齿轮基础原理及加工.ppt
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1、齿轮基础原理及加工1.一、一、渐渐开开线线的形成及其特性的形成及其特性1、渐开线齿廓的形成直线BK沿半径为rb的圆作纯滚动时,直线上任一点K 的轨迹称为该圆的渐渐开开线线。该圆称为渐开线的基基圆圆。rb-基圆半径;BK-渐开线发生线;-渐开线上K点的展角。A为渐开线的起始点,K为渐开线上任一点,其向径用rk表示。渐开线齿轮的齿廓曲线是渐开线齿轮型线分类:目前常用的齿廓曲线有渐开线、摆线、变态摆线、圆弧曲线、抛物线等。其中以渐开线作为齿廓曲线的齿轮(称为渐开线齿轮)应用最为广泛2.渐渐开开线线的特性:的特性:一一对渐对渐开开线齿线齿廓的三廓的三线线合一特性:合一特性:渐开线基圆的内公切线,渐开线
2、齿廓在啮合过程中形成的啮合点的轨迹的啮合线以及渐开线齿廓的公法线重合渐渐开开线齿线齿廓廓满满足定足定传动传动比要求:比要求:一对渐开线齿廓啮合,两基圆对其所在齿轮而言是定圆,当中心矩为定值时,传动比为两基圆半径的反比,能实现定传动比传动渐渐开开线齿线齿廓的可分性:廓的可分性:渐开线齿廓啮合,当制造,安装或使用中轴承磨损等原因造成中心矩有偏差,不等于原设计中心矩,传动比仍为两基圆半径的反比,实现定传动比啮合,对渐开线齿轮的制造,安装带来很大的方便渐渐开开线齿线齿廓之廓之间间正正压压力作用力作用线线:一对齿轮通过齿廓的直接接触来传递运动和动力,当不计摩擦时其齿廓间的正压力将沿接触点的公法线作用,因
3、而该力作用线方向始终不变,如传递扭矩恒定,则两轮齿廓间的正压力大小,方向均不变,对于齿轮传动的平稳性十分有利3.一、齿轮各部分的名称和基本参数1、分度圆:齿轮上作为齿轮尺寸基准的圆,用d表示2、齿厚s、槽宽e、齿距p每个轮齿在分度圆上的弧长称为齿厚;每个齿槽在分度圆上的孤长称为槽宽;相邻两齿廓对应点间在分度圆上的弧长称为齿距。两啮合齿轮的齿距必须相等。齿距p、齿厚S、槽宽e间的尺寸关系为:p=s+e,标准齿轮的s=e。3、模数:齿距P与的比值,用表示为了齿轮设计与加工的方便,模数的数值已标准化。如表1所列。模数越大,轮齿的高度、厚度也越大,承受的载荷也越大,在相同条件下,模数越大,齿轮也越大。
4、表1标准模数注:选用模数时应选用第一系列:其次选用第二系列;括号内的模数尽可能不用4.4、压力角在两齿轮节圆相切点P处,两齿廓曲线的公法线(即齿廓的受力方向)与两节圆的公切线(即P点处的瞬时运动方向)所夹的锐角称为压力角,也称啮合角。对单个齿轮即为齿形角。标准齿轮的压力角一般为20,某些行业也采用14.5,15,22.5,25。从理论上讲,压力角越小对传动越有利,如果压力角太小,会造成齿根变瘦,轮齿的承载能力小;如果压力角太大,齿根变厚、齿顶变尖,传动费力。因而,我国标准规定分度圆压力角的取值为20,在强度和传动效果方面都能够兼顾。为减少标准刀具的数量,降低加工成本。一个齿轮不同圆上的齿距不相
5、同,因而模数也不相同;不同圆上压力角也不相同,只有分度圆上的模数和压力角为标准值。通常所说的齿轮的模数和压力角,是特指分度圆上的模数和压力角。5、齿顶高:由分度圆到齿顶圆的径向高度,用ha表示6、顶隙:两齿轮装配后,两啮合齿沿径向留下的空隙距离,用C表示7、齿根高:由分度圆到齿根圆的径向高度,用hf表示8、全齿高:由齿顶圆到齿根圆的径向高度,用h表示9、传动比i主动齿轮的转速n1与从动齿轮的转速n2之比,即n1/n2。因为n1Z1=n2Z2,故可得i=n1/n2=Z2/Z110、节圆:齿轮啮合时,做纯滚动的圆,对齿轮啮合而言,两齿轮上相切,而且线速度相等的圆11、分度圆:对单个齿轮而言,作为设
6、计、制造齿轮时进行各部分尺寸计算的基准圆,也是分齿的圆,称为分度圆。标准齿轮d=d5.二、标准直齿圆柱齿轮尺寸计算公式表名称名称符号符号计计算公式算公式齿齿距距pP=齿齿厚厚=/2槽槽宽宽=/2齿顶齿顶高高haha=ha齿齿根高根高hfhf=(ha+C)全全齿齿高高hh=(2 ha+C)分度分度圆圆直径直径=z齿顶圆齿顶圆直径直径aa=2 ha齿齿根根圆圆直径直径ff=2 hf基基圆圆直径直径bb=dcosa=mzcosa中心距中心距aa=m(Z2Z1)/2以上参数均以上参数均针对标针对标准准齿轮齿轮,渐渐开开线齿轮线齿轮正确的正确的啮啮合条件:模数相等合条件:模数相等压压力角相等力角相等6.
7、齿轮齿轮加工机床是用来加工各种加工机床是用来加工各种齿轮轮齿齿轮轮齿的机床。由于的机床。由于齿轮传动齿轮传动具有具有传动传动比准比准确、确、传传力大、效率高、力大、效率高、结结构构紧紧凑等凑等优优点,因此,点,因此,齿轮传动齿轮传动的的应应用极用极为为广泛。广泛。齿轮齿轮加工机床的工作原理加工机床的工作原理1、成形法成形法加工、成形法成形法加工齿轮齿轮所采用的刀具所采用的刀具为为成形刀具,其刀刃形状与被切成形刀具,其刀刃形状与被切齿轮齿齿轮齿槽的截面形状相同。槽的截面形状相同。使用一把成形刀具加工使用一把成形刀具加工齿轮时齿轮时,每次只加工一个,每次只加工一个齿齿槽,然后用分度装置槽,然后用分
8、度装置进进行分度,依次加工下一个行分度,依次加工下一个齿齿槽,直到全部槽,直到全部轮齿轮齿加工完加工完毕毕。注:注:这这种方法生种方法生产产率率较较低,只适用于低,只适用于单单件小批生件小批生产产一些低速、低精度的一些低速、低精度的齿齿轮轮。2、展成法展成法加工、展成法展成法加工齿轮齿轮是利用是利用齿轮齿轮的的啮啮合原理合原理进进行的,即把行的,即把齿轮啮齿轮啮合合副中的一个制作副中的一个制作为为刀具,另一个刀具,另一个则则作作为为工件,并工件,并强强制刀具和工件作制刀具和工件作严严格的格的啮啮合运合运动动而展成切出而展成切出齿齿廓。廓。用展成法加工用展成法加工齿轮齿轮,可以用同一把刀具加工同
9、一模数不同,可以用同一把刀具加工同一模数不同齿齿数的数的齿轮齿轮,且加工精度和生且加工精度和生产产率也比率也比较较高,因此,各种高,因此,各种齿轮齿轮加工机床广泛用加工机床广泛用这这种加工方种加工方法,如法,如滚齿滚齿机、插机、插齿齿机、剃机、剃齿齿机等。机等。7.圆圆柱柱齿轮齿轮加工机床分加工机床分类类:滚齿滚齿机主要用于加工直机主要用于加工直齿齿、斜、斜齿圆齿圆柱柱齿轮齿轮和和蜗轮蜗轮,可直接加工,可直接加工为为8-9级级精度精度齿齿轮轮,也可作,也可作为为7级级以上以上齿轮齿轮的粗加工和半精加工的粗加工和半精加工插插齿齿机主要用于加工机主要用于加工单联单联及多及多联联的内、外直的内、外直
10、齿圆齿圆柱柱齿轮齿轮,可用于加工,可用于加工6-8级级精精度的度的齿轮齿轮剃剃齿齿机主要用于淬火前的直机主要用于淬火前的直齿齿和斜和斜齿圆齿圆柱柱齿轮齿轮的的齿齿廓精加工,一般用来加工廓精加工,一般用来加工6-7级级精度的精度的齿轮齿轮珩珩齿齿机主要用于机主要用于对热处对热处理后的直理后的直齿齿和斜和斜齿圆齿圆柱柱齿轮齿轮的的齿齿廓精加工,廓精加工,强强力珩力珩齿齿加加工精度可达到工精度可达到6级级甚至更高甚至更高 磨磨齿齿机机 主要用于主要用于对热处对热处理后的直理后的直齿齿和斜和斜齿圆齿圆柱柱齿轮齿轮的的齿齿廓精加工,加工精度一廓精加工,加工精度一般般为为4-6级级8.一、一、滚齿滚齿v(
11、一)(一)滚齿滚齿的原理及工的原理及工艺艺特点特点v滚齿是齿形加工方法中生产率较高、应用最广的一种加工方法。在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的原理,相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强制性的啮合。滚齿加工的通用性较好,既可加工圆柱齿轮,又能加工蜗轮;既可加工渐开线齿形,又可加工圆弧、摆线等齿形;既可加工大模数齿轮,大直径齿轮。v滚齿可以获得较高的运动精度,但因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成,参加切削的刀齿数有限,因而齿面的表面粗糙度较粗。为了提高滚齿的加工精度和齿面质量,宜将粗精滚齿分开。9.、机床的主要工作运动主运动即滚刀的旋转运动。根据合理的切削速度和滚刀直径,即可确定滚刀的转速。展成运动即滚刀与工
12、件之间的啮合运动。没滚刀头数为,工件齿数为,则每当滚刀转1转时,工件应转/垂直进给运动即滚刀沿工件轴线方向作连续的进给运动,以切出整个齿宽上的齿形。10.二、插二、插齿齿v(一)插(一)插齿齿的原理及工的原理及工艺艺特点特点v插齿是利用一对轴线相互平行的圆柱齿轮的啮合原理进行加工的。插齿刀的外形象一个齿轮,在每一个齿上磨出前角和后角以形成刀刃,切削时刀刀具作上下往复运动,从工件上切下切屑。为了保证在齿坯上切出渐开线的齿形,在刀具作上下往复运动时,通过机床内部的传动系统,强制要求刀具和被加工齿轮之间保持着一对渐开线齿轮的啮合传动关系。在刀具的切削运动和刀具与工件之间的啮合运动的共同作用下,工件齿
13、槽部位的金属被逐步切去而形成渐开线齿形。11.v二、插插齿齿的主要运的主要运动动有:有:v(1)切削运动插齿刀的上、下往复运动。v(2)分齿展成运动插齿刀与工件之间应保持正确的啮合关系。插齿刀往复一次,工件相对刀具在分度圆上转过的弧长为加工时的圆周进给量,故刀具与工件的啮合过程也就是圆周进给过程。v(3)径向进给运动插齿时,为逐步切至全齿深,插齿刀应有径向进给量fr。v(4)让刀运动插齿刀作上下往复运动时,向下是切削行程。为了避免刀具擦伤已加工的齿面并减少刀齿的磨损,在插齿刀向上运动时,工作台带动工件退出切削区一段距离(径向)。插齿刀工作行程时,工作台再恢复原位。12.13.v三、插三、插齿齿
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