直齿圆柱齿轮的设计及加工工艺-燕山大学

分类号密级：

燕山大学

毕业论文

题目：直齿圆柱齿轮的设计及加工工艺

姓名李世民

学号 2009040229

系别机电系

专业机电一体化

指导教师伊丽莎白

论文提交日期 2011年9月

冀中职业学院毕业论文

直齿圆柱齿轮的设计及加工工艺

摘要

对于直齿圆柱齿轮的设计和加工工艺的设计，首先对直齿圆柱齿轮材料及其参数合理选取进行总结，然后根据直齿圆柱齿轮设计公式及校核公式确定其齿轮类型，热处理方法，精度等级及齿面硬度。又对直齿圆柱齿轮夹具及毛坯的选取进行分析确定。通过计算数据及对CAD课本的知识的掌握画出直齿圆柱齿轮简图。最后根据对直尺圆柱齿轮加工工艺内容和过程分析及齿轮加工方案的选取对直尺圆柱齿轮进行加工。

关键词：结构特点，工作原理，热处理

I

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目录

第一章齿轮和齿轮加工 (1)

1.1齿轮的特点和分类 (1)

1.1.1齿轮特点 (1)

1.1.2齿轮分类 (1)

1.2齿轮的加工 (1)

第二章直齿圆柱齿轮 (2)

2.1直齿圆柱齿轮各部分的名称和代号 (2)

2.1.1标准直尺圆柱齿轮的基本参数 (3)

第三章直齿圆柱齿轮的设计 (6)

3.1选材与热处理 (6)

3.2直齿圆柱齿轮毛坯材料的合理选择 (8)

3.2.1满足材料的机械性能 (9)

3.2.2材料的经济性要求 (9)

3.2.3满足材料的工艺性能 (9)

3.3直齿圆柱齿轮的计算 (10)

3.4结构设计及齿轮零件图 (12)

第四章腹板式直齿圆柱齿轮的加工工艺 (14)

4.1齿轮加工方法 (14)

4.1.1成形法 (14)

4.1.2展成法 (15)

4.1.3齿形加工方法比较 (18)

4.2齿轮加工方案选择及使用要求 (18)

4.2.1齿轮加工方案选择 (18)

4.2.2齿轮传动的使用要求 (19)

4.3齿轮加工工艺过程 (20)

4.4腹板式直齿圆柱齿轮的加工步骤 (21)

参考文献 (23)

致谢 (24)

II

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第一章齿轮和齿轮加工

1.1齿轮的特点和分类

1.1.1齿轮特点

（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100000kw、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齿轮的加工

齿轮的加工首先要确定齿轮的加工方法，然后根据你的齿轮精度等级确定你的加工方案，最后按照加工工艺路线进行加工的过程。

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第二章 直齿圆柱齿轮

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。

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2.1.1标准直尺圆柱齿轮的基本参数

（1）齿轮的经验公式

1）分度圆、模数和压力角

我们把齿轮上作为齿轮尺寸基准的圆称为分度圆，分度圆以d表示。相邻两齿同侧齿廓间的分度圆弧长称为齿距，以p表示，p=πd/z，z为齿数。齿距p与π的比值p/π称为模数，以m表示（模数是齿轮的基本参数）。由此可知：

齿距 p = mπ

分度圆直径 d = m z 我们把渐开线齿廓上与分度圆交点处的压力角称为分度圆压力角，简称压力角，国家规定标准压力角=20°。

2）齿距、齿厚和槽宽

齿距p分为齿厚s和槽宽e两部分，即

s + e = p =πm

标准齿轮的齿厚和槽宽相等，即

s = e =πm/2

齿距、齿厚和槽宽都是分度圆上的尺寸。

3）齿顶高、顶隙和齿根高

由分度圆到齿顶的径向高度称为齿顶高，用ha表示

ha = ha*m

两齿轮装配后，两啮合齿沿径向留下的空隙距离称为顶隙，以c表示

c = c*m

由分度圆到齿根圆的径向高度称为齿根高，用hf表示

hf = ha + c =（ha*+c*）m

式中ha*、c*分别称为齿顶高系数和顶隙系数，标准齿制规定：正常齿制ha*=1、c*=0.25，短齿制ha*=0.8、c*=0.3。

由齿顶圆到齿根圆的径向高度称为全齿高，用h表示

h = ha + hf =（2ha*+c*）m

齿顶高、齿根高、全齿高及顶隙都是齿轮的径向尺寸。

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