u引言 齿轮在机械、仪器、仪表中应用很广。齿轮的质量直接影响到机电产品的工作性能、承载能力、使用寿命及工作精度。 教学内容正文 1、齿轮的分类
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 |
2、渐开线 齿形轮廓线：渐开线、摆线、圆弧线等。 渐开线齿形的齿轮具有加工、安装简便、传动平稳等优点，应用最多。 在平面内,当一直线沿着一个固定圆作纯滚动时,该直线上任一点的运动轨迹,称为该圆的渐开线.这个圆称为基圆,这条直线称为发生线. 渐开线的形状与基圆半径大小有关,基圆半径愈大,渐开线曲率愈小,曲线愈平坦;反之,则曲率愈大,曲线愈弯曲. 3、分度圆与模数 ①分度圆：齿厚s与齿槽宽e相等的圆称为分度圆，其直径为d ②分度圆周节（分度圆齿距）P：在分度圆上相邻两齿对应点的弧长。 ③由于πd＝Pz，为使分度圆直径d成为整数或简单小数，令m＝P/π，可得d＝mz，m叫模数。 ④模数m的数值已标准化，共50种。 4、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。 7.1.2圆柱齿轮精度 1.齿轮传动的精度要求 齿轮的加工精度对机械的工作性能、承载能力和使用寿命有很大影响。对齿轮传动性能提出的要求包括： 运动的准确性：齿轮一转中，其最大转角误差不能超过允许范围。最大转角误差是以一转为周期的长周期误差。 传动的平稳性：齿轮在一个齿距范围内，其最大转角误差不能超过允许范围。以一齿为周期的误差为短周期误差。 载荷分布的均匀性：齿轮传递转矩时，要求齿面接触良好，使齿面载荷均匀分布。这项要求可用沿齿轮齿宽和齿高方向上，保证有一定接触区域的面积来表示。 以上三项是对齿轮本身提出的精度要求，用相应的偏差项目对其控制。 传动侧隙指啮合传动齿轮非工作面的齿侧存在的间隙，用于存储润滑油，减少磨损。 侧隙通过控制齿轮的厚度得到，即分度圆上的实际齿厚略小于理论齿厚。 传动侧隙是对齿轮副提出的要求，是设计者根据使用要求，对齿轮轮齿尺寸大小规定的公差要求。 2、齿轮的精度等级 国标中对常用渐开线圆柱齿轮齿距累积总公差、齿距累积极限偏差、单个齿轮齿距极限偏差、齿廓总公差、螺旋线总公差及切向综合总公差、一齿切向综合公差和径向跳动公差分别规定了十三个精度等级，从高到低分别用0~12表示；对径向综合总公差和一齿径向综合公差分别规定了九个精度等级，从高到低分别用4~12表示。 齿轮精度等级的选择应根据齿轮的用途、使用要求和工作条件来决定。选择的方法主要有计算法和经验法。 机械传动中应用最多的齿轮既传递运动又传递动力，其精度等级与圆周速度密切相关，因此可计算出齿轮的最高圆周速度，再确定齿轮精度等级。 3、齿轮精度等级和齿厚偏差在图样上标注 4、齿轮坯精度 齿轮在加工、检验和安装过程中，常以内孔、顶圆和端面作基准。基准对齿轮加工、安装质量影响很大，因此对齿坯规定了误差，包括尺寸偏差、形位误差、基准面跳动及表面粗糙度等。 7.2圆柱齿轮齿形加工 齿形加工方法很多，可分为无屑加工和有屑加工两大类。有屑加工按其形成齿形原理又分为成形法和展成法。 7.2.1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。 1.铣削直齿圆柱齿轮 （1）原理：成形法，IT9，Ra：6.3～3.2μm。 m<8，盘状模数铣刀；m＞8，指状模数铣刀。 成形法铣齿加工的齿轮形状由模数铣刀保证；轮齿分布的均匀性由分度头保证。 （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7.1盘状齿轮铣刀刀号及其加工范围 
2.铣齿的工艺特点 （1）生产成本低。 （2）加工精度低。 （3）生产率低。 7.2.2插齿 插齿属于展成法加工。展成法是指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加工方法。 （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。 插齿运动包括 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 （5）插齿工艺特点和应用 插齿切出的齿形不像成形法铣齿存在理论误差。插齿刀的精度比模数铣刀高，所以插齿精度比铣齿高。 插齿刀沿轮齿全长连续切削，包络齿形的切线数量较多，因而齿面粗糙度值小，为1.6um。 一把插齿刀可加工模数和压力角与其相同而齿数不同的圆柱齿轮。 插齿刀作直线往复运动，速度提高受到冲击和惯性力的限制，具有空回程，所以一般情况下生产率低于滚齿，但高于成型法铣齿。 7.2.3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。 滚齿原理：滚齿加工是展成法原理来加工齿轮。用滚刀来加工对轮相当于一对交错螺旋轮啮合。这对啮合齿轮传动副中，一个齿轮齿数很少，一个或几个，螺旋角很大就演变成了一个蜗杆，再将蜗杆开槽并铲背，就成为齿轮滚刀。齿轮滚刀按给定切削速度作旋转运动时，工件则按齿轮齿条啮合关系传动（即当滚刀转一圈，相当于齿条移动一个或几个齿距，齿轮坏也相应转过一个或几个齿距），齿坏上切出齿槽，形成渐开线齿面。 2、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 7.2.4齿端加工 当要求停车变速时，为使滑移齿轮容易进入啮合状态，常将齿端倒圆；如在不停车变速时，为使滑移齿轮迅速进入啮合状态，常将齿端倒尖；由于齿端锐边经渗碳和淬火后变脆，在齿轮传动时易崩裂，故应进行齿端倒棱。 u总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 小结：通过本节课学习以及机械设计基础中的知识，学生了解了常用齿轮的加工方法。 考核知识点： 1、齿轮的分类和相应的加工方法 作业： 1、常用圆柱齿轮齿形加工有那些方法？ |
7.3圆柱齿轮精整加工
动，工作台带动工件往复运动，往复
（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）。
（3）展成法磨齿成本高。
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。