斜齿圆柱齿轮的加工工艺与检修
目录
引言 1
一、绪论 2
（一）齿轮的起源与发展 2
（二）齿轮传动机构的分类 2
（三）齿轮的失效与检修 2
二、斜齿圆柱齿轮的基本要求参数及几何尺寸的计算 2
（一）基本要求 2
（二）参数及几何尺寸的计算 3
（三）齿轮的精度 4
三、斜齿圆柱齿轮加工 5
（一）加工方法 5
（二）齿轮的成型加工方法 5
（三）斜齿圆柱齿轮主要加工工序 5
（四）斜齿圆柱齿轮加工工序详述 6
四、斜齿圆柱齿轮检修 11
（一）齿轮传动失效形式 11
（二）斜齿圆柱齿轮的检修 11
（三）斜齿圆柱齿轮各部位的修理 12
（四）预防措施 13
总结 14
谢辞 15
参考文献 16
引言
齿轮是可以相互啮合并且可以连续提供传递运动的机械元件，齿轮作为传动元件早在公元前100年就被人们发掘并且运用。因此，齿轮的运用具有想当悠久的历史。直至今日齿轮的运用已经相当广泛而且技术也十分成熟。在社会生产力日益发展的情况下，齿轮运转的平稳性受到了人们的重视。现代齿轮的技术已达到：齿轮的模数在0.005mm～99mm之间；齿轮直径可以在1mm～150m之间；现在齿轮之间的传递功率也是非常大的最高可达到十万瓦甚至上千万瓦；转速也可以达到每分钟有数十万转；齿轮的最高的圆周速度可以达到每秒300m。
斜齿圆柱齿轮结构传动有很多优点：较为准确的传动比，工件的可靠性高，传动效率高，结构紧凑，使用寿命长。
一、绪论
（一）齿轮的起源与发展 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
在中国，史书中关于齿轮传动系统的最早记载，是对唐代一行、梁令瓒于725年制造的水运浑仪的描述。明代茅元仪著《武备志》（成书于1621年）记载了一种齿轮齿条传动装置。1956年发掘的河北安午汲古城遗址中，发现了铁制棘齿轮，轮直径约80毫米，虽已残缺，但铁质较好，经研究，确认为是战国末期（公元前3世纪）到西汉(公元前206～公元24年)期间的制品。在西方，公元前300年西方哲学家在研究齿轮问题上做了研究并在《机械问题》中，就阐述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。在公元前100年，西方古人发明了里程计，在里程计中使用了齿轮机构。直到公元1世纪时，罗马的一位建筑家在其制作的水车式制粉机上也使用了齿轮传动装置。到14世纪，人们开始将齿轮运用到钟表制造上。随着经济生产力的发展，齿轮运转的平稳性受到人们的重视。1900年，普福特给滚齿机装上一个装置叫差动装置，这个装置能在滚齿机上加工生产出斜齿轮，从此滚齿机滚切齿轮的技术得到普及，从此展成法加工齿轮的方法占了绝对优势，渐开线齿轮成了应用最为广泛的齿轮。
（二）齿轮传动机构的分类
齿轮机构按照不同的方式有多种不同的分类类别：
按齿线相对齿轮体母线相对位置可分为：直齿（齿轮）、斜齿（齿轮）、人字齿（齿轮）、曲线齿（齿轮）；
按齿廓曲线可分为：渐开线齿轮、圆弧齿齿轮、摆线齿轮；
按齿轮传动机构工作条件可分为：开式传动、闭式传动、半开传动；
按齿面硬度可分为：软齿面齿轮和硬齿面齿轮；
按轴的相对位置可分为：平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动、交错轴齿轮传动。
（三）齿轮的失效与检修
齿轮传动的失效一般发生在轮齿上，通常有轮齿折断和齿面损伤两种形式，后者又分为齿面疲劳点蚀、胶合、磨损和塑性变形等。
1．齿轮的齿面上有明显的疲劳斑点、划痕或出现阶梯形磨损时，应将其更换；斑点较小时可用油石修磨后继续使用。
2．齿轮端面的磨损长度绝对不允许超过齿长的15％，否则需要更换。
3．齿轮的啮合面应在齿高的中部，接触面积绝对不得小于齿轮工作面的60％。
4．齿轮和齿轮、齿轮和轴及花键的啮合间隙要符合原厂的相关规定。
二、斜齿圆柱齿轮的基本要求参数及几何尺寸的计算
（一）基本要求
1．传动平稳--在传动中保持瞬时传动比不变，冲击、振动及噪音尽量小。
2．承载能力大--在尺寸小、重量轻的前提下，要求轮齿的强度高、耐磨性好及寿命长。
（二）参数及几何尺寸的计算
1.螺旋角
如图2-1为斜齿轮分度圆柱面的展开图，该齿轮的螺旋线展开成一直线，这条直线与它的轴线成β角度这个角则是斜齿轮在分度圆柱上的螺旋角，简称斜齿轮的螺旋角。
图2-1 斜齿轮分度圆柱面的展开图
斜齿圆柱齿轮有左右两个旋向，也有正负两种角度。旋向的判断方法是：沿着齿轮轴线方向看齿轮，轮齿向左偏则是左旋齿轮，向右偏则是右旋齿轮，如图2-2所示。
图2-2（a） 左旋 图2-2(b) 右旋
螺旋角β：
根据圆柱计算同理螺旋角βb：
则就有：
在对斜齿圆柱齿轮几何尺寸计算时我们经常选取分度圆上的螺旋角β。如果螺旋角β越大，轮齿则会越倾斜，齿轮的传动平稳性也会越好，但它的轴向力也会越大。在设计时我们通常会选取9°～22° 。人字齿轮比较特殊，因为它的轴向力会相互抵消，但在加工相对比较困难，一般用在重型机械的齿轮传动中。
2.模数
在图2-3中， 是端面齿距， 是法面齿距， ，又因为 ， ，因此齿轮端面的模数与法面模数之间关系为： 。
图2-3 齿轮端面的模数与法面模数之间关系
3.压力角
在斜齿圆柱齿轮和它的斜齿条相互啮合时，它们的法面压力角和端面压力角要相等，所以斜齿圆柱齿轮法面压力角 和端面压力角 的关系可通过斜齿条得出。在
图2-4 所示的斜齿条中，平面ABD在端面上，平面ACE在法面S上，∠ACB=90°。在直角△ABD、△ACE及△ABC中， 、 、 、 ，所以有： 。
图2-4 压力角间的关系
4.齿顶高系数及顶隙系数
无论从法向或从端面来看，轮齿的齿顶高都是相同的，顶隙也是相同的，即
，
式中： －法面齿顶高系数， ； －法面顶隙系数, 。
（三）齿轮的精度
对于齿轮精度等级的选择主要应考虑齿轮传动的用途、使用要求、工作条件以及其他技术要求，在满足其使用要求的大前提下，最好尽量选择较低精度的公差等级。
表2-1常见齿轮精度等级
应用范围 精度等级 应用范围 精度等级
单啮仪、双啮仪 2～5 重载汽车 6～9
涡轮减速器 3～5 通用减速器 6～8
金属切削机床 3～8 轧钢机 5～10
航空发动机 4～7 矿用绞车 6～10
（二）齿轮的成型加工方法
按照不同类型齿轮可分为：
图4-1塑性变形 图4-2疲劳点蚀 图4-3齿面胶合
引言 1
一、绪论 2
（一）齿轮的起源与发展 2
（二）齿轮传动机构的分类 2
（三）齿轮的失效与检修 2
二、斜齿圆柱齿轮的基本要求参数及几何尺寸的计算 2
（一）基本要求 2
（二）参数及几何尺寸的计算 3
（三）齿轮的精度 4
三、斜齿圆柱齿轮加工 5
（一）加工方法 5
（二）齿轮的成型加工方法 5
（三）斜齿圆柱齿轮主要加工工序 5
（四）斜齿圆柱齿轮加工工序详述 6
四、斜齿圆柱齿轮检修 11
（一）齿轮传动失效形式 11
（二）斜齿圆柱齿轮的检修 11
（三）斜齿圆柱齿轮各部位的修理 12
（四）预防措施 13
总结 14
谢辞 15
参考文献 16
引言
齿轮是可以相互啮合并且可以连续提供传递运动的机械元件，齿轮作为传动元件早在公元前100年就被人们发掘并且运用。因此，齿轮的运用具有想当悠久的历史。直至今日齿轮的运用已经相当广泛而且技术也十分成熟。在社会生产力日益发展的情况下，齿轮运转的平稳性受到了人们的重视。现代齿轮的技术已达到：齿轮的模数在0.005mm～99mm之间；齿轮直径可以在1mm～150m之间；现在齿轮之间的传递功率也是非常大的最高可达到十万瓦甚至上千万瓦；转速也可以达到每分钟有数十万转；齿轮的最高的圆周速度可以达到每秒300m。
斜齿圆柱齿轮结构传动有很多优点：较为准确的传动比，工件的可靠性高，传动效率高，结构紧凑，使用寿命长。
一、绪论
（一）齿轮的起源与发展 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
在中国，史书中关于齿轮传动系统的最早记载，是对唐代一行、梁令瓒于725年制造的水运浑仪的描述。明代茅元仪著《武备志》（成书于1621年）记载了一种齿轮齿条传动装置。1956年发掘的河北安午汲古城遗址中，发现了铁制棘齿轮，轮直径约80毫米，虽已残缺，但铁质较好，经研究，确认为是战国末期（公元前3世纪）到西汉(公元前206～公元24年)期间的制品。在西方，公元前300年西方哲学家在研究齿轮问题上做了研究并在《机械问题》中，就阐述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。在公元前100年，西方古人发明了里程计，在里程计中使用了齿轮机构。直到公元1世纪时，罗马的一位建筑家在其制作的水车式制粉机上也使用了齿轮传动装置。到14世纪，人们开始将齿轮运用到钟表制造上。随着经济生产力的发展，齿轮运转的平稳性受到人们的重视。1900年，普福特给滚齿机装上一个装置叫差动装置，这个装置能在滚齿机上加工生产出斜齿轮，从此滚齿机滚切齿轮的技术得到普及，从此展成法加工齿轮的方法占了绝对优势，渐开线齿轮成了应用最为广泛的齿轮。
（二）齿轮传动机构的分类
齿轮机构按照不同的方式有多种不同的分类类别：
按齿线相对齿轮体母线相对位置可分为：直齿（齿轮）、斜齿（齿轮）、人字齿（齿轮）、曲线齿（齿轮）；
按齿廓曲线可分为：渐开线齿轮、圆弧齿齿轮、摆线齿轮；
按齿轮传动机构工作条件可分为：开式传动、闭式传动、半开传动；
按齿面硬度可分为：软齿面齿轮和硬齿面齿轮；
按轴的相对位置可分为：平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动、交错轴齿轮传动。
（三）齿轮的失效与检修
齿轮传动的失效一般发生在轮齿上，通常有轮齿折断和齿面损伤两种形式，后者又分为齿面疲劳点蚀、胶合、磨损和塑性变形等。
1．齿轮的齿面上有明显的疲劳斑点、划痕或出现阶梯形磨损时，应将其更换；斑点较小时可用油石修磨后继续使用。
2．齿轮端面的磨损长度绝对不允许超过齿长的15％，否则需要更换。
3．齿轮的啮合面应在齿高的中部，接触面积绝对不得小于齿轮工作面的60％。
4．齿轮和齿轮、齿轮和轴及花键的啮合间隙要符合原厂的相关规定。
二、斜齿圆柱齿轮的基本要求参数及几何尺寸的计算
（一）基本要求
1．传动平稳--在传动中保持瞬时传动比不变，冲击、振动及噪音尽量小。
2．承载能力大--在尺寸小、重量轻的前提下，要求轮齿的强度高、耐磨性好及寿命长。
（二）参数及几何尺寸的计算
1.螺旋角
如图2-1为斜齿轮分度圆柱面的展开图，该齿轮的螺旋线展开成一直线，这条直线与它的轴线成β角度这个角则是斜齿轮在分度圆柱上的螺旋角，简称斜齿轮的螺旋角。
图2-1 斜齿轮分度圆柱面的展开图
斜齿圆柱齿轮有左右两个旋向，也有正负两种角度。旋向的判断方法是：沿着齿轮轴线方向看齿轮，轮齿向左偏则是左旋齿轮，向右偏则是右旋齿轮，如图2-2所示。
图2-2（a） 左旋 图2-2(b) 右旋
螺旋角β：
根据圆柱计算同理螺旋角βb：
则就有：
在对斜齿圆柱齿轮几何尺寸计算时我们经常选取分度圆上的螺旋角β。如果螺旋角β越大，轮齿则会越倾斜，齿轮的传动平稳性也会越好，但它的轴向力也会越大。在设计时我们通常会选取9°～22° 。人字齿轮比较特殊，因为它的轴向力会相互抵消，但在加工相对比较困难，一般用在重型机械的齿轮传动中。
2.模数
在图2-3中， 是端面齿距， 是法面齿距， ，又因为 ， ，因此齿轮端面的模数与法面模数之间关系为： 。
图2-3 齿轮端面的模数与法面模数之间关系
3.压力角
在斜齿圆柱齿轮和它的斜齿条相互啮合时，它们的法面压力角和端面压力角要相等，所以斜齿圆柱齿轮法面压力角 和端面压力角 的关系可通过斜齿条得出。在
图2-4 所示的斜齿条中，平面ABD在端面上，平面ACE在法面S上，∠ACB=90°。在直角△ABD、△ACE及△ABC中， 、 、 、 ，所以有： 。
图2-4 压力角间的关系
4.齿顶高系数及顶隙系数
无论从法向或从端面来看，轮齿的齿顶高都是相同的，顶隙也是相同的，即
，
式中： －法面齿顶高系数， ； －法面顶隙系数, 。
（三）齿轮的精度
对于齿轮精度等级的选择主要应考虑齿轮传动的用途、使用要求、工作条件以及其他技术要求，在满足其使用要求的大前提下，最好尽量选择较低精度的公差等级。
表2-1常见齿轮精度等级
应用范围 精度等级 应用范围 精度等级
单啮仪、双啮仪 2～5 重载汽车 6～9
涡轮减速器 3～5 通用减速器 6～8
金属切削机床 3～8 轧钢机 5～10
航空发动机 4～7 矿用绞车 6～10
（二）齿轮的成型加工方法
按照不同类型齿轮可分为：
图4-1塑性变形 图4-2疲劳点蚀 图4-3齿面胶合
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