小孔径齿轮的衍磨工艺的研究
目 录
1 绪 论 1
1.1 本课题研究目的与意义 1
2 螺旋锥齿轮设计与制造技术 3
2.1 螺旋锥齿轮的设计与啮合理论研究 3
2.2 螺旋锥齿轮研究领域目前存在的问题 3
3 齿轮衍磨机床 4
3.1 衍磨过程 4
3.2 摆动运动的确定 5
3.3 衍磨运动的产生 6
3.4 衍磨时间的控制 6
4 衍磨的工艺 7
4.1 进料 8
4.2 衍磨前工序 8
4.3 衍磨 12
4.4 衍磨过后的清洗 14
4.5 检测齿痕去除残次品 16
5 齿轮衍齿过程中出现的问题 17
5.1 接触区的变位 17
5.1.1 齿面的小端或大端的变位： 18
5.1.2 接触区偏齿顶的变位 18
5.1.3 衍齿之后出现对角接触 19
5.1.4 衍齿之后，接触区的位置出现齿顶或齿根干涉 19
5.1.5 衍齿之后，接触区的变短或变长或变窄 19
5.2 齿面麻点 20
5.3 研伤 20
5.4 本章小节 21
6 衍磨液的设计和配比 22
6.1 衍磨液的要求 22
6.2 衍磨液的配比要求 22
6.3 衍磨液的配制方法 22
6.4 本章小节 23
结 论 24
参 考 文 献 25
致 谢 26
1 绪 论
1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
.1 本课题研究目的与意义
经研究，提高齿轮的传动质量的关键在于提高齿轮的制造技术。有研究表明，假如能将齿轮传动的齿距和齿形的误差从目前的3~6微米降低到l微米，那么每一个齿轮箱的重量能够传递的扭矩将会提高，而齿轮的齿距和齿形误差将会直接影响到了它对于传递扭矩的能力，在齿面上的几何微观形貌对于齿轮的寿命和使用的性能有着很大的影响。由于科学技术的慢慢进步与机械工业的一步步的发展，越来越多的工业生产部门对于齿轮产品的性能提升了要求，使得齿轮的产品慢慢的向更高的精度、更高的强度、更高的速度、更加小型化、更低的噪音的方向来发展，故此我们对齿轮的制造技的术和齿轮的材料提出的要求更高。目前的齿轮的制造技术水平已经越来越难以满足生产更高精度的齿轮产品，那么，齿轮的精加工水平的提升，并且在制造齿轮的领域里面引进特种加工的方法与复合加工已经是势在必为了。
在生产中高档螺旋锥齿轮里面的最为重要的一个工序是衍磨螺旋锥齿轮，衍磨锥齿轮起到了减小了齿距和齿形的误差，能够清除由于热处理所产生的形变，即使是螺旋锥齿轮经过了磨齿的加工，衍磨锥齿也还是能够进一步提高锥齿轮的性能。然而由于目前的传统衍齿工艺有较大的缺陷使得了齿轮的精加工的效率大大降低，齿轮的质量也有待进一步的提高。
1.2 本课题国内外发展概况
在汽车制造的行业里面，螺旋锥齿轮是汽车传递动力的关键性零部件，我们国在多项质量生产检测方面都比不上国外的同种产品，列如强度、寿命、振动、噪声等。然而在现在的汽车生产中的零部件加工工艺有了较为快速的发展，随着客户需求的变化，我国的汽车工业向着重载荷，高速的方向发展，由于汽车零件中的螺旋锥齿轮的几何齿面比较复杂，在其设计和制造的方面都十分的困难，因此它的的生产质量也很难得到一定的保障，也随之产生了很多大大小小的问题。目前，我国在齿轮制造的行业里面依旧使用美国六十年代的格里森调整卡，由于这项技术需要工人有着较为熟练的技术，并且很难控制它的质量，所以已经远远满足不了现代齿轮工业发展的需求。特别是是汽车的齿轮，因为要求控制它的成本，大部分都不能用密齿工艺加工，热后工序只能就只能采用衍齿。因为国产提供的材料的不稳定性而且它的热处理加工的工艺也存在很大的问题，主要体现在变形较大而且变形无规律，由此可知齿轮的热处理变形的校正和齿轮啮合质量很大程度体现在了衍齿质量上面。国内大部分使用的是机械师的衍齿机，采用了相关的衍齿工艺，想获得较高的质量比较困难。上世纪末出现的数控衍齿机器结合先进的螺旋锥齿轮设计，使衍磨齿轮的精度和质量有了质的飞跃。但由于仍然采用了传统的衍磨加工工艺，材料的去除率仍然是需要改善的部分。
2 螺旋锥齿轮设计与制造技术
在国际上有两种传统的锥齿轮分别是美国的格里森制（Gleason）与瑞士的奥林肯制（Oerlikon），福应的制造技术也可分为两大类。在国内市场的螺旋锥齿轮加工技术用的最多的就是格里森制，所以本文的的主要研究的对象是螺旋锥齿轮（格里森制）。
2.1 螺旋锥齿轮的设计与啮合理论研究
在早期维尔德哈贝尔（Wildhaber）、巴克斯特（Baxter）等科学家对螺旋锥齿轮展开了一系列的研究。在1946年维尔德哈贝尔（Wildhaber）是首位对螺旋锥齿轮齿轮副的几何基本的关系进行了研究，建立了螺旋锥齿轮的齿轮副基本模型，为后来的分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
析螺旋锥齿轮齿轮奠定了基础，上一个世纪50年代左右巴克斯特（Baxter）对齿面形状进行了详细的分析和研究，并且首次对螺旋锥齿轮的安装误差和对其工作的所产生的影响进行了详细的分析。在他们提吃的理论基础之上，由上个世纪60年代开始，格里森公司的螺旋锥齿轮的生产技术水平正慢慢提升，逐渐形成了一套完整的格里森技术设计体系，由此格里森公司拥有了在国际上对于锥齿轮制造行业的领先地位。我国于上个世纪70年代初，由机械工业部组织领导了多家科学研究院所还有几家工厂对格里森公司的技术进行研究。经过数年的专研，完整的破解了格里森技术，而且在很大程度上做出了改进。使其成为了我国在螺旋锥齿轮制造的重要体系。直到目前为止，在生产中仍然起到了关键性的作用。
2.2 螺旋锥齿轮研究领域目前存在的问题
虽然说现在已经在螺旋锥齿轮的传动学领域获得了形成了成熟的体系，可是由于在一些方面的技术还不成熟，在一些方面仍然有着一些技术缺陷。具体主要有以下几点：
1长期以来只注重齿面印痕控制，缺乏对传动误差检测、分析与深层探究，使螺旋锥齿轮的动态性能改进无从下手。
2为了是动力学研究的成果更为实用化，我们还得建立一个由几何力学与动力学组成的模型，构架出有关力学几何方面的桥梁。
3通过研究使齿轮达到所预期中的齿面印痕来减少由于安装和承载齿轮箱系统所引起的啮合误差和传动的误差的问题。
4螺旋锥齿轮制造中的缺乏适时的误差补偿技术，对工艺系统引起的加工误差如机床传动链误差、工艺系统的受力变形等缺乏检测与补偿手段，以至于即使在合理的加工参数下，也难以达到预期的印痕与传动误差。
5由于关键的技术问题精密加工机床都是由国外提供，由于成本较高在国内国内的企业大多无法广泛的使用。并且印痕配对检验手段根本满足不了螺旋锥齿轮生产的高质量需求，所以以齿轮检测为中心的控制加工设计制造、质量技术还有待进一步的提升和发展。
6在国内切齿后精加工工序仍然停留在磨齿与衍齿。其中磨齿的效率和成本不成正比，成本较高；衍齿对于轮齿的误差修正也十分的小。所以螺旋锥齿轮精加工还有待进一步的提升。
1 绪 论 1
1.1 本课题研究目的与意义 1
2 螺旋锥齿轮设计与制造技术 3
2.1 螺旋锥齿轮的设计与啮合理论研究 3
2.2 螺旋锥齿轮研究领域目前存在的问题 3
3 齿轮衍磨机床 4
3.1 衍磨过程 4
3.2 摆动运动的确定 5
3.3 衍磨运动的产生 6
3.4 衍磨时间的控制 6
4 衍磨的工艺 7
4.1 进料 8
4.2 衍磨前工序 8
4.3 衍磨 12
4.4 衍磨过后的清洗 14
4.5 检测齿痕去除残次品 16
5 齿轮衍齿过程中出现的问题 17
5.1 接触区的变位 17
5.1.1 齿面的小端或大端的变位： 18
5.1.2 接触区偏齿顶的变位 18
5.1.3 衍齿之后出现对角接触 19
5.1.4 衍齿之后，接触区的位置出现齿顶或齿根干涉 19
5.1.5 衍齿之后，接触区的变短或变长或变窄 19
5.2 齿面麻点 20
5.3 研伤 20
5.4 本章小节 21
6 衍磨液的设计和配比 22
6.1 衍磨液的要求 22
6.2 衍磨液的配比要求 22
6.3 衍磨液的配制方法 22
6.4 本章小节 23
结 论 24
参 考 文 献 25
致 谢 26
1 绪 论
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.1 本课题研究目的与意义
经研究，提高齿轮的传动质量的关键在于提高齿轮的制造技术。有研究表明，假如能将齿轮传动的齿距和齿形的误差从目前的3~6微米降低到l微米，那么每一个齿轮箱的重量能够传递的扭矩将会提高，而齿轮的齿距和齿形误差将会直接影响到了它对于传递扭矩的能力，在齿面上的几何微观形貌对于齿轮的寿命和使用的性能有着很大的影响。由于科学技术的慢慢进步与机械工业的一步步的发展，越来越多的工业生产部门对于齿轮产品的性能提升了要求，使得齿轮的产品慢慢的向更高的精度、更高的强度、更高的速度、更加小型化、更低的噪音的方向来发展，故此我们对齿轮的制造技的术和齿轮的材料提出的要求更高。目前的齿轮的制造技术水平已经越来越难以满足生产更高精度的齿轮产品，那么，齿轮的精加工水平的提升，并且在制造齿轮的领域里面引进特种加工的方法与复合加工已经是势在必为了。
在生产中高档螺旋锥齿轮里面的最为重要的一个工序是衍磨螺旋锥齿轮，衍磨锥齿轮起到了减小了齿距和齿形的误差，能够清除由于热处理所产生的形变，即使是螺旋锥齿轮经过了磨齿的加工，衍磨锥齿也还是能够进一步提高锥齿轮的性能。然而由于目前的传统衍齿工艺有较大的缺陷使得了齿轮的精加工的效率大大降低，齿轮的质量也有待进一步的提高。
1.2 本课题国内外发展概况
在汽车制造的行业里面，螺旋锥齿轮是汽车传递动力的关键性零部件，我们国在多项质量生产检测方面都比不上国外的同种产品，列如强度、寿命、振动、噪声等。然而在现在的汽车生产中的零部件加工工艺有了较为快速的发展，随着客户需求的变化，我国的汽车工业向着重载荷，高速的方向发展，由于汽车零件中的螺旋锥齿轮的几何齿面比较复杂，在其设计和制造的方面都十分的困难，因此它的的生产质量也很难得到一定的保障，也随之产生了很多大大小小的问题。目前，我国在齿轮制造的行业里面依旧使用美国六十年代的格里森调整卡，由于这项技术需要工人有着较为熟练的技术，并且很难控制它的质量，所以已经远远满足不了现代齿轮工业发展的需求。特别是是汽车的齿轮，因为要求控制它的成本，大部分都不能用密齿工艺加工，热后工序只能就只能采用衍齿。因为国产提供的材料的不稳定性而且它的热处理加工的工艺也存在很大的问题，主要体现在变形较大而且变形无规律，由此可知齿轮的热处理变形的校正和齿轮啮合质量很大程度体现在了衍齿质量上面。国内大部分使用的是机械师的衍齿机，采用了相关的衍齿工艺，想获得较高的质量比较困难。上世纪末出现的数控衍齿机器结合先进的螺旋锥齿轮设计，使衍磨齿轮的精度和质量有了质的飞跃。但由于仍然采用了传统的衍磨加工工艺，材料的去除率仍然是需要改善的部分。
2 螺旋锥齿轮设计与制造技术
在国际上有两种传统的锥齿轮分别是美国的格里森制（Gleason）与瑞士的奥林肯制（Oerlikon），福应的制造技术也可分为两大类。在国内市场的螺旋锥齿轮加工技术用的最多的就是格里森制，所以本文的的主要研究的对象是螺旋锥齿轮（格里森制）。
2.1 螺旋锥齿轮的设计与啮合理论研究
在早期维尔德哈贝尔（Wildhaber）、巴克斯特（Baxter）等科学家对螺旋锥齿轮展开了一系列的研究。在1946年维尔德哈贝尔（Wildhaber）是首位对螺旋锥齿轮齿轮副的几何基本的关系进行了研究，建立了螺旋锥齿轮的齿轮副基本模型，为后来的分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
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2.2 螺旋锥齿轮研究领域目前存在的问题
虽然说现在已经在螺旋锥齿轮的传动学领域获得了形成了成熟的体系，可是由于在一些方面的技术还不成熟，在一些方面仍然有着一些技术缺陷。具体主要有以下几点：
1长期以来只注重齿面印痕控制，缺乏对传动误差检测、分析与深层探究，使螺旋锥齿轮的动态性能改进无从下手。
2为了是动力学研究的成果更为实用化，我们还得建立一个由几何力学与动力学组成的模型，构架出有关力学几何方面的桥梁。
3通过研究使齿轮达到所预期中的齿面印痕来减少由于安装和承载齿轮箱系统所引起的啮合误差和传动的误差的问题。
4螺旋锥齿轮制造中的缺乏适时的误差补偿技术，对工艺系统引起的加工误差如机床传动链误差、工艺系统的受力变形等缺乏检测与补偿手段，以至于即使在合理的加工参数下，也难以达到预期的印痕与传动误差。
5由于关键的技术问题精密加工机床都是由国外提供，由于成本较高在国内国内的企业大多无法广泛的使用。并且印痕配对检验手段根本满足不了螺旋锥齿轮生产的高质量需求，所以以齿轮检测为中心的控制加工设计制造、质量技术还有待进一步的提升和发展。
6在国内切齿后精加工工序仍然停留在磨齿与衍齿。其中磨齿的效率和成本不成正比，成本较高；衍齿对于轮齿的误差修正也十分的小。所以螺旋锥齿轮精加工还有待进一步的提升。
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