燃?xì)鉁u機(jī)中減速器的設(shè)計(jì)與加工工藝

1、目 錄1 緒論 11.1燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) 11.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)減速器 1 1.3選題目的和意義21.4本課題研究的問(wèn)題 32減速器齒輪設(shè)計(jì) 32.1齒輪材料、熱處理工藝及制造工藝的選定 32.2齒輪設(shè)計(jì)及計(jì)算過(guò)程 82.2.1傳動(dòng)比分配 82.2.2齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 112.2.3齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算 163減速器主要構(gòu)件的制造工藝 293.1減速器主要構(gòu)件在制造工藝上的特點(diǎn)293.2齒輪加工主要方法30 3.2.1 刮齒技術(shù) 313.2.2硬齒面齒輪磨齒技術(shù) 313.3主要零件加工工藝 333.3.1太陽(yáng)輪的加工工藝 333.3.2行星架加工工藝 353.3.3內(nèi)齒圈加工工藝 364 結(jié)論 40參考

2、文獻(xiàn)41致謝 421 緒論 1.1 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是由壓氣機(jī)、燃燒室和燃?xì)鉁u輪組成的發(fā)動(dòng)機(jī)。它的優(yōu)點(diǎn)是重量輕、體積小和運(yùn)行平穩(wěn)，廣泛用作飛機(jī)和直升機(jī)的動(dòng)力裝置1。 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理：在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，由壓氣機(jī)、燃燒室和驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的燃?xì)鉁u輪組成發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)?？諝庠趬簹鈾C(jī)中被壓縮后，在燃燒室中與噴入的燃油混合燃燒，生成高溫高壓燃?xì)怛?qū)動(dòng)燃?xì)鉁u輪作高速旋轉(zhuǎn)，將燃?xì)獾牟糠帜芰哭D(zhuǎn)變?yōu)闇u輪功。渦輪帶動(dòng)壓氣機(jī)不斷吸進(jìn)空氣并進(jìn)行壓縮，使核心機(jī)連續(xù)工作。從燃?xì)鉁u輪排出的燃?xì)馊跃哂泻芨叩膲毫蜏囟?，?jīng)膨脹后釋放出能量（稱(chēng)為可用能量）用于推進(jìn)3。    

3、         圖1.1 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) 按照核心機(jī)出口燃?xì)獾目捎媚芰康睦梅绞讲煌?，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)分為：渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)2。 1.2 航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)減速器航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)減速器是航空發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺槳或旋翼必不可少的部件，它是渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的組成部分。將渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速降低到空氣螺旋槳（或旋翼）所需轉(zhuǎn)速的齒輪傳動(dòng)裝置。減速器可以裝在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，也可裝在發(fā)動(dòng)機(jī)外成為一個(gè)獨(dú)立的機(jī)外減速器4。渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)：靠動(dòng)力渦輪把核心

4、機(jī)出口燃?xì)庵写蟛糠挚捎媚芰哭D(zhuǎn)變?yōu)檩S功率用以驅(qū)動(dòng)空氣螺旋槳，由于螺旋槳轉(zhuǎn)速較低，動(dòng)力渦輪軸與螺旋槳軸之間設(shè)有減速器。燃?xì)庵械纳俨糠挚捎媚芰浚s10）則在噴管中轉(zhuǎn)化為氣流動(dòng)能，直接產(chǎn)生反作用推力。圖1.2 渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理與渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)基本相同，主要用于直升機(jī)上，也可用于飛機(jī)和其他航空器。由于在直升機(jī)上還有主減速器，所以渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速比渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)高，它的減速器體積和重量都要小一些。輸出軸伸出的位置比較靈活，可以從前面伸出，也可以向后或向兩側(cè)伸出。圖1.3 渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)1.3 選題目的和意義目的：本課題貼合飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)，航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的心臟，

5、技術(shù)之復(fù)雜，工藝之苛刻，通過(guò)對(duì)課題的研究，深入了解航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理、部件組成及其構(gòu)造，特別是減速器進(jìn)行細(xì)致了解，其內(nèi)部零件的結(jié)構(gòu)，工作狀態(tài)、工作環(huán)境，進(jìn)而對(duì)它們進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究制造。意義：通過(guò)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)減速器的及主要構(gòu)件的加工制造的研究，通過(guò)查閱相關(guān)書(shū)籍，使我從減速器聯(lián)系到了飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的附件傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)而延伸到航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的制造研究，在以前學(xué)習(xí)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)有了更進(jìn)一步的了解，對(duì)其中的工作原理，發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件有了更細(xì)致的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說(shuō)把我大學(xué)里學(xué)的專(zhuān)業(yè)課又重新翻閱一便，鞏固了專(zhuān)業(yè)知識(shí)，在此基礎(chǔ)上，又學(xué)到許多專(zhuān)業(yè)以外的知識(shí)，拓寬了自己的知識(shí)面。通過(guò)畢業(yè)設(shè)

6、計(jì)，更一步加強(qiáng)了自學(xué)能力，實(shí)踐能力，為以后進(jìn)入社會(huì)、參加工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.4 本課題研究的問(wèn)題航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)減速器中傳動(dòng)齒輪的選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工藝、熱處理等方面的研究。2 減速器齒輪設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)為燃?xì)鉁u輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)中減速器齒輪的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)輸入： 自由渦輪轉(zhuǎn)速：33000r/min 輸出轉(zhuǎn)速：2200r/min 翻修壽命：3500小時(shí)總傳動(dòng)比：i015.0輸入功率：500kw21 齒輪材料、熱處理工藝及制造工藝的選定太陽(yáng)輪材料選取為12cr2ni4a，表面滲碳淬火處理，表面硬度為6065hrc。行星輪材料選為16cr3niwmovnbe，表面滲碳淬火處理，表面硬度6065hrc。試

7、驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度極限 太陽(yáng)輪及行星輪 1500mpa（圖2.1）試驗(yàn)齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限 太陽(yáng)輪 1000mpa（圖2.2） 行星輪 1000mpa 齒型為漸開(kāi)線直齒，最終加工為磨齒18，太陽(yáng)輪和行星輪為5級(jí)精度。內(nèi)齒圈材料為12cr2ni4a，調(diào)質(zhì)處理，表面硬度為6065hrc。試驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度極限 1500mpa 試驗(yàn)齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限 910mpa齒形的終加工為插齒8，精度為6級(jí)。 圖2.1 齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度注：圖中me是齒輪材料品質(zhì)和熱處理質(zhì)量很高時(shí)的疲勞強(qiáng)度極限取值線mq是齒輪材料品質(zhì)和熱處理質(zhì)量達(dá)到中等要求時(shí)的疲勞強(qiáng)度極限取值線ml是齒輪材料品質(zhì)和熱處理質(zhì)

8、量達(dá)到最低要求時(shí)的疲勞強(qiáng)度極限取值線圖2.2 滲碳淬火鋼和表面硬化鋼的 齒輪材料介紹由于12cr2ni4a是常用航空齒輪材料，所以材料性能在這里就不進(jìn)行介紹，下面對(duì)新型齒輪材料16cr3niwmovnbe的性能進(jìn)行介紹：16cr3niwmovnbe ( e特級(jí)優(yōu)質(zhì))鋼是仿前蘇聯(lián)16x3hbmb(39,bkc)鋼研制出的一種合金化程度較高的結(jié)構(gòu)鋼，屬熱強(qiáng)鋼系。該鋼的熱強(qiáng)性能較好，回火溫度可達(dá)350，適于制造工作溫度在350以下的重要承載齒輪和其他在接觸和彎曲載荷條件下工作的零件，不僅可以滲碳處理，也可以氮化處理。1）冶金質(zhì)量 16cr3niwmovnbe鋼中含有w、mo、v等元素，這些元素可形成

9、細(xì)小的碳化物，提高鋼的強(qiáng)度；為了降低鋼的過(guò)飽和傾向，加人了少量的si和ni,使鋼在回火后仍能保持較高的熱強(qiáng)性;加人少量的nb和稀土元素ce，起到了細(xì)化晶粒和強(qiáng)化固溶體的作用。具體化學(xué)成分見(jiàn)表2.1。 表2.1 16cr3niwmovnbe鋼的化學(xué)成份從表2.1中可以看出，該鋼中w(ni)二1.0%1.5%。在熱處理時(shí)，由于齒輪鋼中的ni；有助長(zhǎng)滲碳層形成殘余奧氏體的傾向，鋼的性能會(huì)下降，這也是前蘇聯(lián)限制使用18cr2ni4wa鋼的原因。同時(shí)，低ni也適合我國(guó)鎳資源短缺的國(guó)情。另外，表中對(duì)s、p含量控制較低。在實(shí)際生產(chǎn)中，合金通過(guò)真空感應(yīng)加電渣重熔后，s、p含量更低，且采用此工藝熔煉后還可去除氣

10、體和夾雜物，保證了該鋼有更高的純凈度。該鋼的非金屬夾雜物級(jí)別見(jiàn)表2.2。表2.2 16cr3niwmovnbe鋼非金屬夾雜物級(jí)別2）物理機(jī)械性能晶粒長(zhǎng)大傾向?qū)?6cr3niwmovnbe鋼和12cr2ni4a鋼試樣分別加熱到930,1000,1050, 1100,1150和12000，保溫2h，水淬，它們的晶粒長(zhǎng)大傾向如圖2.3所示。由圖2.3可看出，在1200時(shí)，16cr3niwmovnbe鋼的晶粒仍然很細(xì)(6級(jí))，晶粒長(zhǎng)大傾向明顯低于12cr2ni4a鋼。圖2.3 晶粒長(zhǎng)大傾向曲線淬透性16cr3niwmovnbe鋼與12cr2ni4a鋼淬透性曲線的對(duì)比如圖2.4所示。16cr3niwmo

11、vnbe鋼試樣經(jīng)930正火后，再經(jīng)900端淬，端淬距離45mm處硬度仍為hrc40，淬透性明顯優(yōu)于12cr2ni4a。另外，從鋼的過(guò)冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線(圖2.4)也可以看出，該鋼具有非常好的淬透性，即使冷卻速度為100 /h，也不會(huì)出現(xiàn)鐵素體、珠光體等轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，最大淬透直徑可達(dá)15omm。圖2.4 淬透性曲線力學(xué)性能a 不同溫度下的拉伸性能表2.3 16cr3niwmovnbe鋼拉伸性能 從表2.3中的數(shù)據(jù)可見(jiàn)，即使在350高溫下，16cr3niwmovnbe鋼的性能也能滿(mǎn)足技術(shù)條件要求。b 持久和蠕變性能持久性能:350/1300mpa，時(shí)間>5o0h。蠕變性能:350/8oompa

12、/100h，殘余塑性伸長(zhǎng)率0.2%。c 彎曲疲勞性能16cr3niwmovnbe鋼的彎曲疲勞性能見(jiàn)表2.4。表2.4 16cr3niwmovnbe鋼的彎曲疲勞性能d 扭轉(zhuǎn)剪切性能16cr3niwmovnbe鋼的扭轉(zhuǎn)剪切性能見(jiàn)表2.5。表2.5 16cr3niwmovnbe鋼的扭轉(zhuǎn)剪切性能所以16cr3niwmovnbe鋼能完全滿(mǎn)足要求。 2.2 齒輪設(shè)計(jì)及計(jì)算過(guò)程傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)方法：齒輪傳動(dòng)是工程中應(yīng)用十分廣泛的一種傳動(dòng)型式。它具有傳動(dòng)可靠、傳動(dòng)精度高、傳遞功率范圍大、結(jié)構(gòu)緊湊、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)包括傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)（傳動(dòng)方式、布置方式、傳動(dòng)比等）和承載能力設(shè)計(jì)（主要為強(qiáng)度設(shè)計(jì)）兩

13、方面的內(nèi)容15。承載能力設(shè)計(jì)的主要目的是防止齒輪在正常承載、正常使用壽命內(nèi)出現(xiàn)失效。工程應(yīng)用中，齒輪常見(jiàn)的失效形式主要有14：齒面接觸疲勞磨損（俗稱(chēng)點(diǎn)蝕）、輪齒彎曲疲勞折斷、齒面膠合、齒面磨粒磨損、過(guò)載折斷、齒體和齒面的塑性變形等。相應(yīng)的承載能力計(jì)算主要有：齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算、嚙合區(qū)溫度計(jì)算、靜強(qiáng)度計(jì)算等。最常見(jiàn)的兩種計(jì)算為齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算13。 2.2.1 傳動(dòng)比分配減速器的總傳動(dòng)比為15，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作的平穩(wěn)性，采用兩級(jí)ngw型行星減速器10。傳動(dòng)方案如下圖圖2.5 減速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖1一級(jí)太陽(yáng)輪；2一級(jí)行星輪；3一級(jí)固定齒圈4二級(jí)太陽(yáng)輪；

14、5二級(jí)行星輪；6二級(jí)固定齒圈7螺旋槳軸傳動(dòng)方案：第一級(jí)行星齒輪減速級(jí)安裝在后機(jī)匣內(nèi)。動(dòng)力渦輪是不與壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子連接的自由渦輪，自由渦輪通過(guò)中心主動(dòng)齒輪帶動(dòng)三個(gè)第一級(jí)行星齒輪。行星齒輪與帶內(nèi)齒的第一級(jí)固定齒圈嚙合，固定齒圈外圓周加工有直齒，此齒卡在相應(yīng)的齒槽內(nèi)，這樣，固定齒圈不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但可以在軸向有少許移動(dòng)以形成測(cè)量扭矩的機(jī)構(gòu)。通過(guò)第一級(jí)行星齒輪的行星架帶動(dòng)第二級(jí)減速級(jí)的中心主動(dòng)齒輪。第二級(jí)行星齒輪共五個(gè)，它們均用滑動(dòng)軸承直接支撐在銷(xiāo)軸上12。行星齒輪與第二級(jí)固定齒圈嚙合，固定齒圈借外圓周的齒槽安裝在前機(jī)匣內(nèi)。第二級(jí)減速級(jí)與槳軸均安裝在前機(jī)匣內(nèi)，前后機(jī)匣用安裝邊連接。減速器傳動(dòng)比分配：行星傳動(dòng)的傳

15、動(dòng)比許用范圍受結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度兩方面的制約。在結(jié)構(gòu)方面，最大傳動(dòng)比受行星輪鄰接條件的限制，即與行星輪的個(gè)數(shù)有關(guān)；最小傳動(dòng)比受行星輪最小直徑的限制。在強(qiáng)度方面，過(guò)大的傳動(dòng)比將損失太多的承載能力，例如在箱體的基本外形輪廓不變時(shí)，傳動(dòng)比為11.2的單級(jí)行星減速器只有傳動(dòng)比為4.0時(shí)傳遞功率（或輸出工作轉(zhuǎn)矩）能力的不到40%，其經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)不及采用兩級(jí)傳動(dòng)。因此傳動(dòng)比的選用要多加考慮，即在給定傳動(dòng)比時(shí)要進(jìn)行認(rèn)真分析、合理設(shè)計(jì)11。     對(duì)傳動(dòng)比較大，需要采用兩級(jí)或多級(jí)減速傳動(dòng)的情況，合理分配傳動(dòng)比的原則是：    盡可能獲得比較小的外形，或在外形尺

16、寸相對(duì)固定的情況下獲得較大的強(qiáng)度安全余度；    各部分強(qiáng)度設(shè)計(jì)比較均衡，便于采用潤(rùn)滑等必要措施。對(duì)結(jié)構(gòu)布局較為有利的傳動(dòng)比 ：從有關(guān)零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上來(lái)講，受傳動(dòng)比影響的主要是行星輪的旋轉(zhuǎn)支承即行星輪軸承。一般希望將軸承設(shè)置在行星輪軸孔中，因此行星輪采用滾動(dòng)軸承時(shí)，行星輪的直徑盡可能不要太小，即傳動(dòng)比不要過(guò)小。     一般來(lái)說(shuō)傳動(dòng)比時(shí)，可在行星輪軸孔中放置滾動(dòng)軸承，傳動(dòng)比再大一些軸承的選擇更具有靈活性。     傳動(dòng)比也不宜過(guò)大，傳動(dòng)比太大以后不僅造成承載能力方面的損失，也會(huì)使太陽(yáng)輪的直徑小于高速軸直

17、徑太多，產(chǎn)生其它的不妥之處。 在多級(jí)傳動(dòng)中，低速級(jí)的傳動(dòng)比常取35.6（總傳動(dòng)比較大，取大值；反之取較小值）；中間級(jí)的傳動(dòng)比范圍一般為57.1；高速級(jí)的傳動(dòng)比范圍較大為3.159左右。所以按照以上原則并結(jié)合下表，初選高速級(jí)傳動(dòng)比為5，則低速級(jí)為3。表2.6 二級(jí)減速器的傳動(dòng)比搭配2.2.2 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算（1）載荷不均衡系數(shù) 低速級(jí)取1.15；高速級(jí)1.20（2）配齒計(jì)算 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備能力，高速級(jí)：取m/a0.030, z2a/m （21）=2/0.02767 則太陽(yáng)輪齒數(shù) 2z/i1 27 （22） 計(jì)算行星輪齒數(shù) 內(nèi)齒圈齒數(shù) （i11）108 （23） 行星齒輪齒數(shù) 0.5（）0.5

18、15;（12030）45 （24）取z72，27，45，117則第一級(jí)減速比為 1117/275.33 （25）低速級(jí)：取m/a0.029，則z2a/m=2/0.029=69 則太陽(yáng)輪齒數(shù)2z/i2=46 內(nèi)齒圈齒數(shù) （i21）92 行星齒輪齒數(shù) 0.5（）0.5×（9246）23 取z65，46，19，84則第二級(jí)減速比為 184/462.83所以總減速比為5.33×2.8315.08 （26）與i0相差0.08，滿(mǎn)足要求，所以將第一級(jí)減速比定為為5.33，第二級(jí)為2.83。3 減速器主要構(gòu)件的制造工藝航空減速器主要由齒輪、齒輪架、軸、軸承和機(jī)匣等零、部件組成。本設(shè)計(jì)主要

19、研究第一級(jí)太陽(yáng)輪、第一級(jí)內(nèi)齒輪、和第一級(jí)行星架的制造工藝。3.1 減速器主要構(gòu)件在制造工藝上的特點(diǎn)：（1）航空減速器主要構(gòu)件的選材與熱處理：減速器齒輪常采用電渣或真空重熔的高合金鋼制造，同時(shí)對(duì)航空齒輪需要進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)熱處理加工（滲碳、淬火、冷處理、回火等）。并且其表面硬度不低于hrc60,心部的硬度為hrc3141，而且嚴(yán)格規(guī)定了表面層的含碳量、組織均勻性、晶粒度、化學(xué)熱處理深度、機(jī)械性能以及它的各向同性的要求。此外對(duì)殘余壓應(yīng)力的大小及其分布特點(diǎn)尤需做出評(píng)定。（2）航空齒輪有別于一般機(jī)械傳動(dòng)的齒輪，其主要區(qū)別有以下幾方面：精度高：航空齒輪用于高速、重載，故精度要求高，一般為6級(jí)、少數(shù)5級(jí)；粗

20、糙度一般為ra1250.8、少數(shù)ra 0.1601。因此，幾乎所有齒形都需要精密加工(剃、磨、研、拋)。變形大： 航空齒輪要求重量輕、故其給構(gòu)很薄，并有半數(shù)以上的齒輪采用滲碳、淬火的熱處理工藝，故其變形為主要矛盾。批量小：航空產(chǎn)品大都為小量生產(chǎn)，很少考慮采用專(zhuān)用機(jī)床7。減速器齒輪制造工藝：齒輪制造工藝與結(jié)構(gòu)一樣，對(duì)保證齒輪的使用指標(biāo)和可靠性都有重要作用。在設(shè)計(jì)、調(diào)整和實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的各單元時(shí)，要考慮給定的使用指標(biāo)和功能參數(shù)（如運(yùn)動(dòng)精度、平穩(wěn)性、表面質(zhì)量）之間的關(guān)系，以滿(mǎn)足功能互換性原則。（3）減速器齒輪傳動(dòng)精度：對(duì)于齒輪傳動(dòng)，由于工作中齒變形，理想的運(yùn)動(dòng)規(guī)律會(huì)遭受破壞，工作將會(huì)不平穩(wěn)，發(fā)生有害的

21、齒緣沖擊與接觸，工作中就表現(xiàn)出不那么精確了9。3.2 齒輪加工的主要方法對(duì)于硬齒面的加工，發(fā)展了滾、插、剃等方法。過(guò)去加工高硬度齒輪時(shí)，是根據(jù)用途、大小及所要求的精度先調(diào)質(zhì)到所需硬度，再用高速鋼刀具滾(插)齒，然后進(jìn)行精加工；或者滾(插)齒后，滲碳淬火(或高頻淬火)，再對(duì)齒面進(jìn)行磨削。由于齒輪熱處后變形大，所以齒面需留下較多的磨削余量，致使磨削成本高，生產(chǎn)率低。近年來(lái)，由于刀具材料和切削技術(shù)的發(fā)展，采用超高速鋼(一般還經(jīng)過(guò)涂層處理)、粉末冶金高速鋼、立方氮化硼、硬質(zhì)合金制造的齒輪刀具對(duì)各種硬齒面進(jìn)行切齒加工，均已取得一定成效，使得原來(lái)不宜進(jìn)行磨齒的許多淬硬齒輪，也可通過(guò)滾、插、剃等工藝進(jìn)行齒面

22、的切削加工。這些加工方法由于效率高、成本低、加工條件簡(jiǎn)單，而且一般能利用現(xiàn)有的設(shè)備，因此具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。3.2.1 刮齒技術(shù)1 行星齒輪傳動(dòng)中較為廣泛地采用高精度高硬度滲碳淬火硬齒面齒輪(內(nèi)齒圈除外)。由于滲碳淬火硬齒面齒輪齒表面硬度偏高，使用普通加工刀具都不能夠勝任硬齒面的加工，或者說(shuō)普通刀具根本加工不動(dòng)硬齒面齒輪。為了滿(mǎn)足硬齒面齒輪的加工和確保齒輪最終精度，在滲碳淬火后的齒形加工中采用硬質(zhì)合金滾刀或立方氮化硼滾刀刮齒技術(shù)和硬齒面磨齒技術(shù)18。2 采用磨前滾刀進(jìn)行齒形預(yù)加工，磨前滾刀與普通滾刀的不同之處在于磨前滾刀刀齒的頂部采用帶觸角的刀頭，它可使齒形根部預(yù)先切出沉割，齒根圓弧及早成形，

23、在齒形齒厚處均勻留出了余量，待硬質(zhì)合金滾刀半精滾齒和磨齒時(shí)均使齒形根部基本不發(fā)生切削，減輕硬質(zhì)合金滾刀刀尖部位切削應(yīng)力，避免磨齒時(shí)齒根部產(chǎn)生磨削燒傷及裂紋，提高磨齒質(zhì)量和生產(chǎn)效率。同時(shí)可避免熱處理齒槽根部硬度降低，保持淬火后噴丸形成的壓應(yīng)力層，提高齒根抗彎疲勞強(qiáng)度，提高齒輪承載能力。 3 利用變形規(guī)律采用反變形原理，熱處理變形是不可避免的。通過(guò)實(shí)踐掌握變形規(guī)律，利用反變形原理有意識(shí)地在毛坯預(yù)加工階段，工藝上要求在與變形方向相反處采取等量誤差補(bǔ)償，以達(dá)到熱處理后變形至正確位置，此方法可應(yīng)用于齒向變形，齒頂圓變形，特別是對(duì)于較大型滲碳淬火齒輪，采用反變形可大幅度壓縮余量，減少不必要的損失，提高生產(chǎn)

24、效率。 3.2.2 硬齒面齒輪磨齒技術(shù)1. 磨齒前的準(zhǔn)備1)根據(jù)齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、材質(zhì)、磨削方式、齒面粗糙度要求等因素合理選用砂輪。2)砂輪要進(jìn)行粗靜平衡修整精靜平衡再修整。3)砂輪安裝后，應(yīng)用砂輪修整器修整出所需的砂輪磨削角。 4)對(duì)錐面砂輪磨齒機(jī)，砂輪磨削角一般按最常用的齒輪壓力角20°修整。5)進(jìn)行單件、小批量非20°壓力角齒輪工件磨齒時(shí)，砂輪一般仍采用20°磨削角磨齒。通過(guò)展成變換輪和砂輪架傾角嚴(yán)格按工藝卡所給參數(shù)調(diào)整。通過(guò)展成交換齒輪找出齒面上= 20的點(diǎn)為磨削起始零點(diǎn)，則在其他齒面會(huì)出現(xiàn)20°的各角度，正好在此輪分度圓處出現(xiàn)要求的=25

25、76;、17.5°、22.5°等。6)砂輪修整器金剛石磨損后應(yīng)及時(shí)更換。7)修整砂輪時(shí)，應(yīng)使金剛石刀尖的移動(dòng)軌跡延伸線通過(guò)砂輪軸線，且移動(dòng)速度應(yīng)均勻。8)磨齒機(jī)應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)，待系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行磨削。 9)采用濕磨時(shí)，要檢查冷卻液管路、噴嘴暢通與否。保證冷卻液粘度、流量、壓力、噴射區(qū)域符合要求19。2. 齒輪工件的裝夾 1)磨齒機(jī)上下(或前后)頂尖、托輥徑向跳動(dòng)應(yīng)不大于0.0lmm。 2)盤(pán)狀齒輪應(yīng)盡量與相配的軸組裝后進(jìn)行磨齒。 3)在臥式磨齒機(jī)上磨削軸齒輪或裝軸的盤(pán)狀齒輪，按兩端基準(zhǔn)軸頸找正，找正允 0.010.02mm。 4)在有上、下頂尖的立式磨齒機(jī)上磨齒

26、，優(yōu)先選用上、下頂尖定位的裝夾方式，并按兩端軸頸找正，找正允差0.010.02mm。5)對(duì)批量或特殊結(jié)構(gòu)齒輪磨齒時(shí)，宜采用定心心軸(錐度心軸、液性塑料心軸、圓柱心軸、密封心軸等)定位裝夾。6)裝夾工件前，所有基準(zhǔn)面如中心孔、頂尖、定位軸頸、定位端面等均應(yīng)擦拭干凈，必要時(shí)用細(xì)油石去毛邊。3.磨齒機(jī)的調(diào)整 1)展成交換齒輪比精度或滾圓盤(pán)直徑均應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證，確保無(wú)誤。2)錐面砂輪型磨齒機(jī)的砂輪調(diào)整深度應(yīng)足夠，一方面要保證有效工作齒高長(zhǎng)度，另一方面應(yīng)避免齒形根部出現(xiàn)凸臺(tái)。 3)粗滾齒未采用磨前滾刀滾齒，一般情況齒底應(yīng)進(jìn)行磨削。4)錐面砂輪型磨齒機(jī)的展成長(zhǎng)度和沖程長(zhǎng)度調(diào)整應(yīng)有1020mm附加量。5)交換齒

27、輪的安裝，應(yīng)有0.100.20mm側(cè)隙。3.3 主要零件加工工藝3.3.1 太陽(yáng)輪的加工工藝太陽(yáng)輪和行星輪的加工工藝大致相同,現(xiàn)以太陽(yáng)輪為例進(jìn)行說(shuō)明。1.工藝過(guò)程 鍛造退火粗車(chē)熱處理(調(diào)質(zhì))精車(chē)離子滲氮插齒鉗。 2.制造難點(diǎn) (1)減少變形內(nèi)齒圈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)多為薄壁筒形零件，剛性較差，容易變形。毛坯有鑄件和鍛件兩種。為了提高其力學(xué)性能和減少加工中的變形，一般粗加工后都要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。內(nèi)齒圈的精車(chē)要特別注意裝夾。夾緊力適當(dāng)防止變形。同時(shí)要保證插齒基面和內(nèi)齒圈中心線垂直口以減少齒向誤差和插齒時(shí)裝夾找正時(shí)間。 (2)插齒插齒是內(nèi)齒圈加工的主要工序，最難控制的是公法線變動(dòng)量容易超差，這是由于插齒刀的制造

28、誤差、安裝誤差、機(jī)床傳動(dòng)鏈中蝸輪副的轉(zhuǎn)角誤差、工件的安裝誤差、主軸的徑向跳動(dòng)等，都對(duì)齒輪的公法線變動(dòng)量有影響。因此加工時(shí)應(yīng)對(duì)各項(xiàng)影響因素加以調(diào)整和嚴(yán)格控制。在單件生產(chǎn)時(shí)，盡可能選用精度較高的插齒刀，并仔細(xì)的安裝，使徑向擺動(dòng)和端面跳動(dòng)控制在最小范圍內(nèi)，從而減小公法線變動(dòng)量。在插齒時(shí)，當(dāng)齒厚已達(dá)到要求時(shí)，停止進(jìn)給，工件再轉(zhuǎn)幾轉(zhuǎn)進(jìn)行零進(jìn)給插削運(yùn)動(dòng)。以消除由于主軸及插齒刀徑向跳動(dòng)所引起的公法線變動(dòng)量的尖峰。 為了彌補(bǔ)各種誤差對(duì)裝配的影響，實(shí)踐中常將齒圈齒厚適量減薄，因此內(nèi)齒圈齒厚減薄量就增大。如果利用徑向進(jìn)給的方法達(dá)到齒厚要求，切深就大了，容易產(chǎn)生切齒的干涉和降低齒的抗彎強(qiáng)度，因而采用撥齒的方法(圓周

29、進(jìn)給)是比較適宜的，即當(dāng)切深達(dá)到要求后，使工作臺(tái)(工件)相對(duì)插齒刀回轉(zhuǎn)一角度，齒的一面就切去相應(yīng)的齒厚(弧長(zhǎng))。3.工序說(shuō)明1）鍛造：采用模鍛，單面余量4mm。2）退火：采用去應(yīng)力退火，加熱至10001100°c，保溫1015小時(shí)，然后在爐中冷卻至200300°c，出爐空冷。目的是消除材料中的殘余應(yīng)力，使金屬軟化，改善機(jī)械加工性能。設(shè)備采用箱式電加熱爐。3）粗車(chē)：車(chē)床采用ca6140，刀具選用yt5車(chē)刀，單面余量1.5mm。4）調(diào)制：一般將淬火加高溫回火稱(chēng)作調(diào)制。淬火溫度為900930°c，介質(zhì)為油。然后立即進(jìn)行高溫回火，溫度為250300°c。調(diào)制的目

30、的是得到規(guī)定的力學(xué)性能、保證工件尺寸的穩(wěn)定性，提高其塑性和韌度。5）精車(chē)：采用ca6140臥式車(chē)床，yt15車(chē)刀，齒寬加工到規(guī)定尺寸；端面留余量0.8mm。6）離子滲氮：滲氮層深度為0.2m，即0.25mm；滲氮工藝時(shí)間為1.5×（30.2521015）1522小時(shí)，滲氮溫度為540580°c。離子滲氮的優(yōu)點(diǎn)：和氣體滲氮相比，工藝周期短，工件變形小，滲氮層深度和組織可控，節(jié)省滲劑。工藝過(guò)程：將工件置于真空容器中，抽真空，通入氨氣，工件為陰極，金屬容器為陽(yáng)極，通電后，使氣體電離，工件表面一方面吸收氮，一方面被加熱使氮向內(nèi)部擴(kuò)散形成滲層。目的：是提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲

31、勞強(qiáng)度和抗腐蝕性。 7）插齒：選用aa級(jí)盤(pán)形直齒立方氮化硼插齒刀,插床選用普通立式插床b5020。8）鉗：倒角、倒棱。 本團(tuán)隊(duì)全部是在讀機(jī)械類(lèi)研究生，熟練掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)，精通各類(lèi)機(jī)械設(shè)計(jì)，服務(wù)質(zhì)量?jī)?yōu)秀?？扇梯o導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)，知識(shí)可貴，帶給你的不只是一份設(shè)計(jì)，更是一種能力。聯(lián)系方式：qq712070844，請(qǐng)看qq資料。結(jié) 論本論文詳細(xì)的敘述了減速器齒輪的設(shè)計(jì)步驟。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)航空燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境、性能要求進(jìn)行材料的選擇。然后按照漸開(kāi)線齒輪行星傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后按照減速器的要求編寫(xiě)減速器主要構(gòu)件的加工工藝，從而完成了本課題。畢業(yè)設(shè)計(jì)是與課程設(shè)計(jì)完全不同的，它只給出一個(gè)題目，即提出