变位齿轮.ppt

6.6.1 齿轮根切和最少齿数 1轮齿的加工方法简介。就其加工原理来说，可分两大类：仿形法和范成法。(1)仿形法(又叫成形法)是用与齿间的齿廓曲线相同的成形刀具在铣床上直接切出齿轮的齿形。用仿形法加工齿轮，是逐齿切削的，且不连续，所以精度和效率都较低。但它在普通铣床上就可以加工，适用于单件加工。(2)范成法(又叫展成法)是利用一对齿轮的啮合原理来加工齿轮的，常见的有插齿、滚齿和磨齿等。插齿加工如上图所示，利用盘形插齿刀，在插齿机上加工齿轮，适用于批量生产。插齿加工是将其一个齿轮作为刀具，另一个则为齿轮坯，由机床保证它们按齿轮传动的要求运动。同时，刀具还不断沿齿坯轴线方向进行往复切削运动。这样就将轮坯切成与刀具相啮合的齿轮。相同模数和齿形角而齿数不同的齿轮，可用同一把刀具加工。用这种方法加工齿轮，精度和效率都较高。仿形法加工用插齿刀范成加工6.6.1 齿轮根切和最少齿数 2渐开线齿廓的根切现象 当用范成法加工渐开线标准齿轮时，如果被加工齿轮的轮齿太少，有时会出现刀具的顶部切入到轮齿的根部，切去了轮齿根部的渐开线齿廓。这种现象称为切齿干涉,又称根切。3产生根切的原因和最少齿数 加工标准齿轮时，刀具与齿坯的相对位置应按标准齿轮正确安装的要求进行安装，下图所示为用齿条插刀加工标准齿轮的情况。图中齿条插刀的分度线与齿坯的分度圆相切，这时齿轮的齿数越少，刀具齿顶与啮合线的交点越接近啮合极限N1，当齿轮齿数过少时，交点将超过N1点，当范成运动继续进行时，刀具还将继续切削，会把已切出的渐开线齿廓曲线的齿根重新又切掉一部分。所以用范成法切制轮齿时，如果刀具的齿顶线超过了啮合线与齿坯基圆的切点Nl时，被切削齿轮的轮齿必将产生根切现象。6.6.1 齿轮根切和最少齿数 如要避免产生根切，必须使刀具的齿顶线不超过极限点N1，也就要求被切齿轮的最少齿数不得少于某一最少齿数。根据理论推导，用齿条型刀具加工渐开线标准直齿齿轮，为了保证不发生根切现象，则被切齿轮的最少齿数可用下式求得：对于标准直齿齿轮，齿顶高系数 ，齿形角 ，；对于短齿齿轮，齿顶高系数 ，齿形角 ，。6.6.2 齿轮的精度 根据齿轮的使用要求，齿轮精度可以由四个方面组成，即运动精度、工作平稳性精度、接触精度和齿轮副侧隙。1运动精度 为了正确地传递运动，要求主动齿轮转过一个角度，从动齿轮按传动比的关系准确地转过相应的角度，但由于加工中存在误差，轮齿在圆周上不可能分布很均匀，因而从动轮的实际转角与理论转角之间必然出现转角误差。为了满足使用要求，规定齿轮转一转的过程中，转角最大误差的绝对值不超过一定的限度，这就是齿轮的运动精度。2工作平稳性精度 齿轮在旋转时，应尽量减轻冲击、振动和噪声。但由于齿形和基节误差，造成瞬时传动比的不稳定，致使工作不平稳。齿轮的工作平稳性精度，就是规定其瞬时传动比的变化限制在一定的范围内。3接触精度 齿轮在传动过程中，齿轮表面将直接承受载荷，若接触不均匀，造成局部应力过大，轮齿就会过早磨损。为了延长齿轮的使用寿命，希望齿面接触面积大而均匀，通常用接触斑点占整个齿面的比例来表示。4齿轮副侧隙 轮齿受力时有变形，发热时会膨胀，安装与制造不精确，会出现卡死现象。为了防止相互卡死，贮存润滑剂，改善齿面的摩擦条件，相互啮合的一对轮齿，在非工作齿面沿齿廓法线方向应留有一定的侧隙。6.6.3 齿轮的失效形式 齿轮传动的失效，主要是轮齿的失效。在传动过程中，如果轮齿发生折断、齿面损坏等现象，则齿轮就失去了正常的工作能力，称为失效。常见的轮齿失效形式有以下几种：1轮齿折断 齿轮传动时，轮齿的受力使其在齿根处受到很大的弯矩，并产生应力集中。而弯矩值在啮合过程中随着接触点的移动，又是变化的，在脱离啮合后，轮齿所受弯矩值就变为零。这样，轮齿在变载荷作用下，重复一定次数后，齿根部分应力集中处便会产生疲劳裂纹，并且逐渐扩展，直至断裂。这种现象称为疲劳折断。另一种折断是短期过载或受到过大冲击载荷时突然折断，称为过载折断。2齿面点蚀 轮齿在传递动力时，在接触部位产生的应力称接触应力，该应力是由零增加到最大值，又由最大值降到零，即按脉动循环变化。当接触应力和它重复的次数超过某一限度时，工作齿面便发生细小的疲劳裂纹，如果裂缝内夹入了润滑油，在另一轮齿的挤压下，被封闭在裂缝中的油压增高，会加速致使裂缝扩展。裂纹的扩展使表面层上有小块金属剥落，形成小坑，这种现象称为点蚀。点蚀后，齿廓工作表面被损坏，造成传动不平稳和产生噪声，从而使轮齿失效。齿面点蚀主要有局限性点蚀、扩展性点蚀和片蚀三种。6.6.3 齿轮的失效形式 3齿面胶合 在高速重载的闭式传动中，由于轮齿啮合部位局部温度升高，润滑油油温急剧上升，粘度降低，使齿面间油膜被严重破坏，失去润滑作用。另外由于工作齿面间压力很大，易将润滑油膜挤破，致使啮合齿轮两齿面金属直接接触。这时，齿面产生瞬时高温，较软齿的表面金属会熔焊在与之相啮合的另一齿轮的齿面上。当齿轮继续旋转时，由于两齿面的相对滑动，在较软工作齿面上形成与滑动方向一致的撕裂沟痕，这种现象称为齿面胶合。4齿面磨损 齿轮传动过程中的磨损有两种，一种是跑合性磨损，能起抛光作用，消除加工痕迹，改善传动啮合情况。另一种是由于硬质颗粒杂物进入轮齿的工作表面而引起的磨粒性磨损。如果磨损的速度符合预定的设计期限，则应视为正常磨损。但齿面磨损严重时，将使渐开线齿面损坏，加大了齿侧间隙而引起传动不平稳。在开式传动中，由于润滑条件不好，并有硬质颗粒杂物进入轮齿的工作表面，会加剧齿面磨损。所以齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。5塑性变形 若轮齿的材料较软，当其频繁起动和严重过载时，轮齿在很大载荷和摩擦力作用下，可能使齿面表层金属沿相对滑动方向发生局部的塑性流动，而出现塑性变形。主动轮产生塑性变形后，齿面沿节线处就形成凹沟，从动轮齿齿面沿节线处形成凸棱。严重塑性变形时，在齿顶边缘处会出现飞边，在主动轮上更易出现。若整个轮齿发生永久性变形，就会使齿轮传动丧失工作能力。齿轮的失效形式与齿轮传动的工作条件、齿轮材料的性能及不同的热处理工艺，齿轮自身的尺寸、齿廓形状、加工精度等密切相关。实践证明：在闭式传动中可能发生齿面点蚀、齿面胶合和轮齿折断；在开式传动中可能发生齿面磨损和轮齿折断。