度、大小、长短等各种参数。三、齿轮精度与测量三、齿轮精度与测量4、齿轮精度测量、齿轮精度测量p：万能工具显微镜：万能工具显微镜35 齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：齿面硬、芯部韧的抗胶合能力，即要求：齿面硬、芯部韧 。金属材料 45钢钢中碳合金钢中碳合金钢铸钢铸钢 低碳合金钢低碳合金钢最常用，经济、货源充足最常用，经济、货源充足铸铁铸铁 35SiMn、40MnB、40Cr等等20Cr、2
28、0CrMnTi等等ZG310-570、ZG340-640等等HT350、QT600-3等等塑料塑料锻钢锻钢 如何选材？如何选材？条件非金属非金属材料材料 1、齿轮材料齿轮材料 青山变速器齿轮材料：青山变速器齿轮材料：20CrMnTi、20CrMo四、齿轮加工四、齿轮加工361、齿轮材料齿轮材料20CrMnTi、20CrMnTiHp铬（铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性提高强度、硬度和耐磨性，但，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热
29、钢的重要合金元素。耐热钢的重要合金元素。p锰（锰（Mn）：是一种弱）：是一种弱脱氧剂脱氧剂。适量的锰可有效提高钢材强度，消除硫、氧。适量的锰可有效提高钢材强度，消除硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能，并改善钢材的冷脆倾向，同时不对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能，并改善钢材的冷脆倾向，同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。显著降低钢材的塑性、冲击韧性。p钛（钛（Ti）是钢中强）是钢中强脱氧剂脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。四、齿轮加工四、齿轮加工37四、齿轮加工
30、四、齿轮加工2、齿轮结构、齿轮结构顶圆直径顶圆直径d500mm时，一般采用锻造齿轮时，一般采用锻造齿轮 顶圆直径顶圆直径d大于大于500mm时，一般采用铸造齿轮时，一般采用铸造齿轮齿轮轴齿轮轴实体式圆柱齿轮实体式圆柱齿轮腹板式圆柱齿轮腹板式圆柱齿轮轮辐式圆柱齿轮轮辐式圆柱齿轮38四、齿轮加工四、齿轮加工3、齿轮轴加工工艺齿轮轴加工工艺 39四、齿轮加工四、齿轮加工4、各个加工环节的重点、各个加工环节的重点（1）齿胚锻造）齿胚锻造铸钢锭铸钢锭加热加热锻造锻造正火正火正火工艺：正火工艺：40四、齿轮加工四、齿轮加工4、各个加工环节的重点、各个加工环节的重点（2）平面钻中心孔）平面钻中心孔1）轴类零
31、件中心孔是后续各工序加工的定位基准；）轴类零件中心孔是后续各工序加工的定位基准；2）主要控制要点：中心孔深度、表面粗糙度、中心孔锥度、两端同心度。）主要控制要点：中心孔深度、表面粗糙度、中心孔锥度、两端同心度。（3）精车齿胚）精车齿胚1）典型的轴类零件的车削加工；）典型的轴类零件的车削加工；2）主要控制的尺寸：）主要控制的尺寸：a.径向尺寸（直径）径向尺寸（直径）b.轴向尺寸轴向尺寸c.外圆及端面跳动外圆及端面跳动d.表面粗糙度表面粗糙度41四、齿轮加工四、齿轮加工4、各个加工环节的重点、各个加工环节的重点（4）滚齿）滚齿1）加工原理：滚刀连续转动时就相于一根无限长齿条沿刀具轴向连）加工原理：
32、滚刀连续转动时就相于一根无限长齿条沿刀具轴向连续移动。齿轮滚刀按给定切续移动。齿轮滚刀按给定切 削速度作旋转运动时，工件则按齿削速度作旋转运动时，工件则按齿轮齿条啮合关系传动齿坏上切出齿槽，形成渐开线齿面轮齿条啮合关系传动齿坏上切出齿槽，形成渐开线齿面;2）工装：滚刀、滚齿夹具）工装：滚刀、滚齿夹具;3）主要控制参数及精度）主要控制参数及精度M值（齿厚）值（齿厚）齿根圆直径齿根圆直径滚齿是齿形加工中生产效率较高滚齿是齿形加工中生产效率较高、精度较高、应用最广泛的一种加工、精度较高、应用最广泛的一种加工方法。是展成法的一种；一般用于齿方法。是展成法的一种；一般用于齿轮的粗加工和精加工；能加工直齿
33、、斜齿圆柱齿轮、直齿锥齿轮。轮的粗加工和精加工；能加工直齿、斜齿圆柱齿轮、直齿锥齿轮。42四、齿轮加工四、齿轮加工4、各个加工环节的重点、各个加工环节的重点（5）插齿）插齿插齿是常用的齿形加工方法，用来粗、精加工内、外圆柱齿轮。插齿插齿是常用的齿形加工方法，用来粗、精加工内、外圆柱齿轮。插齿加工的齿面粗糙度比滚齿高，但齿距累计误差较大，且效率比滚齿低。加工的齿面粗糙度比滚齿高，但齿距累计误差较大，且效率比滚齿低。1）加工原理：是基于平行轴圆柱齿轮啮原理，插齿刀是一个在端面磨成）加工原理：是基于平行轴圆柱齿轮啮原理，插齿刀是一个在端面磨成锥面的锥度齿轮锥面的锥度齿轮 2）工装：插齿刀、插齿夹具）
34、工装：插齿刀、插齿夹具3）主要控制参数及精度）主要控制参数及精度M值（齿厚）值（齿厚）齿根圆直径齿根圆直径43四、齿轮加工四、齿轮加工4、各个加工环节的重点、各个加工环节的重点（6）剃齿）剃齿剃齿是一种高效齿轮精加工方法，用于热前加工；相对于磨齿剃齿是一种高效齿轮精加工方法，用于热前加工；相对于磨齿,剃齿剃齿具有效率高、成本低、齿面无烧伤和裂纹等优点；剃齿精度可达具有效率高、成本低、齿面无烧伤和裂纹等优点；剃齿精度可达5级。级。1）加工原理：是基于交错轴圆柱齿轮啮合原理，非强制性啮合特点，）加工原理：是基于交错轴圆柱齿轮啮合原理，非强制性啮合特点，2）主要控制参数：）主要控制参数：M值（齿厚）
35、值（齿厚）齿轮精度及影响因素：齿轮精度及影响因素：a.滚（插）齿精度；滚（插）齿精度；b.剃齿刀精度过低，剃齿刀精度过低，c.齿形、齿向修形不合理齿形、齿向修形不合理d.刀架滑台及顶尖精度差。刀架滑台及顶尖精度差。44碟形砂轮磨齿碟形砂轮磨齿成形砂轮磨齿成形砂轮磨齿四、齿轮加工四、齿轮加工4、各个加工环节的重点、各个加工环节的重点（7）磨齿）磨齿利用砂轮作为磨具对轮齿进行磨削加工。主要用于消除热处理后变形利用砂轮作为磨具对轮齿进行磨削加工。主要用于消除热处理后变形的提高精度，磨削后齿的精度可达的提高精度，磨削后齿的精度可达36级。级。1）加工原理：是基于交错轴圆柱齿轮啮合原理，非强制性啮合特点
36、，）加工原理：是基于交错轴圆柱齿轮啮合原理，非强制性啮合特点，2）磨齿的主要问题是成本高、效率低。）磨齿的主要问题是成本高、效率低。45四、齿轮加工四、齿轮加工4、各个加工环节的重点、各个加工环节的重点（8）花键轧齿）花键轧齿花键轴是机械传动一种，主要作用为传递机械扭矩，在轴的外表有纵花键轴是机械传动一种，主要作用为传递机械扭矩，在轴的外表有纵向的键槽，套在轴上的旋转件也有对应的键槽，可保持跟轴同步旋转。向的键槽，套在轴上的旋转件也有对应的键槽，可保持跟轴同步旋转。加工方法：加工方法：p滚切：按展成法加工，生产率和精度均高，适用于批量生产；滚切：按展成法加工，生产率和精度均高，适用于批量生产；
37、p铣削：逐齿铣，生产率和精度都较低，适用于单件小批量生产；铣削：逐齿铣，生产率和精度都较低，适用于单件小批量生产；p冷轧：在压力作用下使工件塑性变形，精度介于滚切和铣削之间，适用冷轧：在压力作用下使工件塑性变形，精度介于滚切和铣削之间，适用于批量生产于批量生产46四、齿轮加工四、齿轮加工4、各个加工环节的重点、各个加工环节的重点（9）较直）较直校直：就是将热处理过程中产生的弯曲校正。分手工校直和设备自动校直，校直：就是将热处理过程中产生的弯曲校正。分手工校直和设备自动校直，我们公司一般采用自动校直。我们公司一般采用自动校直。要点：要点：1）校直点的选择、）校直点的选择、2）拒校点的设置、）拒校
38、点的设置、3）校直点跳动值的确定）校直点跳动值的确定47四、齿轮加工四、齿轮加工5、常用齿轮加工、常用齿轮加工1 1）滚（插）齿）滚（插）齿剃齿剃齿热处理；热处理；2 2）滚（插）齿）滚（插）齿剃齿剃齿热处理热处理珩齿；珩齿；3 3）滚（插）齿）滚（插）齿热处理热处理磨齿；磨齿；3 3）滚齿）滚齿热处理热处理硬齿面滚（刮）齿硬齿面滚（刮）齿珩齿；珩齿；4 4）滚齿）滚齿挤齿挤齿热处理热处理青山变速器齿轮主要采用滚青山变速器齿轮主要采用滚-剃，滚剃，滚-磨加工工艺磨加工工艺48四、齿轮加工四、齿轮加工6、齿轮修形、齿轮修形齿轮非对称布置、轴的变形齿轮非对称布置、轴的变形 载荷集中载荷集中p 轴的
39、弯曲变形：轴的弯曲变形：齿轮随之偏斜，引起偏载，不对称布置时，靠近轴齿轮随之偏斜，引起偏载，不对称布置时，靠近轴承一侧受载大承一侧受载大p轴的扭转变形：轴的扭转变形：靠近转矩输入端的齿侧变形大，故受载大靠近转矩输入端的齿侧变形大，故受载大p轴的弯曲、扭转变形的综合影响：轴的弯曲、扭转变形的综合影响：若齿轮靠近转矩输入端布置，偏载若齿轮靠近转矩输入端布置，偏载严重；若齿轮远离转矩输入端布置，严重；若齿轮远离转矩输入端布置，偏载减小偏载减小49四、齿轮加工四、齿轮加工6、齿轮修形、齿轮修形为了改善传动性能，对齿廓顶部或根部局部渐开线做些改变，这种为了改善传动性能，对齿廓顶部或根部局部渐开线做些改变
40、，这种齿轮叫做修形齿轮齿轮叫做修形齿轮齿轮修形主要包括：齿轮修形主要包括：p齿向修形齿向修形保证齿轮的强度和传动的平稳性保证齿轮的强度和传动的平稳性p齿高（齿形）修形齿高（齿形）修形切去轮齿上由于基节误差带来的干涉部分，以切去轮齿上由于基节误差带来的干涉部分，以此来减少轮齿啮合过程中的载荷波动。此来减少轮齿啮合过程中的载荷波动。通常齿顶、齿根的修形量都不大，一般应控制在通常齿顶、齿根的修形量都不大，一般应控制在0.005到到0.02mm之之间。间。50四、齿轮加工四、齿轮加工6、齿轮变位、齿轮变位通过改变刀具与工件的相对位置，加工渐开线齿轮。通过改变刀具与工件的相对位置，加工渐开线齿轮。作用：
41、作用：1）提高弯曲强度：一对啮合的标准齿轮，由于小齿轮齿根厚度薄，参与啮合）提高弯曲强度：一对啮合的标准齿轮，由于小齿轮齿根厚度薄，参与啮合的次数又较多，因此强度较低，容易损坏，影响了齿轮传动的承载能力；的次数又较多，因此强度较低，容易损坏，影响了齿轮传动的承载能力；2）保证中心距：标准齿轮中心距用）保证中心距：标准齿轮中心距用a表示，若实际需要的中心距（用表示，若实际需要的中心距（用A表示）表示）Aa,可以安装，却产生大的侧隙，重合度也降低可以安装，却产生大的侧隙，重合度也降低，都影响了传动的平稳性；，都影响了传动的平稳性；3）消除跟切：若滚齿切制的标准齿轮齿数小于）消除跟切：若滚齿切制的标
42、准齿轮齿数小于17，则会发生根切现象，影响，则会发生根切现象，影响实际使用。实际使用。51四、齿轮加工四、齿轮加工调调 质质 正正 火火 表面淬火表面淬火 渗碳淬火渗碳淬火 表面氮化表面氮化 软齿面软齿面 硬齿面硬齿面用于中碳或中碳合金钢，如用于中碳或中碳合金钢，如45、40Cr、35SiMn等。因为硬度不高，等。因为硬度不高，故可在热处理后精切齿形，且在使用中易于跑合故可在热处理后精切齿形，且在使用中易于跑合 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用中碳钢正火处理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理不高的
43、齿轮可用中碳钢正火处理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理 用于中碳钢和中碳合金钢，如用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr等。表面淬火后轮齿变形小，等。表面淬火后轮齿变形小，可不磨齿，硬度可达可不磨齿，硬度可达5256HRC，面硬芯软，能承受一定冲击载荷，面硬芯软，能承受一定冲击载荷 渗碳钢为含碳量渗碳钢为含碳量0.15%0.25%的低碳钢和低碳合金钢，如的低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr等。齿面硬度达等。齿面硬度达5662HRC，齿面接触强度高，耐磨性好，齿芯韧性，齿面接触强度高，耐磨性好，齿芯韧性高。常用于受冲击载荷的重要传动。通常渗碳淬火后要磨齿高。常用于受冲击载荷的重要传动。通常渗碳
44、淬火后要磨齿 一种化学处理方法。渗氮后齿面硬度可达一种化学处理方法。渗氮后齿面硬度可达6062HRC。氮化处理温。氮化处理温度低，轮齿变形小，适用于难以磨齿的场合，如内齿轮。材料为：度低，轮齿变形小，适用于难以磨齿的场合，如内齿轮。材料为：38CrMoAlA.7、热处理、热处理52四、齿轮加工四、齿轮加工7、热处理、热处理p调质、正火处理后的硬度低，调质、正火处理后的硬度低，HBS 350，属软齿面，工艺简单、用，属软齿面，工艺简单、用于一般传动于一般传动p表面淬火、渗碳淬火、渗氮处理后齿面硬度高，属硬齿面。其承载能表面淬火、渗碳淬火、渗氮处理后齿面硬度高，属硬齿面。其承载能力高，常用于结构紧
45、凑的场合力高，常用于结构紧凑的场合 变速器齿轮热处理工艺：变速器齿轮热处理工艺：53四、齿轮加工四、齿轮加工7、热处理、热处理变速器齿轮热处理示意图变速器齿轮热处理示意图54五、齿轮失效模式五、齿轮失效模式1 1、轮齿折断、轮齿折断p疲劳折断疲劳折断齿根受弯曲应力齿根受弯曲应力 初始疲劳裂纹初始疲劳裂纹 裂纹不断扩散裂纹不断扩散 轮齿折断轮齿折断p过载折断过载折断 短时过载或严重冲击短时过载或严重冲击措施：措施：（1）增大模数（主要方法）增大模数（主要方法）（2）增大齿根过渡圆角半径）增大齿根过渡圆角半径（3）增加刚度）增加刚度（4）采用合适的热处理）采用合适的热处理55五、齿轮失效模式五、齿
46、轮失效模式2 2、疲劳点蚀、疲劳点蚀产生机理：产生机理：齿面受交变的接触应力齿面受交变的接触应力 产生初始疲劳裂纹产生初始疲劳裂纹 润滑油进入裂纹并产生挤压润滑油进入裂纹并产生挤压 表层金属剥落表层金属剥落 麻点状凹坑麻点状凹坑 措施：措施：（1）提高齿面硬度和质量）提高齿面硬度和质量56五、齿轮失效模式五、齿轮失效模式3 3、齿面胶合、齿面胶合产生机理：产生机理：高速重载（热胶合）高速重载（热胶合）摩擦热使油膜破裂摩擦热使油膜破裂 齿面金属直接接触并粘接齿面金属直接接触并粘接 齿面相对滑动齿面相对滑动 较软齿面金属沿滑动方向被撕落较软齿面金属沿滑动方向被撕落低速重载（冷胶合）低速重载（冷胶合
47、）不易形成油膜不易形成油膜 表面膜被刺破而粘着表面膜被刺破而粘着配对齿轮采用异种金属时，其抗胶合能力比同种金属强。配对齿轮采用异种金属时，其抗胶合能力比同种金属强。57五、齿轮失效模式五、齿轮失效模式4 4、齿面磨损、齿面磨损磨损后齿廓形状破坏，齿厚减薄，主要为磨损后齿廓形状破坏，齿厚减薄，主要为开式齿轮的失效模式开式齿轮的失效模式。措施：改善润滑和密封条件措施：改善润滑和密封条件 5 5、齿面塑性变形齿面塑性变形产生机理：齿面材料较软产生机理：齿面材料较软 且载荷及摩擦力很大且载荷及摩擦力很大 齿面金属会沿摩擦力的方向流动齿面金属会沿摩擦力的方向流动现象：在节线附近形成凹沟、凸棱现象：在节线附近形成凹沟、凸棱 措施：提高齿面硬度，采用油性好的润滑油措施：提高齿面硬度，采用油性好的润滑油 58六、售后常见问题六、售后常见问题 目前，长安汽车变速器齿轮问题主要表现为异响、啸叫，其次目前，长安汽车变速器齿轮问题主要表现为异响、啸叫，其次也有脱档等情况。也有脱档等情况。异响、啸叫问题一般均会在低里程就爆发出来，到中、高里程异响、啸叫问题一般均会在低里程就爆发出来，到中、高里程齿轮经过磨合，运行会更加平顺，直至齿轮寿命极限，会出现点齿轮经过磨合，运行会更加平顺，直至齿轮寿命极限，会出现点蚀、断齿等问题。蚀、断齿等问题。以下是我在工作中遇到的齿轮问题：以下是我在工作中遇到的齿轮问题：59
