直齿圆柱齿轮的设计和加工工艺设计

题目：直齿圆柱齿轮的设计和加工工艺设计

学院冀中职业学院

学生姓名李朋辉学号2009040217

专业机电一体化技术届别2009

指导教师姜小丽职称

二011年月

诚信承诺

本人慎重承诺和声明：

我承诺在毕业论文(设计)活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，在本人毕业论文中为剽窃他人的学术观点、思想和成果，为篡改研究数据，如有违规行为发生，我愿承担一切责任，接受学校处理。

学生（签名）：李朋辉

2011年月日

摘要

现在齿轮传动是机械传动最常用的形式之一，它在机械、电子、纺织、冶金、采矿、汽车、航天等设备中得到广泛应用。其中直齿圆柱齿轮是汽车及机械行业中重要的传动零件，其形状复杂，材质尺寸精度表面质量及综合机械性能很高。本文主要介绍直齿圆柱齿轮的结构及设计和加工工艺。

目录

概述…………………………………………………..

第一章直齿圆柱齿轮的设计

1.1齿轮基础知识……………………………………

1.2直齿圆柱齿轮结构及零件图……………………

1.3直齿圆柱齿轮材料及其参数合理选取…………

第二章直齿圆柱齿轮的加工工艺

2.1夹具及毛坯的选取………………………………

2.2齿轮加工方法……………………………………

2.3齿轮加工方案选择及使用要求…………………

2.4直齿圆柱齿轮加工工艺过程……………………

结束语………………………………………………..

参考文献……………………………………………..

概述

齿轮是机械行业量大面广的基础零件，广泛应用于机床，汽车，摩托车，农机，建筑机械，航空，工程机械等领域，而对加工精度，效率和柔性提出越来越高的要求。齿轮加工技术从公元前400—200年的手工业制作阶段开始经历了机械仿形阶段、机械返程加工阶段以及20世纪80年代至今的数控技术加工阶段。

第一章直齿圆柱齿轮的设计

1.1齿轮的基础知识

1.1.1齿轮机构的特点如下：

（1）齿轮机构的优点有：1）齿轮机构传动比恒定，寿命长，工作可靠性高。2)齿轮机构传递的功率和圆周速度分别可达100000k w、300m∕s。3）齿轮机构能够实现平行轴和不平行轴之间的传动。

（2）齿轮机构的缺点有：1）齿轮机构的制造成本过高。2）齿轮机构不适用于远距离的传动。3）低精度齿轮会产生有害的冲击，噪音和振动。

1.1.2齿轮的分类

齿轮可按齿形、齿轮外形、齿线形状、轮齿所在的表面和制造方法分类。

齿轮的齿形包括齿廓曲线压力角齿高和变位。齿轮按其外形分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗轮蜗杆；按齿线形状分为直齿轮、斜齿轮、人字齿、曲线齿轮；按齿所在的表面分为外齿轮、内齿轮；按制造方法可分为铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮等。

1.2直齿圆柱齿轮的结构及零件图

1.2.1直齿圆柱齿轮各部分的名称和代号

1）齿顶圆--齿轮齿顶所在的圆。其直径（或半径）用da（或ra ）表示。

2）齿根圆--齿轮齿槽底所在的圆。其直径（或半径）用df（或rf）表示。

3）分度圆--用来分度（分齿）的圆，该圆位于齿厚和槽宽相等的地方。其直径（或半径）用d（或r表示）。

4）齿顶高--齿顶圆与分度圆之间的径向距离，用ha表示。

5）齿根高--齿根圆与分度圆之间的径向距离，用hf表示。

6）全齿高--齿顶圆与齿根圆之间的径向距离，用h表示。显然有：

h = ha + hf

7）齿厚--一个齿的两侧齿廓之间的分度圆弧长，用s表示。

8）槽宽--一个齿槽的两侧齿廓之间的分度圆弧长，用e表示。

9）齿距--相邻两齿的同侧齿廓之间的分度圆弧长，用p表示。显然有：

p = s + e

10）齿宽--齿轮轮齿的宽度（沿齿轮轴线方向度量），用b表示。

1.2.2直齿圆柱齿轮的基本参数与齿轮各部分的尺寸关系

1)齿数z一个齿轮的轮齿总数。

2）模数m 以z表示齿轮的齿数，那么齿轮的分度圆周长=πd = z p。因此分度圆直径为：d=(p/π)·z,

式中：p/π称为齿轮的模数，用m表示，即

要使两个齿轮能啮合，它们的齿距必须相等。因此互相啮合的两齿轮的模数m必须相等。

从d = mz中可见，模数m越大，轮齿就越大；模数m越小，轮齿就越小。

模数m是设计、制造齿轮时的重要参数。不同模数的齿轮，要用不同模数的刀具来加工制造。为了便于设计和减少加工齿轮的刀具数量，GBI357一78对齿轮的模数m已系列化，如下表所示。

3）在选用模数时，应优先采用第一系列的模数，其次是第二系列，括号内的尽可能不用。

当标准直齿圆柱齿轮的模数m确定后，按照与m的比例关系可算出轮齿的各基本尺寸。

1.2.3直齿圆柱齿轮零件图

在齿轮零件图上不仅要表示出齿轮的形状、尺寸和技术要求，而且要列出制造齿轮所需要的参数和公差值，如图7.2-6所示。

图7.2-6 直齿圆柱齿轮的零件图

1.3直齿圆柱齿轮材料及其参数合理选取

在加工之前，为了保证齿轮的可靠性，提高其使用寿命，齿轮的材料及其热处理应根据实际的工作条件和材料的特点来选取。对直齿圆柱齿轮材料的基本要求是;应使齿面有足够的硬度和耐磨性，齿心具有足够的韧性，以防止齿的各种失效，同时应具有良好的冷、热加工的工艺性，以达到齿轮的各种技术要求。

1.3.1满足材料的机械性能

加工过程中，如果齿根部受到大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效；如果齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。

齿轮主要的失效形式有齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。

因此我们要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，心部要有一定的强度和韧性。

1.3.2满足材料的工艺性能

材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。

齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此选择材料时要特别注意材料的工艺性能。一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般工作条件的要求，但强度不高，淬透性较差。而合金钢淬透性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差。因此可以通过改变工艺规程、热处理方法等途径来改善材料的工艺性能。

1.3.3材料的经济性要求

在满足使用性能的前提下，选用齿轮材料还应注意尽量降低零件的总成本。从材料本身价格来考虑，碳钢和铸铁的价格比较低廉，因此在满足零件机械性能的前提下选用碳钢和铸铁，不仅具有较好的加工工艺性能，而且可以降低成本。

1.3.4齿轮的材料及热处理

对于齿轮材料基本要求如下：齿面要硬，齿芯要韧；易于加工及热处理；软齿面齿轮齿面配对硬度差为30—50HBS