教案1-2齿轮零件修复.

学习情境一常见机械零件测绘与修复任务二齿轮零件修复

详案：

一、任务导入

以数控机床传动齿轮的测绘与修复为载体，学习齿轮零件的测绘、失效诊断与修复技术。

具体要求：齿轮，测绘用游标卡尺、外径千分尺、角度标准量具、螺旋测微量具、形位误差标准测量器具、表面粗糙度标准量具、指示表等工具，齿轮测绘及校验专用量具等；教学工厂有数控机床传动系统可供观摩学习。

图1-2-1 主运动传动链空间结构图1-2-2 齿轮游标卡尺任务要求：

1、能够使用工具进行齿轮的测绘，绘制零件图；

2、能够进行齿轮零件的失效分析；

3、掌握齿轮零件的修复技术，能够完成给定齿轮的失效诊断与修复；

通过观看数控机床进给传动系统工作视频或现场观摩，讲解齿轮的工作情况，向学生发放学习任务书、学习工作单和学习指南。

二、任务分析

教师：

按照自愿的原则，进行学生的分组（4～5人）。利用多媒体教学、数控机床进给系统工作观摩或虚拟工作视频、动画讲解等方式讲授齿轮的测绘、工作情况、失效形式、产生原因及修复等新知识。

学生：

通过教师示范讲解，跟学跟练，利用数控机床进给传动系统图片、视频、说明书、相关资料、教材和网络等电子资源了解相关的知识，从工作任务中分析完成工作的必要信息，考虑任务解决方案。每个小组选出小组长，负责整个小组的活动。

相关知识：

1、齿轮零件测绘新知识

（1）齿轮测绘的一般步骤

根据齿轮及齿轮副实物，用必要的量具、仪器和设备等进行技术测量，并经过分析计算确定出齿轮的基本参数及有关工艺等，最终绘制出齿轮的零件工作图，这个过程称之为齿轮测绘。

设备维修时，齿轮的测绘是经常遇到的一项比较复杂的工作。要在没有或缺少技术资料的情况下，根据齿轮实物而且往往是已经损坏了的实物测量出部分数据，然后根据这些数据推算出原设计参数，确定制造时所需的尺寸，画出齿轮工作图。齿轮的测绘一般可按如下几个步骤进行：

1）了解被修设备的名称、型号、生产国、出厂日期和生产厂家。

2）初步判定齿轮类别。

3）查找与主要几何要素(m、α、z、β、x)有关的资料。翻阅传动部件图、零件明细表以及零件工作图，若已修理配换过，还应查对修理报告等，这样可简化和加快测绘工作的进程，并可提高测绘的准确性。

4）做被测齿轮精度等级、材料和热处理的分析。

5）分析被测齿轮的失效原因。

6）测绘、推算齿轮参数及画齿轮工作图。

（2）直齿圆柱齿轮的测绘

测绘渐开线直齿圆柱齿轮的主要任务是确定基本参数m(或P)、α、z、h a*、C*、x。为此，需对被测量的齿轮作一些几何尺寸参数的测量。

1）齿数z的测量：通常情况下，见到的齿轮多为完整齿轮，整个圆周都布满了轮齿。只要数一下有多少个齿就可以确定其齿数Z。对扇形齿轮或残缺的齿轮，只有部分圆周，无法直接确定一周应有的齿数。为此，可用图解法和计算法来得到。

2）齿顶圆直径和齿根圆直径的测量：采用游标卡尺测量。

3）全齿高h的测量：可采用游标深度尺直接测量，也可以用间接测量齿顶圆直径和齿根圆直径，或测量内孔壁到齿顶的距离和内孔壁到齿根的距离的方法。

4）中心距α的测量和公法线长度W k的测量。公法线长度可用精密游标卡尺或公法线千分尺测量。

图1-2-3全齿高h的测量图1-2-4 中心距a的测量图1-2-5 公法线长度的测量5）基圆齿距p b的测量

①用公法线长度测量。从图2.5中可见，公法线长度每增加1个跨齿，即增加1个基圆齿距，所以，基圆齿距p b可通过公法线长度W k的测量，计算获得 p b=Wk+1一Wk 。

②用标准圆棒测量。

图1-2-6 用标准圆棒测量基圆齿距

6）分度圆弦齿厚及固定弦齿厚的测量：测量弦齿厚可用齿厚游标卡尺。

(a)齿厚游标卡尺测量 (b)光学齿厚卡尺测量

图1-2-7 齿厚测量

案例：绘制齿轮零件图

2、齿轮零件失效及修复新知识

（1) 齿轮零件常见的失效形式

表1-2-1 齿轮常见的失效形式、损伤特征、产生原因及维修方法

（2）齿轮的修复

1）调整换位法

单向运转受力的齿轮，轮齿常为单面损坏，只要结构允许，可直接用调整换位法修复。对于结构对称的齿轮，当单面磨损后可直接翻转180°，重新安装使用，这是齿轮修复的通用办法。但是，对圆锥齿轮或具有正反转的齿轮不能采用这种方法。

2）栽齿修复法

对于低速、平稳载荷且要求不高的较大齿轮，单个齿折断后可将断齿根部锉平，根据齿根高度及齿宽情况，在其上面栽上一排与齿轮材质相似的螺钉，包括钻孔、攻螺纹、拧螺钉，并以堆焊联接各螺钉，然后再按齿形样板加工出齿形。

3）镶齿修复法

对于受载不大但要求较高的齿轮，单个齿折断后可用镶单个齿的方法修复。如果齿轮有几个齿连续损坏，可用镶齿轮块的方法修复。

4）堆焊修复法

当齿轮的轮齿崩坏，齿端、齿面磨损超限，或存在严重表层剥落时，可以使用堆焊法进行修复。齿轮堆焊的一般工艺为：焊前退火、焊前清洗、施焊、焊缝检查、焊后机械加工与热处理、精加工、最终检查

及修整。

①轮齿局部堆焊。当齿轮的个别齿断齿、崩牙，遭到严重损坏时，可以用电弧堆焊法进行局部堆焊

②齿面多层堆焊。当齿轮少数齿面磨损严重时，可用齿面多层堆焊。

5）塑性变形法

塑性变形法是用一定的模具和装置并以挤压或滚压的方法将齿轮轮缘部分的金属向齿的方向挤压，使磨损的齿加厚，如图2.8所示。

图1-2-8 用塑性变形法修复齿轮

1—销子；2一上模；3一下模；4一被修复的齿轮；5一导向杆

塑性变形法只适用于修复模数较小的齿轮。由于受模具尺寸的限制，齿轮的直径也不宜过大。需修复的齿轮不应有损伤、缺口、剥蚀、裂纹以及用此法修复不了的其他缺陷；材料要有足够的塑性，并能成形；结构要有一定的金属储备量，使磨损区的齿轮得到扩大，且磨损量应在齿轮和结构的允许范围内。

6）变位切削法

齿轮磨损后可利用变位切削，将大齿轮的磨损部分切去，另外配换一个新的小齿轮与大齿轮相配，齿轮传动即可恢复。

变位切削法适用于传动比、大模数的齿轮传动因齿面磨损而失效，成对更换不合算的情况，采取对大齿轮进行负变位修复而使齿轮得到保留，只需配换一个新的正变位小齿轮，即可使传动得到恢复。它可减少材料消耗，缩短修复时间。

7）金属涂敷法

对于模数较小的齿轮齿面磨损，不便于用堆焊工艺修复，可采用金属涂敷法。

三、方案制定

学生：

在团队中进行小组讨论，利用头脑风暴、团队学习等方法，通过查阅相关资料讨论制订方案，确定小组成员分工。

教师：