机械毕业论文

1、黑龙江农业工程职业学院毕 业 论 文 齿轮震动故障诊断与分析学生姓名：刘健平专业班级：机电一体化13-712指导教师：王立波学 院：自动化学院1毕业论文评审表毕业论文题目齿轮震动故障诊断与分析学生姓名刘健平专业班级机电一体化13-712评阅人评语：建议成绩：评阅人： 年 月 日1黑龙江农业工程职业学院毕 业 论 文 任 务 书齿轮震动故障诊断与分析学生姓名：刘健平专业班级：机电一体化13-712指导教师：王立波学 院：自动化学院 题目名称：齿轮震动故障诊断与分析 任务内容 ：论文综述了通过确定齿轮震动故障诊断与分析来研究减少齿轮与齿轮之间的振动三月初进行对资料的整理以及对文献的查阅。三月中旬整

2、编资料，书写绪论部分，即齿轮的振动。三月末分析减少齿轮的振动从而增加齿轮的寿命。四月初完成论文初稿。五月初交终稿。 其中：参考文献篇数：10篇 论文字数：14 000字以上 外文翻译：1600字以上黑龙江农业工程职业学院自动化学院毕业论文齿轮震动故障诊断与分析摘 要摘要：齿轮是装备制造产业补个或缺的基础零件。据了解，我国规模以上齿轮制造企业已达到1000余家，骨干齿轮企业300多家，重点企业的产量、销售额占全行业的75%以上。去年我国机械通用零件销售额总计约为3440亿元，其中齿轮行业为2080亿元。机械通用零件进口额181.63亿元，其中齿轮行业进口135.76亿元。根据最新的统计显示，今年

3、一季度，我国齿轮行业销售额实现480亿元，同比增长8%，而整个机械通用零件行业进口额增幅只有4.5%；出口方面，齿轮出口额实现13.6亿美元，占机械通用零件出口总额的一半，同比增幅更是高达18%。初步统计，近几年机械通用零件行业得到国家支持的技改资金达到3亿元，促进了行业设计制造工艺的进步。关键词：齿轮；滚动轴承；振动分析Fault diagnosis and analysis of gear vibrationAbstractAbstract: the gear is the equipment manufacturing industry complement or lack the ba

4、sic parts. It is understood, Chinas above scale gear manufacturing enterprises has reached more than 1000, shaft gear more than 300 enterprises, the production of key enterprises accounted for sales of more than 75% of the whole industry. Last year China general machine parts sales sales totaled app

5、roximately $344 billion yuan, which gear industry for 20.8 billion yuan. General machinery imports of components 181.63 billion yuan in the, the gear industry import 135.76 billion yuan. According to the latest statistics show, in the first quarter of this year, China gear industry sales achieve 480

6、 billion yuan, an increase of 8%, and the whole machine Machinery general parts industry imports rose by only 4.5%; exports, exports of gear to achieve $13.6billion, accounting for half of the general machinery parts exports amounted to a total of, an increase is up to 18%. The preliminary statistic

7、s, in recent years, general machinery parts industry get national support funds fortechnological renovation reached 3 billion yuan, and promote the progress of industry design and manufacture process, in the automotive, energy, high-speed rail, the field of robot is the key part of the project are t

8、o achieve a breakthroughKey words: gear; rolling bearing; vibration analysis 目 录摘要Abatract第1章 齿轮11.1 发展起源11.2 现状4 1.3中国行业发展41.3.1状况41.3.2发展5第2章 发展格局72.1 简介7 2.1.1博弈7 2.1.2 技术革新7 2.1.3大势所趋7第三章 齿轮传动9 3.1 特点9 3.2类型10 3.3设计准则12 3.4减少噪音方法15 3.5 公制齿轮的检测17第四章齿轮振动故障诊断与分析19 4.1齿轮典型故障介绍19 4.2齿轮振动类型及特征20 4.2.1

9、齿轮振动类型介绍21总结26致谢27参考文献28第1章 齿轮1.1 发展起源历史在西方，公元前300年古希腊哲学家亚里士多德在机械问题中，就阐述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。希出土的古希腊齿轮装置腊著名学者亚里士多德和阿基米德都研究过齿轮，希腊有名的发明家古蒂西比奥斯在圆板工作台边缘上均匀地插上销子，使它与销轮啮合，他把这种机构应用到刻漏上。这约是公元前150年的事。在公元前100年，亚历山人的发明家赫伦发明了里程计，在里程计中使用了齿轮。公元1世纪时，罗马的建筑家毕多毕斯制作的水车式制粉机上也使用了齿轮传动装置。到14世纪，开始在钟表上使用齿轮。东汉初年（公元 1世纪）已有人字齿轮。

10、三国时期出现的指南车和记里鼓车已采用齿轮传动系统。晋代杜预发明的水转连磨就是通过齿轮将水轮的动力传递给石磨的。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。北宋时制造的水运仪象台（见中国古代计时器）运用了复杂的齿轮系统。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战国末期铁质青铜齿轮。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。1954年在山西省永济县蘖家崖出土了青铜棘齿轮。参考同坑出土器物，可断定

11、为秦代(公元前221前206)或西汉初年遗物，轮40齿，直径约25毫米。关于棘齿轮的用途，迄今未发现文字记载，推测可能用于制动，以防止轮轴倒转。1953年陕西省长安县红庆村出土了一对青铜人字齿轮。根据墓结构和墓葬物品情况分析，可认定这对齿轮出于东汉初年。两轮都为24齿，直径约15毫米。衡阳等地也发现过同样的人字齿轮。早在1694年，法国学者PHILIPPE DE LA HIRE首先提出渐开线可作为齿形曲线。1733年，法国人M.CAMUS提出轮齿接触点的公法线必须通过中心连线上的节点。一条辅助瞬心线分别沿大轮和小轮的瞬心线(节圆)纯滚动时，与辅助瞬心线固联的辅助齿形在大轮和小轮上所包络形成的两

12、齿廓曲线是彼此共轭的，这就是CAMUS定理。它考虑了两齿武备志中齿轮传动结构图面的啮合状态；明确建立了现代关于接触点轨迹的概念。1765年，瑞士的LEULER提出渐开线齿形解析研究的数学基础，阐明了相啮合的一对齿轮，其齿形曲线的曲率半径和曲率中心位置的关系。后来，SAVARY进一步完成这一方法，成为EU-LET-SAVARY方程。对渐开线齿形应用作出贡献的是ROTEFT WULLS，他提出中心距变化时，渐开线齿轮具有角速比不变的优点。1873年，德国工程师HOPPE提出，对不同齿数的齿轮在压力角改变时的渐开线齿形，从而奠定了现代变位齿轮的思想基础。19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的

13、专用机床与刀具的相继出现，使齿轮加工具备较完备的手段后，渐开线齿形更显示出巨大的优越性。切齿时只要将切齿工具从正常的啮合位置稍加移动，就能用标准刀具在机床上切出相应的变位齿轮。1908年，瑞士MAAG研究了变位方法并制造出展成加工插齿机，后来，英国BSS、美国AGMA、德国DIN相继对齿轮变位提出了多种计算方法。为了提高动力传动齿轮的使用寿命并减小其尺寸，除从材料，热处理及结构等方面改进外，圆弧齿形的齿轮获得了发展。1907年，英国人FRANK HUMPHRIS最早发表了圆弧齿形。1926年，瑞土人ERUEST汉初青铜人字齿轮WILDHABER取得法面圆弧齿形斜齿轮的专利权。1955年，苏联的

14、MLNOVIKOV完成了圆弧齿形齿轮的实用研究并获得列宁勋章。1970年，英国ROLHROYCE公司工程师RMSTUDER取得了双圆弧齿轮的美国专利。这种齿轮现已日益为人们所重视，在生产中发挥了显著效益。齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。现代齿轮技术已达到：齿轮模数0.004100毫米；齿轮直径由1毫米150米；传递功率可达上十万千瓦；转速可达几十万转/分；最高的圆周速度达300米/秒。随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。1674年丹麦天文学家罗默首次提出用外摆线作齿廓曲线，以得到运转平稳的齿轮。18世纪工业革命时期，齿轮技术得到高速发展，人们

15、对齿轮进行了大量的研究。1733年法国数学家卡米发表了齿廓啮合基本定律；1765年瑞士数学家欧拉建议采用渐开线作齿廓曲线。19世纪出现的滚齿机和插齿机，解决了大量生产高精度齿轮的问题。1900年，普福特为滚齿机装上差动装置，能在滚齿机上加工出斜齿轮，从此滚齿机滚切齿轮得到普及，展成法加工齿轮占了压倒优势，渐开线齿轮成为应用最广的齿轮。1899年，拉舍最先实施了变位齿轮的方案。变位齿轮不仅能避免轮齿根切，还可以凑配中心距和提高齿轮的承载能力。1923年美国怀尔德哈伯最先提出圆弧齿廓的齿轮，1955年苏诺维科夫对圆弧齿轮进行了深入的研究，圆弧齿轮遂得以应用于生产。这种齿轮的承载能力和效率都较高，但

16、尚不及渐开线齿轮那样易于制造，还有待进一步改进。1.2现状中国齿轮行业快速发展，行业规模不断扩大。在“十一五”期间，根据国家统计局公布的数据，20052010年中国齿轮行业的工业总产值逐年增加，且同比增幅均在18.00%以上，2009年实现工业总产值781.85亿元，2010年实现工业总产值946.35亿万元。齿轮行业已成为中国机械基础件中规模最大的行业。1.3中国行业发展1.3.1状况中国齿轮工业在“十五”期间得到了快速发展：2005年齿轮行业的年产值由2000年的240亿元增加到683亿元，年复合增长率23.27%，已成为中国机械基础件中规模最大的行业。就市场需求与生产规模而言，中国齿轮行

17、业在全球排名已超过意大利，居世界第四位。2006年，中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值102628183千元，比上年同期增长24.15%；实现累计产品销售收入98238240千元，比上年同期增长24.37%；实现累计利润总额5665210千元，比上年同期增长26.85%。2007年1-12月，中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值136542841千元，比上年同期增长30.96%；2008年1-10月，中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值144529138千元，比上年同期增长32.92%。中国齿轮制造业与发达国家相比还存在自主创新能力不足、

18、新品开发慢、市场竞争无序、企业管理薄弱、信息化程度低、从业人员综合素质有待提高等问题。现阶段齿轮行业应通过市场竞争与整合，提高行业集中度，形成一批拥有几十亿元、5亿元、1亿元资产的大、中、小规模企业；通过自主知识产权产品设计开发，形成一批车辆传动系（变速箱、驱动桥总成）牵头企业，用牵头企业的配套能力整合齿轮行业的能力与资源；实现专业化、网络化配套，形成大批有特色的工艺、有特色的产品和有快速反应能力的名牌企业；通过技改，实现现代化齿轮制造企业转型。“十一五”末期，中国齿轮制造业年销售额可达到1300亿元，人均销售额上升到65万元/年，在世界行业排名中达到世界第二。2006-2010年将新增设备1

19、0万台，即每年用于新增设备投资约60亿元，新购机床2万台，每台平均单价30万元。到2010年，中国齿轮制造业应有各类机床总数约40万台，其中数控机床10万台，数控化率25%（高于机械制造全行业平均值17%）。1.3.2发展中低档的齿轮模具在国内大多都能生产，高端的齿轮模具多依靠进口。国内专门做齿轮模具的工厂不多，大都由齿轮厂自己做齿轮模具，齿轮厂往往设一个工段或一个车间来承担这项工作。这就致使国内的齿轮模具产业发展难上加难。相关专家表示，要想促使我国齿轮模具产业更好更快的发展，就必须从根本上解决依赖问题，努力提高专业技术，以便更好的服务于国内齿轮模具产业。随着齿轮行业竞争的不断加剧，大型齿轮企

20、业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的齿轮生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的齿轮品牌迅速崛起，逐渐成为齿轮行业中的翘楚！2011年，齿轮行业总体销售额达到1780亿元人民币，同比增长23%;进口额虽还远远高于出口额，但出口增速则明显强于进口。2012年齿轮行业发展可能呈现“前低后高、中速增长”的态势。2012年四季度出现的行业增长放缓的趋势将延续到今年。下半年，随着国家扩大内需政策的逐步到位，战略性新兴产业的发展以及国家“三基规划”的开始实施，必将提升现代装备制造业，从而带动整个齿轮行业新一轮的上升。预计齿轮行

21、业销售收入将增长10%以上，出口增幅或将达15%。1.4投资齿轮及其齿轮产品是机械装备的重要基础件，绝大部分机械成套设备的主要传动部件都是齿轮传动。随着国民经济的高速发展，全行业年销售总额已突破千亿元，形成了企业多元并存、共同发展的行业格局。其中，龙头企业、骨干企业已成为推动行业管理水平、产品技术质量水平和自主创新能力提升的重要力量，为把我国从齿轮制造大国建设成为齿轮制造强国做出了突出贡献。根据（ 中国齿轮行业产销需求预测与转型升级分析报告）显示中国齿轮传动行业在“十一五”期间得到了快速发展，2005-2010年中国齿轮行业的工业总产值逐年增加，且同比增幅均在20%以上。2010年整个齿轮产业

22、实现工业总产值946.35亿元，齿轮全行业市场需求超过1400亿元，世界排名第二。从规模和销售额等各方面因素来看，齿轮产业已然成为中国机械通用零部件基础件领域的“领军”级行业。中国已经成为名副其实的世界齿轮制造大国。2011年末，我国轴承、齿轮、传动和驱动部件的制造工业企业达2319家，行业总资产达2483.16亿元，同比增长20.59 %。2011年，我国规模以上轴承、齿轮、传动和驱动部件的制造工业企业实现主营业务收入达3144亿元，同比增长28.00 %；实现利润总额达230.4亿元，同比增长22.08 %。2012年上半年，全国齿轮的产量达97.69万吨，同比增长 47.14%。2012

23、年6月份，我国生产齿轮18万吨，同比增长50.18%。中国处于工业化、市场化和城镇化加快发展的时期，也处在消费扩大和结构升级的时期，装备制造业将迎来难得发展机遇，为齿轮的发展提供巨大市场空间。“十二五”是我国齿轮行业发展的黄金期，行业应加快朝“由大变强”的目标迈进。第2章 发展格局2.1简介十二五时期是中国齿轮行业发展的黄金期，未来十年，齿轮行业应加快朝由大变强的目标迈进，调结构、上水平是重要任务，也是行业亟待扭转的关键问题。十二五是我国经济社会发展极其关键而特殊的时期，也是全球政治经济格局必将发生重大变化的时期，在新的历史起点上的齿轮行业必须要把握四个变革。2.1.1博弈特别值得注意的是，少

24、数国家挑起的贸易保护主义，有可能引发全球范围内的贸易保护。经济全球化和贸易保护主义正处于博弈阶段，但总体趋势是经济全球化。同时，后金融危机时代，人民币面临着升值的巨大压力。这意味着进出口格局将产生新的变化，更多的国际产品将进入中国与国产品牌直接竞争。我国齿轮企业必须要在竞争中走向成熟。未来的竞争格局将是集团化趋势明显，行业集中度提高；国际大企业重心转移，纷纷加大对中国等新兴市场的投入，国内竞争国际化加剧；国外企业越来越重视中国元素，未来将专门研发针对中国市场的产品。2.1.2技术变革应采取有效措施，用信息技术改造提升齿轮行业，改变我国齿轮产品档次低和经济效益不高的状况。如使用自动化、智能化设备

25、，降低成本和能源消耗;推动计算机集成制造系统等在齿轮行业的应用，形成强大的先进装备制造体系等。2.1.3大势所趋截止到2012年底，齿轮行业年销售收入约1600亿元，生产企业1000余家，规模以上企业约400余家，从业人员约30万人，是基础零部件行业规模最大的分行业。经过20多年的不懈努力，我国已经成为齿轮强国。“十二五”期间我国齿轮行业面临调整振兴、由大变强的历史发展机遇，国内外市场竞争加剧，国内深层次矛盾不可避免地会影响行业前进步伐，但推动行业技术进步创新发展的基本力量不可逆转，全行业在转型升级的进程中将以年均30%左右的增速实现稳定发展。预计至“十二五”期末，行业收入有望突破2600亿元

26、。报告通过齿轮行业下游需求潜力，进一步说明行业发展前景看好。随着全球一体化的到来，关联度越来越高的产业需要面对越来越多的共同课题，需要建立广泛的合作。而这种合作已不再仅是提供产品这么简单。将从源头上打破产业之间壁垒，以行业需求为导向成为产业之间融合发展的新趋势。为达成通过产业融合推动技术创新的目的，行业间应从技术、标准和法规、信息服务与软科学研究、品牌推广等方面全方位合作，合理利用双方的资源，进行前瞻性产品的设计与开发，确保我国自主创新技术的适用性和领先性。2.1.4变革低碳化已成为制造业发展的主题。随着越来越多的国家做出低碳化承诺，节能减排将是企业下一步技术发展的方向。行业也应抓住低碳经济的

27、机遇，提前介入混合动力、燃料电池、电机电子等新能源技术的研究；进一步挖掘传统能源的潜力，大力发展再制造等技术，推动产业实现绿色发展、循环发展。第3章 齿轮传动3.1特点1，瞬时传动比恒定。非圆齿轮传动的瞬时传动比能按需要的变化规律来设计。2，传动比范围大，可用于减速或增速。3，速度（指节圆圆周速度）和传递功率的范围大，可用于高速（v40m/s），中速和低速（v25m/s）的传动；功率从小于1W到105KW。4，传动效率高。一对高精度的渐开线圆柱齿轮，效率可达99%以上。5，结构紧凑，适用于近距离传动。6，制造成本较高。某些具有特殊齿形或精度很高的齿轮，因需要专用的或高精度的机床，刀具和量仪等，

28、故制造工艺复杂，成本高。7，精度不高的齿轮，传动时的噪声，振动和冲击大，污染环境。8，无过载保护作用3.2类型齿轮传动根据两轴的相对位置和轮齿的方向，可分为以下类型：直齿圆柱齿轮传动； 斜齿圆柱齿轮传动；人字齿轮传动；锥齿轮传动；交错轴斜齿轮传动。根据齿轮的工作条件，可分为：开式齿轮传动式齿轮传动，齿轮暴露在外，不能保证良好的润滑；半开式齿轮传动，齿轮浸入油池，有护罩，但不封闭；闭式齿轮传动，齿轮、轴和轴承等都装在封闭箱体内，润滑条件良好，灰沙不易进入，安装精确。（3）齿轮传动可按其轴线的相对位置分类。（4）齿轮传动按齿轮的外形可分为圆柱齿轮传动、锥齿轮传动、非圆齿轮传动、齿条传动和蜗杆传动。

29、（5）按轮齿的齿廓曲线可分为渐开线齿轮传动、摆线齿轮传动和圆弧齿轮传动等。由两个以上的齿轮组成的传动称为轮系。根据轮系中是否有轴线运动的齿轮可将齿轮传动分为普通齿轮传动和行星齿轮传动，轮系中有轴线运动的齿轮就称为行星齿轮。齿轮传动按其工作条件又可分为闭式。开式和半开式传动。把传动密封在刚性的箱壳内，并保证良好的润滑，称为闭式传动，较多采用，尤其是速度较高的齿轮传动，必须采用闭式传动。开式传动是外露的、不能保证良好的润滑，仅用于低速或不重要的传动。半开式传动介于二者之间。啮合定律 齿轮传动的平稳性要求在轮齿啮合过程中瞬时传动比i=主动轮角速度/从动轮角速度=1/2=常数，这个要求靠齿廓来保证。图

30、2表示两啮合的齿廓E1和E2在任意点K接触，过K点作两齿廓的公法线N1N2，它与连心线O1O2交于C点。两齿廓啮合过程中保持接触的条件是齿廓E1上的K点速度vK1和齿廓E2上的K点速度vK2在公法线N1N2方向的分速度相等，即vKn1=vKn2=vKn。由O1和O2分别向N1N2线作垂线交于N1和N2点。上式表明，两轮齿廓必须符合下述条件：两轮齿廓不论在任何位置接触，过接触点的公法线必须过连心线上的定点C节点。这就是圆形齿轮的齿廓啮合基本定律。能满足该定律的曲线有很多，实际上还要考虑制造、安装和承载能力等方面的要求，一般只采用渐开线、摆线和圆弧等几种曲线作齿轮的工作齿廓，其中大部分为渐开线齿廓

31、。对渐开线齿轮来说图2中的分别是轮1和轮2的基圆半径rb1、rb2。N1N2线是两个基圆的内公切线，即两齿廓任意接触点的公法线与其重合。因为两基圆在一个方向只有一条内公切线，所以任意接触点的公法线都通过定点C，这表明用渐开线作齿廓符合齿廓啮合基本定律。以O1、O2为圆心过节点C所绘的两个圆互称节圆。轮1的节圆半径，轮2的节圆半径渐开线齿轮具有下述特性：N1N2是两齿廓接触点的轨迹，称为啮合线，它是一条直线。过节点C作齿轮传动两节圆的公切线tt，它与啮合线N1N2间的夹角称为啮合角，它是常数。齿面间的压力总是沿着接触点的公法线N1N2方向，所以渐开线齿轮在传递动力时齿面间的压力方向不变。传动比与

32、两轮基圆半径成反比。齿轮制成后，基圆是确定的，因此在运转中即使中心距与设计的有点偏差，也不会影响传动比，这一特性称为传动的可分性，它对齿轮的加工、装配及维修十分有利。两齿廓仅在节点C接触时齿面间无滑动，而在其他点接触时齿面间皆有滑动，且距节点愈远，滑动愈大。由于渐开线齿轮可以和直线齿廓的齿条相啮合，故它可以用直线齿廓的刀具展成加工，刀具容易制造，且加工精度可以高。重合度 重合度是影响齿轮能否连续传动的重要参数。如图2所示，轮齿啮合是由主动轮的齿根与从动轮的齿顶接触开始的，即从动轮的齿顶圆与啮合线的交点A是啮合的开始点。随着轮1的转动，推动着轮2旋转，接触点沿着啮合线移动，当接触点移到轮1的齿顶

33、圆与啮合线的交点E时（图中虚线位置），这时齿廓啮合终止，两齿廓开始分离，E点是啮合终止点，是实际啮合线长。如果前一对齿还在E点以前的D点接触，后一对齿已于A点接触，这时传动是连续的；如果前一对齿已于E点离开，而后一对齿尚未进入啮合，这时传动就出现中断。考虑齿轮的制造、安装误差及变形的影响，实际中常要求1.11.4。重合度愈大，传动愈平稳。以上所述是指的圆柱齿轮的端面重合度，对斜齿圆柱齿轮尚有纵向重合度。一对齿轮能够正确的啮合的条件是二者必须模数相等、压力角相等。3.3设计准则针对齿轮五种失效形式，应分别确立相应的设计准则。但是对于齿面磨损、塑性变形等，由于尚未建立起广为工程实际使用而且行之有效

34、的计算方法及设计数据，所以设计齿轮传动时，通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。对于高速大功率的齿轮传动（如航空发动机主传动、汽轮发电机组传动等），还要按保证齿面抗胶合能力的准则进行计算（参阅GB64131986）。至于抵抗其它失效能力，虽然一般不进行计算，但应采取的措施，以增强轮齿抵抗这些失效的能力。1 闭式齿轮传动由实践得知，在闭式齿轮传动中，通常以保证齿面接触疲劳强度为主。但对于齿面硬度很高、齿芯强度又低的齿轮（如用20、20Cr钢经渗碳后淬火的齿轮）或材质较脆的齿轮，通常则以保证齿根弯曲疲劳强度为主。如果两齿轮均为硬齿面且齿面硬度一样高时，则视具体情况而定。

35、功率较大的传动，例如输入功率超过75kW的闭式齿轮传动，发热量大，易于导致润滑不良及轮齿胶合损伤等，为了控制温升，还应作散热能力计算。2 开式齿轮传动开式（半开式）齿轮传动，按理应根据保证齿面抗磨损及齿根抗折断能力两准则进行计算，但如前所述，对齿面抗磨损能力的计算方法迄今尚不够完善，故对开式（半开式）齿轮传动，仅以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则。为了延长开式（半开式）齿轮传动的寿命，可视具体需要而将所求得的模数适当增大。前已述之，对于齿轮的轮圈、轮辐、轮毂等部位的尺寸，通常仅作结构设计，不进行强度计算。3 圆柱齿轮传动用于平行轴间的传动，一般传动比单级可到8，最大20，两级可到45，最大60

36、，三级可到200，最大300。传递功率可到10万千瓦，转速可到10万转/分，圆周速度可到300米/秒。单级效率为0.960.99。直齿轮传动适用于中、低速传动。斜齿轮传动运转平稳，适用于中、高速传动。人字齿轮传动适用于传递大功率和大转矩的传动。圆柱齿轮传动的啮合形式有3种：外啮合齿轮传动，由两个外齿轮相啮合，两轮的转向相反；内啮合齿轮传动，由一个内齿轮和一个小的外齿轮相啮合，两轮的转向相同；齿轮齿条传动，可将齿轮的转动变为齿条的直线移动，或者相反。4锥齿轮传动用于相交轴间的传动。单级传动比可到6，最大到8，传动效率一般为0.940.98。直齿锥齿轮传动传递功率可到370千瓦，圆周速度5米/秒。

37、斜齿锥齿轮传动运转平稳，齿轮承载能力较高，但制造较难，应用较少。曲线齿锥齿轮传动运转平稳，传递功率可到3700千瓦，圆周速度可到40米/秒以上。5双曲面齿轮传动用于交错轴间的传动。单级传动比可到10，最大到100，传递功率可到750千瓦，传动效率一般为0.90.98，圆周速度可到30米/秒。由于有轴线偏置距，可以避免小齿轮悬臂安装。广泛应用于汽车和拖拉机的传动中。6螺旋齿轮传动用于交错间的传动，传动比可到5，承载能力较低，磨损严重，应用很少。7蜗杆传动交错轴传动的主要形式，轴线交错角一般为90。蜗杆传动可获得很大的传动比，通常单级为880，用于传递运动时可达1500；传递功率可达4500千瓦；

38、蜗杆的转速可到3万转/分；圆周速度可到70米/秒。蜗杆传动工作平稳，传动比准确，可以自锁，但自锁时传动效率低于0.5。蜗杆传动齿面间滑动较大，发热量较多，传动效率低，通常为0.450.97。8圆弧齿轮传动用凸凹圆弧做齿廓的齿轮传动。空载时两齿廓是点接触，啮合过程中接触点沿轴线方向移动，靠纵向重合度大于1来获得连续传动。特点是接触强度和承载能力高，易于形成油膜，无根切现象，齿面磨损较均匀，跑合性能好；但对中心距、切齿深和螺旋角的误差敏感性很大，故对制造和安装精度要求高。9摆线齿轮传动用摆线作齿廓的齿轮传动。这种传动齿面间接触应力较小，耐磨性好，无根切现象，但制造精度要求高，对中心距误差十分敏感。

39、仅用于钟表及仪表中。10行星齿轮传动 具有动轴线的齿轮传动。行星齿轮传动类型很多，不同类型的性能相差很大，根据工作条件合理地选择类型是非常重要的。常用的是由太阳轮、行星轮、内齿轮和行星架组成的普通行星传动，少齿差行星齿轮传动，摆线针轮传动和谐波传动等。行星齿轮传动一般是由平行轴齿轮组合而成，具有尺寸小、重量轻的特点，输入轴和输出轴可在同一直线上。其应用愈来愈广泛。3.4减少噪音方法为了避免减速机不能通过出厂测试，原因之一是减速机存在间歇性高噪声；用ND6型精密声级计测试，低噪声减速机为72.3Db（A），达到了出厂要求；而高噪声减速机为82.5dB（A），达不到出厂要求。经过反复测试、分析和改

40、进试验，得出的结论是必须对生产的各个环节进行综合治理，才能有效降低齿轮传动的噪声。1.控制齿轮的精度：齿轮精度的基本要求：经实践验证，齿轮精度必须控制在GB109958878级，线速度高于20m/s齿轮，齿距极限偏差、齿圈径向跳动公差、齿向公差一定要稳定达到7级精度。在达到7级精度齿轮的情况下，齿部要倒棱，要严防齿根凸台。2.控制原材料的质量：高质量原材料是生产高质量产品的前提条件，该公司用量最大的材料40Cr和45钢制造齿轮。无论通过何种途径，原材料到厂后都要经过严格的化学成分检验、晶粒度测定、纯洁度评定。其目的是及时调整热处理变形，提高齿形加工中的质量。3.防止热处理变形：齿坯在粗加工后成

41、精锻件，进行正火或调质处理，以达到：软化钢件以便进行切削加工；消除残余应力；3）细化晶粒，改善组织以提高钢的机械性能；为最终能处理作好组织上的准备。应注意的是，在正火或调质处理中，一定要保持炉膛温度均匀，以及采用工位器具，使工件均匀地加热及冷却，严禁堆放在一起。需钻孔减轻重量的齿轮，应将钻孔序安排在热处理后进行。齿轮的最终热处理采用使零件变形较小的齿面高频淬火；高频淬火后得到的齿面具有高的强度、硬度、耐磨性和疲劳极限，而心部仍保持足够的塑性和韧性。为减少变形。齿面高频淬火应采用较低的淬火温度和较短的加热时间、均匀加热、缓慢冷却。4.保证齿坯的精度：齿轮孔的尺寸的精度要求在孔的偏差值的中间差左右

42、分布，定在0.0030.005mm；如果超差而又在孔的设计要求范围内，必须分类，分别转入切齿工序。齿坯的端面跳动及径向跳动为6级，定在0.010.02mm范围内。5.切齿加工措施：对外购的齿轮刀具必须进行检验，必须达到AA级要求。齿轮刀具刃磨后必须对刀具前刃面径向性、容屑槽的相邻周节差、容屑槽周节的最大累积误差、刀齿前面与内孔轴线平行度进行检验。在不影响齿轮强度的前提下，提高齿顶高系数，增加0.050.1m，改善刀具齿顶高系数，避免齿轮传动齿根干涉。M=12的齿轮采用齿顶修圆滚刀，修圆量R=0.10.15m。消除齿顶毛刺，改善齿轮传动时齿顶干涉。切齿设备每年要进行一次精度检查，达不到要求的必须

43、进行维修。操作者亦要经常进行自检，特别是在机床主轴径向间隙控制在0.01mm以下，刀轴径跳0.005mm以下，刀轴窜动0.008mm以下。刀具的安装精度：刀具径向跳动控制在0.003mm以下，端面跳动0.004mm以下。切齿工装精度，心轴外径与工件孔的间隙，保证在0.0010.004mm以内。心轴上的螺纹必须在丙顶类定位下，由螺纹床进行磨削：垂直度0.003mm，径跳0.005mm。螺母必须保证内螺纹与基准面一次装夹车成，垫圈的平行度0.003mm。6.文明生产：齿轮传动噪声有30%以上的原因来自毛刺、磕碰伤。有的工厂在齿轮箱装配前，去除毛刺及磕碰伤，是一种被动的做法。齿轮轴类零件，滚齿后齿部

44、立即套上专用的塑料保护套后转入下道工序，并带着专用的塑料保护套入库和发货。进行珩齿工艺，降低齿面粗糙度，去除毛刺，并防止磕碰伤，能有效地降低齿轮传动噪声。7.采取其它材料及热处理、表面处理方式：可利用粉末冶金成型技术，齿轮成型后齿部高频淬火。采用墨铸铁，齿轮切削加工后，再进行软氮化处理。采用40Cr材料，齿轮切削功工后，采用软氮化处理或齿部镀铜处理。综合所述，要根治齿轮传动噪声，齿轮材料及热处理是要本，齿坯精度是保证，齿轮精度是关键，文明生产是基础。3.5加工方法1.磨齿：IT6IT4IT3， Ra：0.80.2m 原理：成形法和展成法。成形法磨齿 IT6IT5， Ra：0.80.4 m，用成

45、形砂轮磨削，生产率较高，加工精度较低，应用较少。展成法磨齿锥面砂轮磨齿：砂轮截面齿形为假想齿条的齿形，工件向右滚动，利用砂轮右侧面磨削第1齿槽的右侧面，从根部 磨至顶部；然后工件向左滚动，以砂轮左侧面磨削第l齿槽的左侧面，也从根部磨至 顶部，当第l齿槽两侧面全部磨削完毕时，砂轮自动退离工件，工件作分度转动，然后再向右滚动，磨削第2齿槽，这样反复循环，直至磨完全部轮齿。2.研齿：IT7IT6， Ra：1.60.2m 设备：研齿机。研具：精密的铸铁齿轮。研磨剂：磨粒：220#240#，活性润滑油特点：与珩齿相同，只能降低表面粗糙度，不能提高齿形精度。3.5.1平行轴线研磨法1.过程：研磨轮与被研齿

46、轮的轴线平行，研磨时被研齿轮带动研磨轮作无侧隙的自由啮合运动，被研齿轮还作轴向往复运动，研磨轮被轻微制动。经一段时间后，研磨轮 和被研磨轮作反向旋转，使齿的两个侧面被均匀研磨。2.特点：由于齿面的滑动速度不均匀，研磨量也不均匀，在齿顶及齿根部分的滑动速度大，研磨量也大。3.5.2公制齿轮的检测齿轮的检测有三方面要求：传递运动的精确性、平稳性、载荷分布的均匀性。2.这三个公差组各有数个检测项目，按国标要求每个公差组只检一项或两项（当然不是随意选）一般情况下设计者会给出每个公差组的精度等级和需检测的项目。3.但有时图纸上会给出数个项目或只给精度等级和标准，这种情况下个人认为最好和设计沟通一下，看对

47、方有什么要求，否则你费了半天劲可能人家一句话你就得从头再来。若设计没什么要求那你可以按标准要求每个公差组检一项或两项就可以了，记住是按照标准要求，不是自己随意挑的。第四章 齿轮振动故障诊断与分析4.1 齿轮典型故障介绍(1)磨损磨损包括磨粒磨损、腐蚀磨损和冲击磨损，磨粒磨损是常见的磨损形式，一般是由于齿的工作表面进入了金属微粒、尘埃和沙粒等所引起的齿面擦伤或者齿面材料脱落，是润滑不好的开式传动齿轮的主要故障类型。齿轮磨损后，齿的厚度变薄，齿廓变形，侧隙变大，会造成齿轮动载荷增大，不仅会使振动和噪音加大，而且很可能导致断齿。磨损故障大概占齿轮常见故障比例的10%。(2)点蚀点蚀是减速箱等闭式齿轮

48、传动系统中极其普遍的故障类型，约占齿轮常见故障比例的31%。齿轮受啮合过程产生的循环交变应力会在表面产生微小疲劳裂纹，啮合时润滑油进入该裂纹中后被封口并受挤压产生高压，从而扩大了裂纹，最终导致齿轮表面金属的脱落形成麻点状小坑，这就是点蚀。在齿轮表面硬度低于350HBS的闭式齿轮上，点蚀现象尤为常见。点蚀的出现会加大齿轮表面的局部接触应力，导致点蚀现象的恶化，进而加剧齿轮啮合时的噪声、降低齿轮传动的精度。(3)断齿断齿在齿轮故障类型中是最容易发生的，占齿轮常见故障比例的41%。断齿故障有过载断齿、疲劳断齿和缺陷断齿三种，这里面又以疲劳断齿最为常见，它是由于齿轮工作受到周期性载荷，弯曲应力超过弯曲

49、疲劳极限而在齿根处产生疲劳裂纹，裂纹渐渐扩大，当载荷的循环次数达到一定值时，就会致使轮齿折断。断齿是所有齿轮故障中最严重的类型，经常会导致停工停产。(4)胶合齿轮润滑良好时齿面间会保持一层润滑油膜作用，但是当载荷较大、齿面间压力大、工作转速高、工作表面温度较高时，润滑油膜被破坏，使金属齿面直接接触，相接触的金属材料在高温高压作用下发生粘着，相粘连的齿面由于相对滑动而被撕裂，在相对滑动方向形成划痕。齿面的胶合故障，会加剧齿面的磨损程度和速度，从而使齿轮更加快速地失效。这种故障类型占齿轮常见故障比例的10%。(5)塑性变形软齿面齿轮重载或者突然的重载冲击情况下，齿面容易发生塑性变形。因为重载会大幅

50、加大齿面的摩擦力，这会导致齿轮表面的材料呈现塑性状态，使齿轮表面的金属发生塑性流动，进而造成被动轮齿面中间凸起、主动轮齿面中间凹陷。塑性变形会使齿面偏离渐开线形状，引起齿轮传动比的变化，产生附加动载荷。齿轮塑性变形和化学腐蚀、表面龟裂等其它类型的一些故障，占齿轮常见故障比8%。4.2齿轮振动类型及特征即便在理想状态下，齿轮传动也会有振动产生，更何况是实际中齿轮的工作环境一般都比较恶劣，再加上齿轮的制造问题、安装问题、故障问题等的影响，因此齿轮传动中的振动根本是无法避免的。4.2.1 齿轮振动类型介绍 不同的原因引起不同类型的振动，根据振动的来源一般可以把它们归为两类：一类是由齿轮正常啮合传动中

51、交变载荷引起的，包括啮合振动和固有振动；另一类是由齿轮故障或者误差引起的，如齿形误差、磨损、断齿等引起的振动。各种振动都有各自不同的特点，下面简单介绍一下：(1)齿轮的啮合振动齿轮传动时，一对齿轮副中的两个齿轮相互啮合时会产生弹性变形，使刚进入啮合的齿轮发生撞击，从而产生振动，齿轮的啮合振动是无论齿轮状态的正常与否都会存在的，但是振动水平会存在差异。(2)齿轮的固有振动齿轮在啮合过程中产生的周期性冲击载荷的作用下，会激起固有振动，这种振动也是无论齿轮处于正常或者异常状态都会发生的，齿轮的固有振动频率就是产生的振动中的高频分量。齿轮的固有振动会激起共振，而共振现象又会使齿轮的振动处于一个极高的水

52、平，最终就会引起齿轮的断齿故障。因此，一个准确的齿轮的固有频率数值，对于齿轮故障诊断来说具有比较重要的参考价值。(3)齿轮磨损引起的振动齿轮齿面的磨损会使齿隙增大，进而导致齿轮啮合频率及其各次谐波振动分量幅值的增大，但是信号基波幅值增长缓慢，各次谐波分量幅值增长比基波快很多。(4)齿轮局部异常引起的振动齿轮的局部异常是指齿轮发生断齿、根部产生大裂纹等，它会产生激励，进而引起冲击振动，冲击剧烈时，不但会出现啮合频率的调制现象，还会出现固有频率的调制现象。(5)齿轮误差引起的振动齿轮存在误差使齿轮副相互啮合时产生撞击，从而产生振动，撞击频率是啮合频率。以齿轮偏心和周节误差为例，前者会提升齿轮转频振

53、幅，后者则会在齿轮啮合频率及其谐波上产生振动分量，增大它们的振幅。两者都存在时就会出现调制现象，振动的高频部分会出现转频的高次谐波、啮合频率，且产生调制边频带。(6)齿轮不同轴引起的振动齿轮不同轴会导致啮合频率调制现象的出现，并且存在调制边频带，但是它的边频带分布情况和齿轮误差、点蚀、断齿等的不同。上述6种振动类型，很明显(1)、(2)属于分类中的第一种，(4)-(6)属于第二种。正常齿轮中最主要的振动是啮合振动，而对于异常齿轮来说，除啮合振动之外，误差和故障也会使齿轮产生振动，有的甚至是冲击振动。而冲击振动如果比较强烈的话，将会引起共振现象，进而产生更加强烈的振动。这些振动通过一定方式以不同路径在齿轮箱体内外随机传递，其中存在“齿轮-键-轴-轴承-箱体”的路径，一般的齿轮故障模拟试验进行振动信号采集时都是利用这条路径，将传感器放在紧靠轴承