齿轮培训教材

培训材料

齿轮培训内容齿轮的基本参数要求及渐开线齿轮各部分名称和几何尺寸；介绍滚齿加工的基本原理、滚齿机的内部结构、滚刀类型的选择；金属齿轮加工工艺流程；（以50SM13-2B零件为例）滚齿加工时每道工序的主要问题）。一、齿轮各部分的名称和基本参数1、分度圆：齿轮上作为齿轮尺寸基准的圆，用d表示2、齿距：相邻两齿同侧齿廓间的分度圆弧长，用p表示3、模数：齿距P与π的比值，用ｍ表示4、压力角：渐开线齿廓上与分度圆交点处的压力角ａ，国家标准压力角为20度5、齿顶高：由分度圆到齿顶圆的径向高度，用ha表示6、顶隙：两齿轮装配后，两啮合齿沿径向留下的空隙距离，用C表示7、齿根高：由分度圆到齿根圆的径向高度，用hf表示8、全齿高：由齿顶圆到齿根圆的径向高度，用h表示二、标准直齿圆柱齿轮尺寸计算公式表名称符号计算公式齿距pP=ｍπ齿厚ｓｓ=ｍπ/2槽宽ｅｅ=ｍπ/2齿顶高haha=ha※ｍ齿根高hfhf=(ha※+C※)ｍ全齿高hh=(2ha※+C※)ｍ分度圆直径ｄｄ=ｍz齿顶圆直径ｄaｄa=ｄ±2ha齿根圆直径ｄfｄf=ｄ±2hf基圆直径ｄbｄb=dcosa=mzcosa中心距aa=m(Z2±Z1)/2★直齿圆柱齿轮正确的啮合条件：模数相等压力角相等

齿轮加工机床是用来加工各种齿轮轮齿的机床。由于齿轮传动具有传动比准确、传力大、效率高、结构紧凑等优点，因此，齿轮传动的应用极为广泛。☆齿轮加工机床的工作原理

1、成形法成形法加工齿轮所采用的刀具为成形刀具，其刀刃形状与被切齿轮齿槽的截面形状相同。◆使用一把成形刀具加工齿轮时，每次只加工一个齿槽，然后用分度装置进行分度，依次加工下一个齿槽，直到全部轮齿加工完毕。注：这种方法生产率较低，只适用于单件小批生产一些低速、低精度的齿轮。

2、展成法展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的，即把齿轮啮合副中的一个制作为刀具，另一个则作为工件，并强制刀具和工件作严格的啮合运动而展成切出齿廓。◆用展成法加工齿轮，可以用同一把刀具加工同一模数不同齿数的齿轮，且加工精度和生产率也比较高，因此，各种齿轮加工机床广泛用这种加工方法，如滚齿机、插齿机、剃齿机等。☆齿轮加工机床的类型及其用途圆柱齿轮加工机床分类：滚齿机主要用于加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮插齿机主要用于加工单联及多联的内、外直齿圆柱齿轮剃齿机主要用于淬火前的直齿和斜齿圆柱齿轮的齿廓精加工珩齿机主要用于对热处理后的直齿和斜齿圆柱齿轮的齿廓精加工☆

滚齿机床的内部结构

YM3608A型精密卧式滚齿机主要用于加工精度较高的小模数直齿圆柱齿轮、小角度斜齿圆柱齿轮及蜗轮。机床的主要技术参数为：最大加工直径为80mm最大工件长度直齿圆柱齿轮为65mm最大模数为1.25mm加工齿数范围为6-390齿滚刀架可转动角度±20度过㈠、主要组成部件㈡、机床的主要工作运动⑴主运动即滚刀的旋转运动。根据合理的切削速度和滚刀直径，即可确定滚刀的转速。⑵展成运动即滚刀与工件之间的啮合运动。没滚刀头数为ｋ，工件齿数为ｚ，则每当滚刀转1转时，工件应转ｋ/ｚ⑶垂直进给运动即滚刀沿工件轴线方向作连续的进给运动，以切出整个齿宽上的齿形。☆50SM13-2B金属齿轮加工工艺★零件种类四轮轴齿、五轮组件、输出轴组件★生产工艺流程四轮轴齿：四轮轴齿坏滚齿抛光处理铰孔清洗包装入库五轮轴齿：五轮轴齿坏滚齿抛光处理铰孔清

洗五轮轮片：五轮片坏滚齿抛光处理清洗

铆接六轮轮片：六轮片坏铰孔滚齿抛光处理清洗

★作业过程标准

输出轴铆接㈠、滚齿加工作业要求：

1、调整机床参数安装交换齿轮并调试刀架轴向和纵向起点位置；（滚刀转速、进刀量、径向切削量、滚刀模数）

2、采用两顶尖式装夹工件；（工件中孔作为定位基准）

3、启动机床前应检查刀架、拖板是否在切削起点，抬刀时是否碰到工件；

4、启动机床并合上自动走刀手柄进行切削加工；（切削液采用32号机油）

5、切削完成，松开自动走刀手柄。㈡、抛光去毛刺作业要求：

1、按下表参数比例将工件与磨料放入抛光桶中，并加入适量的水，盖上桶盖并拧紧螺丝；（注意：水平面至少应高出磨料2－5ｍｍ，低于桶顶至少10ｍｍ）

2、将抛光机机盖打开，将刹车杆卡入刹车槽，确认转盘不能转动后将抛光桶装入并拧紧螺丝；

3、确认所有的抛光桶已安装牢固后，合上机盖，按表一参数设置抛光时间；

4、打开电源，进行抛光，抛光结束后取下抛光桶，有相应的筛子分离工件与磨料，如工件为钢件应放入脱水油中浸，时间至少3分钟；

5、抛光后的工件应检查切削毛刺是否已被去除；

6、本工序采用湖牌XGP30型卧式行星滚抛光机。工件类型铜轴齿铜轮片钢轴齿钢轮片中孔直径≤2ｍｍ≤3ｍｍ所有≤2ｍｍ≤3ｍｍ所有抛光时间3－5分钟3－5分钟10－20分钟20－30分钟磨料型号3×34×42×23×34×44×4工、磨比例1∶31∶31∶3㈢、齿轮清洗作业要求：

1、将齿轮浸入清洁的90号汽油中，并用手搅拌去其表面及孔中垃圾；

2、洗净后的齿轮应放在筛网上晾干，等其干后浸入洁净的30号机油中，再取出沥净，即可包装；

3、对清洗后的齿轮应检查确认齿面及中孔是否已无垃圾、切悄。

滚齿加工工艺参数零件名称滚刀转速进切量径向切削量滚刀模数四轮轴齿3300.61.50.6五轮轴齿4650.61.860.8五轮轮片（15片）12600.31.50.6六轮轮片（8片）9000.320.8齿形加工一、概述齿轮类型应用直齿轮、斜齿轮、人字齿轮平行轴间传动螺旋齿轮、蜗轮与蜗杆垂直交错轴间传动内齿轮平行轴间同向传动齿轮齿条旋转运动和直线移动的转换直齿锥齿轮相交轴间传动（1）齿形轮廓线：渐开线、摆线、圆弧线等。1.直齿圆柱齿轮的主要参数及尺寸计算（1）模数m①分度圆：齿厚e与齿间相等的圆，d②分度圆周节P：在分度圆上相邻两齿对应点的弧长。③由于πd＝Pz，令m＝P/π，可得d＝mz④模数m的数值已标准化，共50种。（2）压力角α

渐开线上各点压力角不等。基圆上压力角为零，齿顶圆上压力角最大。分度圆上的压力角为刀具齿形角，称为标准压力角，α＝20°。渐开线齿轮正确啮合的基本条件是两齿轮的m和α分别相等。齿形加工时，刀具的m和α必须与被加工齿轮一致。二、圆柱齿轮精度简介1.齿轮传动的精度等级及其选择（1）、齿轮的精度要求（GB10095-88）①运动的的准确性（第I公差组）：分齿不均（误差）。②传动的平稳性（第II公差组）：渐开线齿形存在误差。③载荷分布的均匀性（第III公差组）。（2）齿轮的精度等级：GB10095-88对齿轮精度规定12个等级。

1～2：远景级3～5：高级精度

6～8：中级精度9～12：低级精度2、齿轮间隙的规定齿侧间隙：由工作条件决定，与齿轮精度无关，控制齿厚偏差或公法线平均长度偏差来限制。14个齿厚偏差：C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、R、S二、齿轮精度的选择一般情况下三个公差组应选用相同的精度。机床主轴齿轮：第II公差组高测量仪器和分度机构的齿轮：第I公差组高起重机械及矿山机械的齿轮：第III公差组高

6－5－5－F

LGB10095－88

6：第I公差组的精度等级

5：第II公差组的精度等级

5：第III公差组的精度等级

F：齿厚上偏差

L：齿厚下偏差三、铣齿成形法：用与被切齿轮齿槽法向截面形状相符的成形刀具切出齿形。展成法（包络法、范成法）：利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动，在专用齿轮加工机床上切出齿形的一种方法。1.铣削直齿圆柱齿轮（1）原理：成形法，IT9，Ra：6.3～3.2μm。M≤20，盘状模数铣刀；M＞20，指状模数铣刀。

（2）成形铣刀同一模数的齿轮铣刀，一般制作8把或15把，表7.1。表3－4盘状齿轮铣刀刀号及其加工范围2.铣削螺旋齿圆柱齿轮（1）螺旋齿轮的主要参数法面模数mn和端面模数mt、法面压力角αn（2）铣削螺旋齿轮铣刀的选择:按法面模数mn和当量齿数zd选择（3）铣削螺旋齿轮的方法铣削螺旋齿轮可看作铣削一般螺旋槽和铣削直齿轮两种方法的综合运用。在万能卧式铣床上进行。刀号12345678加工齿数范围12～1314～1617～2021～2526～3435～5455～134135以上及齿条齿形3.铣齿的工艺特点和应用（1）生产成本低。（2）加工精度低。（3）生产率低。四、插齿和滚齿IT8～IT7，Ra：3.2～1.6μm。1.插齿（1）插齿机和插齿刀插齿刀：相当于圆柱齿轮。（2）插齿原理与插齿运动插齿原理：展成法。插齿加工相当于一对无啮合间隙的圆柱齿轮传动。插齿运动①主运动：插齿刀上下往复运动②分齿运动：强制插齿刀与齿轮坯之间保持一对齿轮的啮合关系③径向进给运动：切出齿深。④圆周进给运动：插齿刀的旋转运动。⑤让刀运动：防止擦伤。（3）齿轮坯的安装①内孔和端面定位：大批量生产②外圆和端面定位：单件小批生产（4）插齿工作范围内外直齿圆柱齿轮、间距小的双联和多联齿轮、内外螺旋齿轮2.滚齿IT8～IT7，Ra：3.2～1.6μm。(1)滚齿机和齿轮滚刀齿轮滚刀：相当于一个右旋螺旋齿轮。(2)滚齿原理与滚齿运动滚齿原理：展成法。滚齿运动：①：主运动：滚刀旋转。②：分齿运动：③；垂直进给运动：切出整个齿宽。④：径向进给运动：切出整个齿深。（3）滚齿工作范围①滚切直齿圆柱齿轮②滚切螺旋齿圆柱齿轮③滚切蜗轮

3、滚齿与插齿比较（1）加工原理相同：展成法（2）加工精度和齿面粗糙度基本相同：精度为8～7级，Ra1.6μm（3）插齿的分齿精度略低于滚齿，滚齿的齿形精度略低于插齿。（4）插齿的齿面粗糙度略优于滚齿。（5）插齿的生产率低于滚齿。（6）加工范围不同。插齿：内齿轮和小间隙多联齿轮滚齿：螺旋齿轮、蜗轮和轴向齿轮较大的齿轮轴（7）生产类型相同五、齿形精加工剃齿、珩齿、磨齿、研齿1、剃齿IT7～IT6，Ra：0.8～0.4μm。（1）剃齿刀剃齿刀：相当于斜齿圆柱齿轮。（2）剃齿原理和剃齿运动①原理：展成法②剃齿运动剃齿刀剃齿刀旋转带动工件正转、反转转动，工作台带动工件往复运动，往复一次剃齿刀径向进给0.02～0.04mm/str，剃齿余量0.08～0.12mm。（3）剃齿的特点可提高渐开线齿形精度和齿向精度，降低表面粗糙度，不能修正被切齿轮的分齿误差。2、珩齿（1）原理：剃齿相同（展成法）。（2）作用：去除齿轮淬火后的氧化皮、齿面毛刺和压痕。（3）珩磨轮：磨料和环氧树脂合成后浇铸而成，相当于斜齿轮，见图7.12（m＞4，带齿芯；m＜4，不带齿芯）。（4）珩齿运动：剃齿相同，转速比剃齿高，为1000～2000r/min，余量为0.01～0.02mm，或不留加工余量，径向进给一次完成，实现磨削、剃削和抛光的综合作用。珩磨轮（5）珩齿特点：对修正齿形精度和齿向精度作用不大，不能修正被切齿轮的分齿误差，生产率高，改善表面质量。常用工序：滚齿→剃齿→淬火→珩齿3、磨齿IT6～IT4→IT3，Ra：0.8～0.2μm原理：成形法和展成法。（1）成形法磨齿IT6～IT5，Ra：0.8～0.4μm，用成形砂轮磨削，生产率较高，加工精度较低，应用较少。成形法磨齿（2）展成法磨齿①锥面砂轮磨齿图7.14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）双碟形砂轮磨齿两片砂轮倾斜一定角度，构成假想齿条两个齿的外侧面，同时磨削两个齿槽的两对应侧面。磨削完毕，工件退离砂轮并进行分度，再磨削另外侧面。直至各齿面磨削完毕为止。3、成形法磨齿与展成法磨齿（1）展成法磨齿精度高。（2）展成法磨齿生产率低。（3）展成法磨齿成本高。双蝶形砂轮磨齿4、研齿IT7～IT6，Ra：1.6～0.2μm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。1、平行轴线研磨法（图7.16）①过程：研磨轮与被研齿轮的轴线平行，研磨时被研齿轮带动平行轴线研磨法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。2、交叉轴线研磨法①过程：研磨轮与被研齿轮的轴线互相交叉。研磨直齿轮时三个研磨轮中的两个为斜齿轮，一个左旋，一个右旋，轴线与被研齿轮的轴线互相交叉；另一个研磨轮为直齿，它的轴线与被研齿轮的轴线平行。被研齿轮安装于三个稍被制动的研磨轮之间，并加注研磨剂，被研齿轮带动研磨轮作无侧隙的自由啮合交叉轴线研磨法运动，引起齿面接触部分产生相对滑动，从而进行齿面研磨，被研齿轮先向一个方向旋转，然后向另一个方向旋转，使齿的两个侧面都能均匀地得到研磨。②特点：大大提高了研齿的生产效率，研磨量也均匀。表7.2常用的齿形加工方法加工方法加工原理精度表面粗糙度生产率设备应用范围铣齿成形法96.3～3.2低普通铣床低精度圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮拉齿成形法71.6～0.4高拉床齿轮拉床制造复杂、应用少插齿展成法8～73.2～1.6较高插齿机内齿轮、扇形齿轮、人字齿轮、带凸台齿轮、间距小多联齿轮滚齿展成法8～73.2～1.6较高滚齿机直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、蜗轮，剃齿展成法7～60.8～0.4高剃齿机精加工未淬火圆柱齿轮珩齿展成法改善不大0.8～0.4很高珩齿机光整加工已淬火的圆柱齿轮研齿展成法改善不大1.6～0.2很高研齿机光整加工已淬火的圆柱齿轮磨齿成形法展成法6～30.8～0.2较低磨齿机精加工已淬火的圆柱齿轮本节主要以三个塑件产品的齿轮作为题材来讲述塑胶齿轮设计的方法与技巧，具体内容包括：1、齿轮概述

2、齿轮、皇冠齿的快速绘制方法（在Proe、Autocad中绘制）

3、齿轮各部位的计算方法（包括：模数M、齿数Z、大直径Da、齿厚S、中心距A）

4、齿轮输出转速与扭力的计算

5、齿轮材质的选用

6、低噪音齿轮的设计要点

7、齿轮设计时与马达等相关零件设计要点

8、齿轮运动防真齿轮传动的特点和基本类型

一.齿轮传动的特点齿轮传动用来传递任意两轴之间的运动和动力，其圆周速度可达300m/s（1km/h＝1/3.6*m/s）,传递功率可达105kW,齿轮直径可从1mm到150m以上，是现代机械中应用最广泛的一种机械传动。

☆齿轮传动的主要优点是：①瞬时传动比恒定不变；②机械效率高；③寿命长，工作可靠性高；④结构紧凑，适用的圆周速度和功率范围较广等。

☆齿轮传动的

其主要特点是：①要求较高的制造和安装精度，成本较高；②不适宜于远距离两轴之间的传动。③低精度齿轮在传动时会产生噪声和振动；

二.齿轮传动的类型：

齿轮传动按照两轮轴线的相对位置和齿向分类如下：

按照轮齿齿廓曲线的不同又可为渐开线齿轮、圆弧齿轮、摆线齿轮等。本章主要讨论制造、安装方便、应用最广的渐开线齿轮。

按照工作条件的不同，齿轮传动又可分为开式齿轮传动和闭式齿轮传动。前者轮齿外露，灰尘易于落在齿面，后者轮齿封闭在箱体内。

圆柱齿轮传动：外啮合、内啮合、齿轮齿条

斜齿：外啮合、内啮合、齿轮齿条、人字齿两轴不平行：直齿、斜齿、曲线齿、交错轴齿轮传动、蜗轮蜗杆传动

适用于两轴线平行的齿轮传动。外啮合时两齿轮转向相反。齿轮圆周速度较低s。传递的功率范围较大，传动效率较高，互换性好，装配和维修方便,可进行变位切削及各种整形、修缘，应用广泛单圆弧齿轮传动的小齿轮做成凸圆弧形；大齿轮的轮齿做成凹齿轮齿外露，灰尘易于落在齿面轮齿封闭在箱体内

适用于两轴线平行的齿轮传动。两齿轮转向相同。齿轮圆周速度较低。传递的功率范围较大，传动效率较高，互换性好，装配和维修方便,可进行变位切削及各种整形、修缘，应用广泛

将齿轮的回转运动变为齿条的往复移动或将齿条的