第四讲 切齿原理、轮齿失效和齿轮材料.ppt

齿轮传动和轮系 第四讲 切齿原理轮齿失效和齿轮材料 教学目的及教学重点 复习上次课教学内容 关于作业中存在的问题 新课导入 从齿轮加工说起 …… §16-5 切齿原理和根切现象 一. 渐开线齿廓的加工原理 仿形法 (成形法) 原理 ：用与齿间的齿廓完全相同的成形铣刀（盘形铣刀或指状铣刀）在普通铣床上直接铣出轮齿的齿廓。加工时铣刀绕本身的轴线旋转，同时轮坯沿本身轴线移动，当铣完一个齿槽后，轮坯退回原处，再用分度头将轮坯转过360°/z ，用同样方法铣第二个齿槽，重复进行，直至铣出全部轮齿。 仿形法 (成形法) 仿形法加工费用低，在普通铣床上即可加工齿轮，但其效率低，精度差，只适用于修配或小量生产。 成形法 造成仿形法精度低的原因 1. 分度误差和对中误差 2. 刀具的齿形误差 渐开线形状取决于基圆直径db = mzcos ，当m、α一定时，渐开线齿廓形状随齿数z 的多少而改变，为经济起见，对同一模数和压力角的齿轮，只准备8 把或 15 把铣刀，各号铣刀所加工齿轮的齿数范围见下表。 范成法(展成法) 1. 刀具及其齿形 齿轮插刀 齿条型刀具齿形 齿条插刀 2.切削过程中的运动 3. 滚齿加工的特点 滚齿原理：滚刀相当于轴截面为直线齿形的螺杆，滚刀旋转时，相当于直线齿廓的齿条沿其轴线方向连续不断地移动，从而加工出任意要求齿数的齿轮。为了沿齿宽方向加工出齿槽，滚刀在转动的同时，还需沿轮坯轴线方向作进给切削运动。 滚齿 二、渐开线齿廓的根切现象 1、根切现象： 当用范成法加工标准齿轮时，如果被加工齿轮的齿数太少，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，这种现象就称为轮齿的根切。 2、渐开线齿廓根切产生的成因 3、齿廓根切的后果 4、标准齿轮不产生根切的最少齿数 §16-6 齿轮轮齿的失效形式 一. 齿轮轮齿的失效形式 齿轮在传动过程中，由于损坏而失去了正常的工作能力，称之为失效。 1. 轮齿折断 1. 轮齿折断 2. 齿面点蚀 2. 齿面点蚀 3. 齿面胶合 3. 齿面胶合 4. 齿面磨损 5. 齿面塑性变形 二．齿轮的常用材料 1．对材料的要求 （1）齿面硬度足够，以抗点蚀和耐磨； （2）有足够的强度和冲击韧性； （3）对易发生胶合的齿轮，应选用不同的齿轮副材料； （4）根据要求选材料； 二．齿轮的常用材料 2．常用齿轮材料 锻钢：各种牌号的优质碳素钢、合金结构钢； 铸钢：大齿轮（d400—600mm） 铸铁：低速、大直径 3．一对齿轮传动，小齿轮的材料应比大齿轮的材料要好一些。常把小齿轮的齿面硬度选得比大齿轮高出20—50HBS，传动比愈大，硬度差值也愈大。 三. 齿轮常用的热处理方法 1．表面淬火：一般用于中碳钢和中碳合金钢。齿面硬度可达HRC52~56，耐磨性好，齿面接触强度高。表面淬火的方法有高频淬火和火焰淬火等 2．渗碳淬火：用于处理低碳钢和低碳合金钢，齿面硬度可达HRC56~62，齿面接触强度高，耐磨性好，而轮齿芯部仍保持有较高的韧性，常用于受冲击载荷的重要齿轮传动 3．调质：用于处理中碳钢和中碳合金钢。调质处理后齿面硬度可达HBS220~260 三. 齿轮常用的热处理方法 4．正火：能消除内应力、细化晶粒，改善力学性能和切削性能。中碳钢正火处理可用于机械强度要求不高的齿轮传动中 软齿面：热处理后齿面硬度HB≤350的齿轮称为齿轮，多用于中、低速机械。应使小齿轮齿面硬度比大齿轮高20~50HBS 硬齿面：HB＞350的齿轮，最终热处理在轮齿精切后进行。当大小齿轮都是硬齿面时，小齿轮的硬度应略高，也可和大齿轮相等。 小结·提问·思考·练习 1、造成仿形法精度低的原因是什么？ 2、标准齿轮不产生根切的最少齿数？ 3、齿轮轮齿的失效形式有哪些 ？ 4、齿轮的常用材料和热处理方法是什么？ 布置作业 思考题：P234 习 题：P235 点蚀——轮齿齿面金属脱落而形成一些细小的凹坑的现象称为点蚀。 （1）产生点蚀的原因：两齿轮在传动中，由于受交变应力的作用，齿面上产生疲劳裂纹，随应力循环次数的增加，裂纹逐步扩张，使齿面金属小块脱落而形成点蚀。 （2）点蚀是闭式齿轮传动，软齿面（HBS≤350）齿轮的主要失效形式。 （3）点蚀产生的部位：点蚀绝大多数发生在靠近节线的齿根面上。 （4）防止点蚀的主要措施： 1） 提高硬度。设计时合理选择齿轮参数，采用合适的材料和齿面硬度，使接触应力不超过材料的许用值。 2） 提高润滑油的粘度或采用适当的添加剂，使齿面形成油膜。 齿面胶合——高速重载齿轮传动中，齿面产生瞬时高温，较软齿面的表面金属会熔焊在与之相啮合的另一齿轮的齿面上。当齿轮继续转动时，由于两齿面的相对滑动，较软工作齿面上形成与