齒輪

齒輪加工時出現(xiàn)齒輪變形的問題

關(guān)于齒輪熱處理畸變的情況很復(fù)雜，是全部冷、熱加工工序影響因素的綜合反映。機械加工產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，熱處理過程的熱應(yīng)力、組織應(yīng)力都會對變形產(chǎn)生一定的影響。而它們的影響因素較多，涉及原材料、工件結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計、整個工藝過程、技術(shù)要求、機加工方法、加工條件、熱處理工藝（加熱、冷卻）、工裝等。為便于設(shè)計、計算、制造和檢驗，令p/π=m，m稱為齒輪的模數(shù)，并已標(biāo)準(zhǔn)化。有時單從熱處理方面采取措施來解決齒輪的變形有一定的困難，要從冷、熱加工全過程的各種因素來考慮，具體情況具體分析，采取相應(yīng)措施，排除或減弱。

齒輪作為機械傳動裝置中的主要零件，其應(yīng)用十分廣泛。塑料齒輪因其質(zhì)量輕、成本低、惰性好等優(yōu)點在很多領(lǐng)域已經(jīng)逐步替代了金屬齒輪。模具是影響塑料齒輪注射成形質(zhì)量的關(guān)鍵因素，如何提高模具設(shè)計的質(zhì)量與效率是齒輪模具行業(yè)面臨的關(guān)鍵共性問題。同時，由于塑料齒輪在注射成形過程中會發(fā)生收縮，如何對模具的型腔進行修正，以保證齒輪的成形精度，更是模具設(shè)計中的難點。因此，本文對塑料齒輪注射模CAD系統(tǒng)進行了研究與開發(fā)。本文首先分析了漸開線齒輪齒廓的形成原理及其相關(guān)特性，結(jié)合注射成形塑料制品收縮的一般規(guī)律，對塑料齒輪注射模型腔修正規(guī)則進行了研究，提出了一種快速有效的齒輪型腔修正方法。然后本文對參數(shù)化建模技術(shù)進行了研究，采用關(guān)系表達式法建立了漸開線直齒圓柱齒輪和漸開線斜齒圓柱齒輪的參數(shù)化模板，通過人機交互實現(xiàn)了塑料齒輪的參數(shù)化建模，用戶只需輸入的齒輪的關(guān)鍵參數(shù)就可以自動創(chuàng)建相應(yīng)類型的齒輪。(4)齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)—h*a、C*兩齒輪嚙合時，總是一個齒輪的齒頂進入另一個齒輪的齒根，為了防止熱膨脹頂死和具有儲成潤滑油的空間，要求齒根高大于齒頂高。基于上述基礎(chǔ)，本文在UG NX平臺上開發(fā)出一套塑料齒輪注射模CAD系統(tǒng)，包括型腔設(shè)計、模架/標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計、澆注系統(tǒng)設(shè)計、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計等。通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，用戶不但可以快速有序的進行塑料齒輪注射模設(shè)計，還能自動獲得型腔修正結(jié)果，極大的提高了模具設(shè)計的效率和質(zhì)量，縮短了模具設(shè)計周期。

齒輪加工的四個階段介紹

　　一階段：齒坯初進入機械加工的階

　　由于齒輪的傳動精度主要決定于齒形精度和齒距分布均勻性，而這與切齒時采用的定位基準(zhǔn)(孔和端面)的精度有著直接的關(guān)系，所以，這個階段的齒輪加工主要是為下一階段加工齒形準(zhǔn)備精基準(zhǔn)，使齒的內(nèi)孔和端面的精度基本達到規(guī)定的技術(shù)要求。在這個階段中除了加工出基準(zhǔn)外，對于齒形以外的次要表面的加工，也應(yīng)盡量在這一階段的后期加以完成。開式（半開式）齒輪傳動，由于輪齒主要為磨損失效，為使齒輪不致過小，故小齒輪不亦選用過多的齒數(shù)，一般可取z1=17~20。

　　二階段：齒形的加工

　　對于不需要淬火的齒輪，一般來說這個階段也就是齒輪加工的后階段，經(jīng)過這個階段就應(yīng)當(dāng)加工出完全符合圖樣要求的齒輪來。對于需要淬硬的齒輪，必須在這個階段中加工出能滿足齒形的后精加工所要求的齒形精度，所以這個階段的加工是保證齒輪加工精度的關(guān)鍵階段。應(yīng)予以特別注意。它與其他機械傳動形式（鏈傳動、帶傳動、液壓傳動等）傳動相比，具有功率范圍大、傳動效率高、傳動準(zhǔn)確、使用壽命長等特點。

　三階段：熱處理階段

　　在齒輪加工的這個階段中主要對齒面的淬火處理，使齒面達到規(guī)定的硬度要求。

　　四階段：齒形的精加工階段

　　這個階段的目的，在于修正齒輪經(jīng)過淬火后所引起的齒形變形，進一步提高齒形精度和降低表面粗糙度，使之達到終的精度要求。在齒輪加工的這個階段中，首先應(yīng)對定位基準(zhǔn)面(孔和端面)進行修整，因淬火以后齒輪的內(nèi)孔和端面均會產(chǎn)生變形，如果在淬火后直接采用這樣的孔和端面作為基準(zhǔn)進行齒形精加工，是很難達到齒輪精度的要求的。以修整過的基準(zhǔn)面定位進行齒形精加工，可以使定位準(zhǔn)確可靠，余量分布也比較均勻，以便達到精加工的目的。不過精度越高齒輪的綜合能力都會有很大的提高，如壽命傳動精度噪音等都能得到提高和改善。

　　齒輪加工余量是怎樣計算的？

　　因為粗切齒工序有較大的過錯，以及熱處理變形構(gòu)成的過錯，所以為了在磨齒時能把齒面悉數(shù)磨光，磨齒加工必須有恰當(dāng)?shù)哪X余量。磨齒余量應(yīng)盡能夠小，這樣不只有利于行進磨齒生產(chǎn)率，并且可減小從齒面上磨去的淬硬層厚度，行進齒輪承載才華。

　　工業(yè)齒輪在嚙合時齒面接觸處有接觸應(yīng)力，齒根部有大彎曲應(yīng)力，可能產(chǎn)生齒面或齒體強度失效。齒面各點都有相對滑動，會產(chǎn)生磨損。工業(yè)齒輪主要的失效形式有齒面點蝕、齒面膠合、齒面塑性變形和輪齒折斷等。因此要求工業(yè)齒輪材料有高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度，齒面要有足夠的硬度和耐磨性，芯部要有一定的強度和韌性。①傳動側(cè)隙的合理性要求嚙合輪齒的非工作齒面間留有一定的側(cè)隙，方便于存儲潤滑油，補償彈性變形和熱變形及齒輪的制造安裝誤差。 例如，在確定大、小工業(yè)齒輪硬度時應(yīng)注意使小工業(yè)齒輪的齒面硬度比大工業(yè)齒輪的齒面硬度高30-50HBS，這是因為小工業(yè)齒輪受載荷次數(shù)比大工業(yè)齒輪多，且小工業(yè)齒輪齒根較薄，強度低于大工業(yè)齒輪。