工艺装配齿轮传动

齿轮传动一、齿轮传动概述齿轮传动是由齿轮副组成的传递运动和力的一套装置，它是机械传动中应用最广的一种传动形式。齿轮传动的优缺点如下：优点：适用的圆周速度和功率范围广；效率较高，一般为0.94～0.99；传动比准确；寿命较长；工作可靠性较高；可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。缺点：要求较高的制造和安装精度，成本较高；不适宜远距离两轴之间的传动。二、齿轮传动的基本要求(1)传动要平稳。要求齿轮在传动过程中，任何瞬间的传动比保持恒定不变，这样可以保持传动的平稳性，避免或减少传动中的噪声、冲击和振动。(2)承载能力强。要求齿轮尺寸小、质量轻，而受载荷的能力大，也就要求强度高，耐磨性好，寿命长。三、齿轮传动的种类1、按两轮轴几何特性可分为：①圆柱齿轮传动:两轴线相互平行。②圆锥齿轮传动:两轴线相交。③螺旋齿轮传动:两轴线交错在空间既不平行也不相交。2、按轮齿形状可分为:①直齿圆柱齿轮传动②斜齿圆柱齿轮传动③人字齿圆柱齿传动3、按齿轮啮合形式可分为:①外啮合齿轮传动②内啮合齿轮传动③齿轮齿条传动四、渐开线标准直齿圆柱齿轮部分名称和基本尺寸（一）渐开线概述1、渐开线定义：当一根直线BK在一圆周上作纯滚动时（如上图所示）此直线上任意一点K的轨迹AK称为该圆的渐开线。2、渐开线特性：1)发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长；2)渐开线上任意点的法线恒切于基圆；3)渐开线愈靠近基圆部分，曲率半径愈小；4)渐开线的形状取决于基圆大小；5)基圆内无渐开线。3、渐开线齿廓的啮合特性1)能保持传动比的恒定。渐开线齿轮的传动比等于主动轮和从动轮基圆半径的反比。由于两啮合齿轮的基圆半径是定值，所以，渐开线齿轮传动的传动比能保持恒定不变。2)具有传动的可分离性。由于齿轮传动的传动比只与两轮基圆半径有关，与两轮中心距无关，所以，传动比大小不受两轮安装时中心距误差的影响，这一啮合特性称为齿轮传动的可分离性。3)齿廓间具有相对滑动。在传动力的作用下，这种滑动必然引起齿轮的磨损。4、渐开线齿轮啮合的必要条件1)两齿轮的模数相等。2)两齿轮的分度圆压力角相等。3)斜齿圆柱齿轮传动，螺旋角相等且方向相反。4)为保证传动的连续性，任何时刻至少应有一对齿啮合。（二）直齿圆柱齿轮各部分的名称及符号齿顶圆：过齿轮各轮齿顶端的圆，其直径用da表示。齿根圆：过齿轮各齿槽底部的圆，其直径用df表示。齿厚：在任意圆周上轮齿两侧间的弧长，用s表示。齿宽：沿齿轮轴线量得齿轮的宽度用b表示。齿槽宽：在任意圆周上相邻两齿空间部分的弧长，用e表示。分度圆：对标准齿轮来说，齿厚与齿槽宽相等的那个圆称为分度圆，直径用d表示。分度圆上的齿厚和齿槽宽分别用s和e表示，即s＝e。周节或齿距：相邻两齿在分度圆上对应点间的弧长，用p表示，p＝s＋e。（三）直齿圆柱齿轮的基本参数决定齿轮尺寸和齿形的基本参数有5个：①齿轮的模数m②压力角a③齿数z④齿顶高系数ha*⑤顶隙系数c*以上5个参数，除齿数z外均已标准化了。1、模数m分度圆上的周节p对p的比值称为模数，用m（mm）表示，即：m=p/p模数是齿轮几何尺寸计算的基础。显然，m越大，则p越大，轮齿就越大，轮齿的抗弯曲能力也越高。我国已规定了标准模数系列。2．压力角a渐开线上某点的法线（压力方向线）与该点速度方向所夹的锐角aK称为该点的压力角。我国标准规定分度圆上齿廊的压力角a＝20°。以后凡是不加指明，压力角都是指分度圆上的标准压力角a。3．齿顶高系数ha*和顶隙系数c*全齿高：为齿顶高与齿根高之和，即h=ha+hf。顶隙：当齿轮啮合时，一个齿轮的齿顶圆与配对齿轮的齿根圆的径向距离，用c表示，c=hf-ha。c的存在可避免一个轮的齿顶与另一轮的齿底相碰并可储存润滑油。如果用模数来表示，则齿顶高和齿根高可分别写为：ha=ha*m（3－38）hf=(ha*+c*)m式中：ha*、c*--分别称为齿顶高系数和顶隙系数，对于圆柱齿轮，标准齿顶高系数ha*=1、齿顶间隙系数c*=0.2。（四）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸关系模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数均取标准值，分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。因此，对于标准齿轮有：s＝e＝p/2=mp/2分度圆直径d、齿顶圆直径da和齿根圆直径df的计算式为：d=zmda=d+2ha=2ha*+zdf=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算公式如下图：五、齿轮传动的装配（一）齿轮传动机构的装配技术要求1.齿轮孔与轴的配合要适当，能满足使用要求。空套齿轮在轴上不得有晃动现象；滑移齿轮不应有咬死或阻滞现象；固定齿轮不得有偏心或歪斜现象。2.保证齿轮有准确的安装中心距和适当的齿侧间隙。齿侧间隙系指齿轮副非工作表面法线方向距离。侧隙过小，齿轮传动不灵活，热胀时易卡齿，加剧磨损；侧隙过大，则易产生冲击，振动。3.保证齿面有一定的接触面积和正确的接触位置。4.进行必要的平衡试验。（二）圆柱齿轮机构的装配圆柱齿轮装配一般分两步进行：先把齿轮装在铀上，再把齿轮轴部件装入箱体。1、齿轮与轴的装配：在轴上空套或滑移的齿轮：一般与轴为间隙配合，装配精度主要取决于零件本身的加工精度，这类齿轮装配较方便，注意检查轴、孔尺寸。在轴上固定的齿轮，与铀的配合多为过渡配合，有少量的过盈。如过盈量不大时．用手工工具敲击装入，过盈量较大时可用压力机压装；过盈量很大的齿轮则需采用液压套合的装配方法。压装齿轮时要尽量避免齿轮偏心、歪斜和端面末紧贴铀肩等安装误差，如上图所示。齿轮在轴上装好后，对精度要求高应检查齿轮径向跳动量和端面跳动量，检查径向圆跳动误差的方法如下图所示，在齿轮旋转一周内，百分表的最大与最小读数之差，就是齿轮分度圆上的径向圆跳动误差。齿轮端面圆跳动误差如下图所示，在齿轮旋转一周范围内，百分表的最大与最小读数之差即为齿轮端面圆跳动误差。2.齿轮装入箱体齿轮啮合质量的好坏，除了齿轮本身的制造精度外，箱体孔的尺寸精度，形位精度也对其有直接的影响，所以在齿轮轴组件装入箱体前，应对箱体进行检查。装前对箱体检查包括：①孔距相互啮合的—对齿轮的安装中心距是影响其齿侧间隙的主要因素，应在规定的公差范围内。孔距检查方法如下图.用游标卡尺分别测得，然后计算出中心距用游标卡尺测量②.孔系（轴系）平行度检验：孔系平行度影响齿轮的啮合位置和面积，检验方法如下图所示。分别测出心棒两端尺寸L1和L2，就是两空轴线的平行度误差值。用游标卡尺和心棒测量③轴线与基面距离尺寸精度和平行度检验检验方法如下图所示，箱体用等高垫块支承在平板上，心棒与孔紧密配合，用高度尺测量心棒两端尺寸h1和h2，则轴线与基面的距离：孔轴线与基面距离和平行度检验平行度误差为：△=h1-h2注：平行度误差太大时，可用刮削基面的方法纠正④孔中心线与端面垂直度检验如下图所示。左图是将带圆盘的专用心棒插入孔中，用涂色法或塞尺检查孔中心线与端面的垂直度。右图是用心棒和百分表检查，心棒转动一周读数最大与最小值之差，即为端面对孔中心线的垂直度误差。如发现误差超过规定值，可用刮削端面方法纠正。⑤孔中心线同轴度检验专用心棒检验如上图a为成批生产时，用专用心棒进行检验若心棒能自由地推入几个孔中，即表明孔同轴度合格。用百分表及心棒检验上图所示为用百分表心棒检验转动心棒一周内，百分表最大读数与最小读数之差的一半即为同轴度误差值。六、齿轮轮齿的失效形式齿轮最重要的部分为轮齿。轮齿失效形式主要有四种：①轮齿折断；②齿面磨损；③齿面点蚀；④齿面胶合1．轮齿折断由于轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中，因此，轮齿折断一般发生在齿根部分。若轮齿单侧工作时，根部弯曲应力一侧为拉伸，另一侧为压缩，轮齿脱离啮合后，弯曲应力为零。因此，在载荷的多次重复作用下，弯曲应力超过弯曲持久极限时，齿根部分将产生疲劳裂纹。裂纹的逐渐扩展，最终将引起断齿，这种折断称为疲劳折断。轮齿因短时过载或冲击过载而引起的突然折断，称为过载折断。用淬火钢或铸铁等脆性材料制成的齿轮，容易发生这种断齿。2．齿面磨损齿面磨损的原因：①灰砂、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒性磨损。②齿面互相摩擦而产生的跑合性磨损。③磨损后齿廓失去正确形状（如左图所示）使运转中产生冲击和噪声。3．齿面点蚀轮齿工作时，其工作表面产生的接触压应力由零增加到一最大值，即齿面接触应力是按脉动循环变化的。在过高的接触应力的多次重复作用下，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延扩展使齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑，即疲劳点蚀。如继续发展会导致轮齿啮合情况恶化而报废。实践表明，疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处。如下图所示。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力也越强。4．齿面胶合在高速重载传动中，常因啮合温度升高而引起润滑失效，致使两齿面金属直接接触并相互粘联。当两齿面相对运动时，较软的齿面沿滑动方向被撕裂出现沟纹。这种现象称为胶合。如下图所示。在低速重载传动中，由于齿面间不易形成润滑油膜也可能产生胶合破坏。提高齿面硬度和光洁度能增强抗胶合能力。低速传动采用粘度较大的润滑油；高速传动采用含抗胶合添加剂的润滑油，对于抗胶合也很有效。