齒輪基礎(chǔ)知識(shí)

齒輪綜合知識(shí)直齒圓柱齒輪各局部的名稱和尺寸代號1、齒頂圓--齒輪齒頂所在的圓。其直徑〔或半徑〕用da〔或ra〕表達(dá)。2、齒根圓--齒輪齒槽底所在的圓。其直徑〔或半徑〕用df〔或rf〕表達(dá)。3、分度圓--用來分度〔分齒〕的圓，該圓位于齒厚和槽寬相等的地方。其直徑〔或半徑〕用d〔或r表達(dá)〕。4、齒頂高--齒頂圓與分度圓之間的徑向距離，用ha表達(dá)。5、齒根高--齒根圓與分度圓之間的徑向距離，用hf表達(dá)。6、全齒高--齒頂圓與齒根圓之間的徑向距離，用h表達(dá)。顯然有：

h=ha+hf7、齒厚--一種齒的兩側(cè)齒廓之間的分度圓弧長，用s表達(dá)。8、槽寬--一種齒槽的兩側(cè)齒廓之間的分度圓弧長，用e表達(dá)。9、齒距--相鄰兩齒的同側(cè)齒廓之間的分度圓弧長，用p表達(dá)。顯然有：

p=s+e10、齒寬--齒輪輪齒的寬度〔沿齒輪軸線方向度量〕，用b表達(dá)。直齒圓柱齒輪的主線參數(shù)和尺寸關(guān)系齒數(shù)z

一種齒輪的輪齒總數(shù)。模數(shù)m

以z表達(dá)齒輪的齒數(shù)，那么齒輪的分度圓周長=πd=zp。因此分度圓直徑為：d=(p/p)?z,式中：p/p稱為齒輪的模數(shù)，用m表達(dá)，即要使兩個(gè)齒輪能嚙合，它們的齒距必須相等。因此互相嚙合的兩齒輪的模數(shù)m必須相等。從d=mz中可見，模數(shù)m越大，輪齒就越大；模數(shù)m越小，輪齒就越小。模數(shù)m是設(shè)計(jì)、制造齒輪時(shí)的重要參數(shù)。不一樣模數(shù)的齒輪，要用不一樣模數(shù)的刀具來加工制造。為了便于設(shè)計(jì)和減少加工齒輪的刀具數(shù)量，GBI357一78對齒輪的模數(shù)m已系列化，如下表所示。在選用模數(shù)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用第一系列的模數(shù)，另一方面是第二系列，括號內(nèi)的盡量不用。壓力角a(嚙合角、齒形角〕

在節(jié)點(diǎn)P處，兩齒廓曲線的公法線與兩節(jié)圓的公切線所夾的銳角稱嚙合角，也稱壓力角。我國采用的壓力角a一般為20°，加工齒輪的原始主線齒條的法向壓力角稱齒形角。因此，壓力角a=嚙合角=齒形角。當(dāng)原則直齒圓柱齒輪的模數(shù)m確定后，按照與m的比例關(guān)系可算出輪齒的各主線尺寸。1齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及分類齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：a.齒輪機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于傳遞空間任意兩軸或多軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。b.齒輪傳動(dòng)重要長處：傳動(dòng)效率高，構(gòu)造緊湊，工作可靠、壽命長，傳動(dòng)比精確。c.齒輪機(jī)構(gòu)重要缺陷：制造及安裝精度規(guī)定高，價(jià)格較貴，不適宜用于兩軸間距離較大的場所。齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類按軸的相對位置

平行軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)①

相交軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)②按齒線相對齒輪體母線相對位置

直齒、斜齒、人字齒、曲線齒按齒廓曲線

漸開線齒、擺線齒、圓弧齒按齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作條件

閉式傳動(dòng)、開式傳動(dòng)、半開式傳動(dòng)③按齒面硬度

軟齒面〔≤350HB〕、硬齒面〔>350HB〕闡明：①平行軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)又稱為平面齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu).②相交軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為空間齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu).③閉式傳動(dòng)的齒輪封閉在箱體內(nèi)，潤滑良好；開式傳動(dòng)的齒輪是完全外露的，不能保證良好潤滑；半開式傳動(dòng)的齒輪浸在油池內(nèi)，裝有防護(hù)罩，不封閉。平行軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)〔圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)〕

直

齒

斜

齒

曲

齒

人字齒

齒輪齒條

內(nèi)齒輪

相交軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)〔圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)〕

直

齒

斜

齒

曲線齒

交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

斜

齒

蝸桿蝸輪

準(zhǔn)雙曲面齒輪

2傳動(dòng)的主線規(guī)定：在齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，一般要滿足如下兩個(gè)主線規(guī)定：1.傳動(dòng)平穩(wěn)--在傳動(dòng)中保持瞬時(shí)傳動(dòng)比不變，沖擊、振動(dòng)及噪音盡量小。2.承載能力大--在尺寸小、重量輕的前提下，規(guī)定輪齒的強(qiáng)度高、耐磨性好及壽命長。國內(nèi)外齒輪精度原則簡介漸開線圓柱齒輪是機(jī)械傳動(dòng)中量大面廣的根底零部件，廣泛在汽車、機(jī)床、電力、冶金、礦山、工程、起重運(yùn)送、船舶、機(jī)車、農(nóng)機(jī)、輕工、建工和軍工等領(lǐng)域中應(yīng)用。齒輪和齒輪箱在國內(nèi)外都已以商品進(jìn)行貿(mào)易。齒輪的質(zhì)量以工作可靠、壽命長、振動(dòng)噪聲低為準(zhǔn)那么。除材料熱處理硬度原因外，機(jī)械制造精度非常關(guān)鍵。據(jù)德國G尼曼,H溫特爾齒輪專家資料簡介，制造精度等級相差一級，其承載能力強(qiáng)度相差20—30%,噪聲相差2.5—3dB，制造本錢相差60—80%。齒輪的設(shè)計(jì)、工藝、制造、檢查以及銷售和采購都以齒輪精度原則為重要根據(jù)。通過對國內(nèi)外齒輪精度原則的分析比照，有助于我們理解掌握國際、國外先進(jìn)原則的狀況，找出自己的缺乏之處，這對我們做好采標(biāo)工作，深入提高產(chǎn)品質(zhì)量，將起到積極的作用。1

國內(nèi)外齒輪精度原則的開展及現(xiàn)實(shí)狀況齒輪精度原則是齒輪所有原則中最重要的一種根底性原則，世界各國都十分重視該項(xiàng)原則的制修訂工作。在20世紀(jì)40年代，齒輪精度原則有英國BS436-1940,美國齒輪制造協(xié)會(huì)AGMA231.02-1941、德國企業(yè)工程師協(xié)會(huì)ADS提案、前蘇聯(lián)ROOT1643-46、法國NFE23-006(1948)等，這期間齒輪原則特點(diǎn)是，規(guī)定的精度等級較少(4—6個(gè)級)，從幾何學(xué)觀點(diǎn)規(guī)定齒輪參數(shù)工程，按極其簡樸的模式來確定各項(xiàng)公差值。五十年代由十齒輪制造技術(shù)、測量儀器和使用經(jīng)驗(yàn)的積累，對齒輪嚙合原理及精度理論的研究，世界各國都進(jìn)行了齒輪精度原則的修訂，以德國DIN396—3967(1952-1957)和前蘇聯(lián)ROCT1643-1956原則為代表，齒輪精度等級和誤差工程增多，規(guī)定了切向和徑向綜合誤差、建立了綜合誤差與單項(xiàng)誤差的關(guān)系，獨(dú)立規(guī)定側(cè)隙配合制度，并根據(jù)誤差產(chǎn)生的原因和各誤差對傳動(dòng)性能的影響，提出了精度等級及誤差容許分類組合的概念。這對評估齒輪精度、減少廢品、減少制造費(fèi)用等極為有利。七十年代伴隨各國經(jīng)濟(jì)的開展，各國間科學(xué)技術(shù)和貿(mào)易往來日趨頻繁，制定一項(xiàng)能為各國都能接受的國際原則的呼聲愈來愈高。1951年法國、前蘇聯(lián)、德國、英國、比利時(shí)和瑞士六國構(gòu)成ISO/TC60/WG2〔齒輪技術(shù)委員會(huì)第二工作組)，負(fù)責(zé)制定齒輪精度ISO原則，法國為秘書國，通過十余年的磋商、討論和驗(yàn)證，最終十1975年通過為正式原則ISO1328-1975。此國際原則除了德國、美國、日本外世界各國都以等同或等效采用ISO1328-1975原則修訂各自國標(biāo)。由于工業(yè)先進(jìn)國家德國、美國、日本沒有采用ISO1328-1975原則，形成世界齒輪精度原則實(shí)際上不統(tǒng)一。八十年代ISO/TC60/WG2(齒輪技術(shù)委員會(huì)第二工作組)由德國、美國等國家參與對ISO1328-1975原則進(jìn)行修訂工作。ISO于1992年一1998年陸續(xù)正式公布ISO1328-1:1995，ISO1328-2:1997兩個(gè)原則，ISO/TR10064-1:1992,ISO/TR10064-2：1996，ISO/TR

11064-3:1996，ISO/TR

10064-4:1998四個(gè)技術(shù)匯報(bào)構(gòu)成成套系統(tǒng)替代和廢除ISO1328-1975原則。此ISO1328九十年代齒輪精度原則體系的特點(diǎn)，是在ISO1328—1975原則根底上深入開展而修訂，吸取了德國DIN,美國AGMA原則成熟技術(shù)，使原則更科學(xué)合理，從齒輪傳動(dòng)動(dòng)態(tài)性能和承載能力出發(fā)，結(jié)合齒輪制造規(guī)律綜合在原則本文和技術(shù)匯報(bào)中，一一明確。該原則與ISO1328-1975原則相比，可使相似精度等級下的圓柱齒輪，有深入提高傳動(dòng)性能和承載能力及減少制造本錢的效果。

我國1960年此前沒有圓柱齒輪精度原則，直接應(yīng)用前蘇聯(lián)rOCT1643-46原則，1958年起原第一機(jī)械工業(yè)部組織力量著手研究，通過度析、研究和驗(yàn)證前蘇聯(lián)ROCT1643-56原則，制定和公布了JB179-60?圓柱齒輪傳動(dòng)公差?機(jī)械工業(yè)部部原則。對當(dāng)時(shí)機(jī)械工業(yè)的開展起到積極推進(jìn)作用，很快抵達(dá)世界五十年代水平。七十年代末機(jī)械工業(yè)部對JB179一60原則進(jìn)行了修訂，以等效采用ISO1328-1975原則，公布JB179-81和JB179-83漸開線圓柱齒輪精度機(jī)械工業(yè)部部原則。由十對原則進(jìn)行了大力的宣貫，增進(jìn)了圓柱齒輪精度質(zhì)量明顯的提高。同步帶動(dòng)國內(nèi)齒輪機(jī)床、刀具和量儀的開展。于1988年國家技術(shù)監(jiān)督局公布了GB10095-88漸開線圓柱齒輪精度國標(biāo)。GB10095-88原則是等效采用ISO1328-1975國際原則的，目前國際上已將ISO1328-1975原則作廢，由ISO1328九十年代成套原則替代。1997年由國家技術(shù)監(jiān)督局下達(dá)任務(wù)對GB10095-88原則進(jìn)行修訂，通過幾年的努力，于完畢了對該原則的修訂工作。新修訂的國標(biāo)等同采用了ISO1328九十年代成套國際原則，并于12月公布實(shí)行。2

國內(nèi)外齒輪精度原則的比照分析目前我國最新的齒輪精度原則為GB/T10095-，該原則等同十ISO1328最新原則，在技術(shù)內(nèi)容上與ISO1328原則完全一致。但GB/T10095-原則公布后，并沒有及時(shí)出版發(fā)行，直至今年年初才拿到正式的原則文本，因此，該原則并沒有得到及時(shí)的貫徹執(zhí)行。目前各單位在加工齒輪時(shí)，絕大多數(shù)仍然按照原先規(guī)定的精度等級規(guī)定組織生產(chǎn)，即按GB10095-88規(guī)定的精度等級規(guī)定加工齒輪。為了比較客觀地反應(yīng)目前齒輪的精度狀況，本文對國內(nèi)外原則比照分析時(shí)，重要把GB10095-88原則與國際、國外先進(jìn)原則進(jìn)行比照分析，而GB/T10095-原則的狀況與國際原則主線一致。國標(biāo)GB10095-88構(gòu)造非常簡樸，僅由原則的正文和原則的附錄兩局部構(gòu)成，整個(gè)原則都具法定約束力。ISO1328原則構(gòu)造相比照較復(fù)雜，整個(gè)原則有兩個(gè)分原則和四個(gè)技術(shù)匯報(bào)構(gòu)成成套的系統(tǒng)原則:ISO1328-1:1995圓柱齒輪—ISO精度制—第1局部:輪齒同側(cè)齒面偏差的定義和容許值ISO1328-2:1997圓柱齒輪—ISO精度制—第2局部:徑向綜合偏差與徑向跳動(dòng)的定義和容許值ISO/TR10064-1:1992圓柱齒輪-檢查實(shí)行原則—第1局部:輪齒同側(cè)齒面的檢查

ISO/TR10064-2:1996圓柱齒輪—檢查實(shí)行原則—第2局部:徑向綜合偏差、徑向跳動(dòng)、齒厚和側(cè)隙的檢查ISO/TR11064-3:1996圓柱齒輪—檢查實(shí)行原則—第3局部:齒輪坯、軸中心距和軸線平行度的推薦評文獻(xiàn)ISO/TR10064-4:1998圓柱齒輪—檢查實(shí)行原則—第4局部:外表構(gòu)造和輪齒接觸斑點(diǎn)檢查的推薦文獻(xiàn)每個(gè)分原則，如ISO1328-1，又有三局部構(gòu)成，除原則的正文外，尚有兩種類型的附錄，即原則的附錄和提醒的附錄。提醒的附錄僅是參照資料，不具法定約束力。美國現(xiàn)行的原則ANSI/AGMA-A88，該原則與國標(biāo)同樣，構(gòu)造比較簡樸，僅有原則的正文和附錄兩局部。不一樣之處是該原則的附錄為提醒的附錄，不具法定約束力。德國齒輪精度原則有DIN3960-3967共8個(gè)原則構(gòu)成，每個(gè)原則都非常簡潔、詳細(xì)，實(shí)用性較強(qiáng)。

從原則內(nèi)容看，國標(biāo)GB10095-88內(nèi)容至少，重要由齒輪精度的參數(shù)工程術(shù)語定義及公差表構(gòu)成，而ISO,AGMA和DIN原則除了上述內(nèi)容外，還提供了指導(dǎo)性文獻(xiàn)，為確定齒輪精度等級和齒輪參數(shù)的測量原那么及實(shí)際操作措施提供了較為詳細(xì)的指導(dǎo)，同步還為制造廠和顧客列出了協(xié)議規(guī)定條款、過程控制、檢查工程和措施等，尤其是美國AGMA原則尤其強(qiáng)調(diào)齒輪制造的過程控制。所謂過程控制，就是控制齒輪制造過程中的每一種工序來保證齒輪的制造精度。采用過程控制時(shí)，只要對任意一種齒輪做較少的測量即可，如測量公法線長度等。AGMA原則對不一樣精度等級的所有誤差工程的檢測控制作了推薦，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。從內(nèi)容上分析，IS01328的內(nèi)容非常靠近美國AGMA和德國DIN原則的內(nèi)容，它吸取了德國DIN,美國AGMA原則的成熟技術(shù)，使原則更科學(xué)合理，并從齒輪傳動(dòng)動(dòng)態(tài)性能和承載能力出發(fā)，結(jié)合齒輪制造規(guī)律綜合在原則本文和技術(shù)匯報(bào)中一一明確?？梢哉f，修訂后的IS01328原則向美國AGMA和德國DIN原則更靠近了一大步。因此，從原則構(gòu)造和內(nèi)容上分析，可以看出，ISO1328原則的構(gòu)造更為合理，層次清晰，內(nèi)容全面和科學(xué)合理，操用性強(qiáng)。GB10095-88原則的精度等級為1-12級共12個(gè)等級，1級為最高級，12級為最低級。

ISO1328-1:1995原則所有工程及ISO1328-21997原則，1，的Fr的精度等級為0-12級共13個(gè)等級，0級為最高級，12級為最低級，0級為新增長的等級。IS01328-2:1997原則中Fi''，和fi''，的精度等級為4-12級，4級為最高，12級為最低合計(jì)9個(gè)等級。美國AGMA原則的精度等級為3-15級共13個(gè)等級，3級為最低級，15級為最高級。德國DIN原則的精度等級為1-12級共12個(gè)等級，1級為最高級，12級為最低級。由十各國編制原則所遵照的主線原那么、公差計(jì)算式及關(guān)系式以及尺寸(mn,d,b)分段的不一樣，因此，很難精確給出GBISO,AGMA,DIN原則的精度等級的對應(yīng)關(guān)系，表1只是大體地給出了各項(xiàng)公差精度的對應(yīng)關(guān)系，供參照。齒輪常用材料和許用應(yīng)力MATERIALFORGEARS一、常用的齒輪材料是鋼、鑄鐵和非金屬材料。1、鍛鋼鋼材的韌性好，耐沖擊，還可以通過熱處理或化學(xué)熱處理改善其力學(xué)性能及提高齒面硬度，故最適應(yīng)于用來制造齒輪。除尺寸過大〔da＞400~600mm〕或者是構(gòu)造形狀復(fù)雜只宜鑄造者外，一般都用鍛鋼制造齒輪，常用的是含碳量在(0.15～0.6)%的碳鋼或合金鋼。制造齒輪的鍛鋼可分為：軟齒面〔硬度≤350HBS〕：經(jīng)熱處理后切齒的齒輪所用的鍛鋼對于強(qiáng)度、速度及精度都規(guī)定不高的齒輪，應(yīng)采用以便于切齒，并使刀具不致迅速磨損變鈍。因此，應(yīng)將齒輪毛坯通過正火〔正火〕或調(diào)質(zhì)處理后切齒。切制后即為成品。其精度一般為8級，精切時(shí)可達(dá)7級。此類齒輪制造簡便、經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)效率高。硬齒面〔硬度＞350HBS〕：需進(jìn)行精加工的齒輪所用的鍛鋼高速、重載及精密機(jī)器〔如精密機(jī)床、航空發(fā)動(dòng)機(jī)〕所用的重要齒輪傳動(dòng)，除規(guī)定材料性能優(yōu)良，輪齒具有高強(qiáng)度及齒面具有高硬度〔如58～65HRC〕外，還應(yīng)進(jìn)行磨齒等精加工。需精加工的齒輪目前多是先切齒，再做外表硬化處理，最終進(jìn)行精加工，精度可達(dá)5級或4級。此類齒輪精度高，價(jià)格較貴，因此熱處理措施有外表淬火、滲碳、氮化、軟氮化及氰化等。因此材料視詳細(xì)規(guī)定及熱處理措施而定。合金鋼根據(jù)所含金屬的成分及性能，可分別使材料的韌性、耐沖擊、耐磨及抗膠合的性能等獲得提高，也可通過熱處理或化學(xué)熱處理改善材料的力學(xué)性能及提高齒面的硬度。因此對于既是高速、重載又規(guī)定尺寸小、質(zhì)量小的航空用齒輪，就都用性能優(yōu)良的合金鋼〔如20CrMnTi，20Cr2Ni4A等〕來制造。2、鑄鋼鑄鋼的耐磨性及強(qiáng)度均很好，但應(yīng)經(jīng)退火及正火處理，必要時(shí)也可進(jìn)行調(diào)質(zhì)。鑄鋼常用于尺寸較大的齒輪。3．鑄鐵灰鑄鐵性質(zhì)較脆，抗沖擊及耐磨性都較差，但抗膠合及抗點(diǎn)蝕的能力很好?；诣T鐵齒輪常用于工作平穩(wěn)、速度較低、功率不大的場所。4．非金屬材料對高速輕載及精度不高的齒輪傳動(dòng)，為了減少噪聲，常用非金屬材料〔如夾布膠木、尼龍等〕做小齒輪，大齒輪仍用鋼或鑄鐵制造。為使大齒輪具有足夠的抗磨損及抗點(diǎn)蝕的能力，齒面的硬度應(yīng)為250～350HBS。常用的齒輪材料及其力學(xué)性能列于設(shè)計(jì)用表。二、齒輪許用應(yīng)力齒輪的許用應(yīng)力[σ]按下式計(jì)算：式中：S—疲勞強(qiáng)度平安系數(shù)。對接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后引起噪聲、振動(dòng)增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故可取S＝SH＝1。不過，假如一旦發(fā)生斷齒，就會(huì)引起嚴(yán)重的故事，因此在進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)取S＝SF＝1.25～1.5。KN—考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù)影響的系數(shù)，稱為壽命系數(shù)。彎曲疲勞壽命系數(shù)和接觸疲勞壽命系數(shù)分別見圖2。設(shè)n為齒輪的轉(zhuǎn)速，r/min；j為齒輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)，同一齒面嚙合的次數(shù)；Lh為齒輪的工作壽命，h，那么齒輪的工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N按下式計(jì)算：N＝60njLh。σlim—齒輪的疲勞極限。彎曲疲勞強(qiáng)度極限值用σFE代入，查設(shè)計(jì)線圖，圖中的σFE＝σFlim?YST，YST為試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力校正系數(shù)；接觸疲勞強(qiáng)度極限值σHlim查圖4。注：1、圖中極限應(yīng)力值，一般選用其中間偏下值，即在MQ及ML中間選值。2、假設(shè)齒面硬度超過圖中薦用的范圍，可大體按外插法查取對應(yīng)的極限應(yīng)力值。3、所示σFE為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力的極限應(yīng)力。對稱循環(huán)應(yīng)力的極限應(yīng)力值僅為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力的70%。4、夾布塑料的彎曲疲勞許用應(yīng)力=50MPa,接觸疲勞許用應(yīng)力=110MPa。齒輪傳動(dòng)失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么齒輪傳動(dòng)的失效重要是輪齒的失效，而輪齒的失效形式又多種多樣，較為常見的是下面體現(xiàn)的五種失效形式。齒輪的其他局部〔如齒圈、輪輻、輪轂等〕，除了對齒輪的質(zhì)量大小需加嚴(yán)格限制外，一般只需按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，所定的尺寸對強(qiáng)度及剛度均較富裕，實(shí)踐中也很少失效。1、輪齒折斷輪齒折斷有多種形式，在正常狀況下，重要是齒根彎曲疲勞折斷，由于在輪齒受載時(shí)，齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大，再加上齒根過渡局部的截面突變及加工刀痕等引起的應(yīng)力集中作用，當(dāng)輪齒反復(fù)受載后，齒根處就會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，并逐漸擴(kuò)展，致使輪齒疲勞折斷。此外，在輪齒受到忽然過載時(shí)，也也許出現(xiàn)過載折斷或剪斷；在輪齒受到嚴(yán)重磨損后齒厚過度減薄時(shí)，也會(huì)在正常載荷作用下發(fā)生折斷。在斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，輪齒工作面上的接觸線為一斜線〔參看圖例〕，輪齒受載后，如有載荷集中時(shí)，就會(huì)發(fā)生局部折斷。假設(shè)制造或安裝不良或軸的彎曲變形過大，輪齒局部受載過大時(shí)，雖然是直齒圓柱齒輪，也會(huì)發(fā)生局部折斷。為了提高齒輪的抗折斷能力，可采用如下措施：1〕用增長齒根過渡圓角半徑及消除加工刀痕的措施來減小齒根應(yīng)力集中；2〕增大軸及支承的剛性，使輪齒接觸線上受載較為均勻；3〕采用合適的熱處理措施使齒芯材料具有足夠的韌性；4〕采用噴丸、滾壓等工藝措施對齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理。2、齒面磨損在齒輪傳動(dòng)中，齒面伴隨工作條件的不一樣會(huì)出現(xiàn)不一樣的磨損形式。例如當(dāng)嚙合齒面間落入磨料性物質(zhì)〔如砂粒、鐵屑等〕時(shí)，齒面即被逐漸磨損而至報(bào)廢。這種磨損稱為磨粒磨損。它是開式齒輪傳動(dòng)的重要形式之一。改用閉式齒輪傳動(dòng)是防止齒面磨粒磨損最有效的措施。3、齒面點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕是齒面疲勞損傷的現(xiàn)象之一。在潤滑良好的閉式齒輪傳動(dòng)中，常見的齒面失效形式多為點(diǎn)蝕。所謂點(diǎn)蝕就是齒面材料變化著的接觸應(yīng)力作用下，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點(diǎn)狀損傷現(xiàn)象。齒面上最初出現(xiàn)的點(diǎn)蝕僅為針尖大小的麻點(diǎn)，如工作條件未加改善，麻點(diǎn)就會(huì)逐漸擴(kuò)大，甚至數(shù)點(diǎn)連成一片，最終形成了明顯的齒面損傷。齒輪在嚙合過程中，齒面間的相對滑動(dòng)起著形成潤滑油膜的作用，并且相對滑動(dòng)速度愈高，愈易在齒面間形成油膜，潤滑也就愈好。當(dāng)輪齒在靠近節(jié)線處嚙合時(shí)，由于相對滑動(dòng)速度低，形成油膜的條件差，潤滑不良，摩擦力較大，尤其是直齒輪傳動(dòng)，一般這時(shí)只有一對齒嚙合，輪齒受力也最大，因此，點(diǎn)蝕也就首先出目前靠近節(jié)線的齒根面上，然后再向其他部位擴(kuò)展。從相對意義上說，也就是靠近節(jié)線處的齒根面抵御點(diǎn)蝕的能力最差〔即接觸疲勞強(qiáng)度最低〕。提高齒輪材料的硬度，可以增強(qiáng)齒輪抗點(diǎn)蝕的能力。在嚙合的輪齒間加注潤滑油可以減小摩擦，減緩點(diǎn)蝕，延長齒輪的工作壽命。并且在合理的程度內(nèi)，潤滑油的粘度越高，上述效果也愈好。由于當(dāng)齒面上出現(xiàn)疲勞裂紋后，潤滑油就會(huì)侵入裂紋，并且粘度愈低的油，愈易侵入裂紋。潤滑油侵入裂紋后，在輪齒嚙合時(shí)，就有也許在裂紋內(nèi)受到擠脹，從而加緊裂紋的擴(kuò)展，這是不利之處。因此對速度不高的齒輪傳動(dòng)，以用粘度高一點(diǎn)的油來潤滑為宜；對速度較高的齒輪傳動(dòng)〔如圓周速度v>12m/s〕，要用噴油潤滑〔同步還起散熱的作用〕，此時(shí)只宜用粘度低的油。開式齒輪傳動(dòng)，由于齒面磨損較快，很少出現(xiàn)點(diǎn)蝕。4、齒面膠合對于高速重載的齒輪傳動(dòng)〔如航空發(fā)動(dòng)機(jī)減速器的主傳動(dòng)齒輪〕，齒面間的壓力大，瞬間溫度高，潤滑效果差，當(dāng)瞬時(shí)溫度過高時(shí)，相嚙合的兩齒面就會(huì)發(fā)生粘在一起的現(xiàn)象，由于此時(shí)兩齒面又在作相對滑動(dòng)，相粘結(jié)的部位即被撕破，于是在齒面上沿相對滑動(dòng)的方向形成傷痕，稱為膠合。傳動(dòng)時(shí)齒面瞬時(shí)溫度愈高、相對滑動(dòng)速度愈大的地方，愈易發(fā)生膠合。有些低速重載的重型齒輪傳動(dòng)，由于齒面間的油膜遭到破壞，也會(huì)產(chǎn)生膠合失效。此時(shí)，齒面的瞬時(shí)溫度并無明顯增高，故稱為冷膠合。加強(qiáng)潤滑措施，采用抗膠合能力強(qiáng)的潤滑油〔如硫化油〕，在潤滑油中參與極壓添加劑等，均可防止或減輕齒面的膠合。5、齒面塑性變形塑性變形屬于輪齒永久變形一大類的失效形式，它是由于在過大的應(yīng)力作用下，輪齒材料處在屈服狀態(tài)而產(chǎn)生的齒面或齒體塑性流動(dòng)所形成的。塑性變形一般發(fā)生在硬度低的齒輪上；但在重載作用下，硬度高的齒輪上也會(huì)出現(xiàn)。塑性變形又分為滾壓塑變和錘擊塑變。滾壓塑變是由于嚙合輪齒的互相滾壓與滑動(dòng)而引起的材料塑性流動(dòng)所形成的。由于材料的塑性流動(dòng)方向和齒面上所受的摩擦力方向一致，因此在積極輪的輪齒上沿相對滑動(dòng)速度為零的節(jié)線處被碾出溝槽,而在從動(dòng)輪的輪齒上那么在節(jié)線處被擠出脊棱。這種現(xiàn)象稱為滾壓塑變形。錘擊塑變那么是伴有過大的沖擊而產(chǎn)生的塑性變形，它的特性是在齒面上出現(xiàn)淺的溝槽，且溝槽的取向與嚙合輪齒的接觸線相一致。提高輪齒齒面硬度，采用高粘度的或加有極壓添加劑的潤滑油均有助于減緩或防止輪齒產(chǎn)生塑性變形。齒輪傳動(dòng)常用的潤滑劑名稱

牌號

運(yùn)動(dòng)粘度υ/(mm/s)(40℃)

應(yīng)用全損耗系統(tǒng)用油〔GB443-89〕

L-AN46L-AN6890.0～110.0

合用于對潤滑油無特殊規(guī)定的錠子、軸承、齒輪和其他低負(fù)荷機(jī)械等部件的潤滑工業(yè)齒輪油〔SY1172-88〕

6810015022090～110135～165198～242288～352

合用于工業(yè)設(shè)備齒輪的潤滑工業(yè)閉式齒輪油(GB/T5903-1995)

6810015022032090～110135～165198～242288～352414～506

合用于煤炭、水泥和冶金等工業(yè)部門的大型閉式齒輪傳動(dòng)裝置的潤滑一般開式齒輪油(SY1232-85)

68100150

100℃

重要合用于開式齒輪、鏈條和鋼絲繩的潤滑

60～7590～110135～165

硫－磷型極壓工業(yè)齒輪油

120150200250300350

50℃

合用于常常處在邊界潤滑的重載、高沖擊的直、斜齒輪和蝸輪裝置軋鋼機(jī)齒輪裝置

110～130130～170180～220230～270280～320330～370

鈣鈉基潤滑脂(ZBE86001-88)

ZGN-2ZGN-3

合用于80～100℃，有水分或較潮濕的環(huán)境中工作的齒輪傳動(dòng)，但不適于低溫工作狀況。石墨鈣基潤滑脂(ZBE36002-88)

ZG-S

合用起重機(jī)底盤的齒輪傳動(dòng)、開式齒輪傳動(dòng)、需耐潮濕處。注：①表中所列僅為齒輪油的一局部，必要時(shí)可參閱有關(guān)資料圓柱齒輪的齒寬系數(shù)φd表7

圓柱齒輪的齒寬系數(shù)φd裝置狀況

兩支承相對小齒輪作對稱布置

兩支承相對小齒輪作不對稱布置

小齒輪作懸臂布置φd

0.9～1.4(1.2～1.9)

0.7～1.15(1.1～1.65)

0.4～0.6注:1)大、小齒輪皆為硬齒面時(shí)，φd取偏下限的數(shù)值；假設(shè)皆為軟齒面或僅大齒輪為軟齒面時(shí)，φd取偏上限的數(shù)值；2〕括號內(nèi)的數(shù)值用于人字齒輪，此時(shí)b為人字齒輪的總寬度；3〕金屬切削機(jī)床的齒輪傳動(dòng)，假設(shè)傳遞的功率不大時(shí)，φd可小到0.2；4〕非金屬齒輪可取φd≈0.5～1.2。

齒輪齒面硬度組合舉例齒輪齒面硬度組合舉例

齒面類型

齒輪種類

熱處理

兩輪工作齒面硬度差

工作齒面硬度舉例

備注

小齒輪

大齒輪

小齒輪

大齒輪

軟齒面〔≤350HBS〕

直齒

調(diào)質(zhì)

正火

0<(HBS1)min-(HBS2)max≤20～25

240～270HBS

180～220HBS

用于重載中低速固定式傳動(dòng)裝置

調(diào)質(zhì)

260～290HBS

220～240HBS

調(diào)質(zhì)

280～310HBS

240～260HBS

調(diào)質(zhì)

300～330HBS

260～280HBS

斜齒及人字齒

調(diào)質(zhì)

正火

(HBS1)min-(HBS2)max≥40～50

240～270HBS

160～190HBS

正火

260～290HBS

180～210HBS

調(diào)質(zhì)

270～300HBS

200～230HBS

調(diào)質(zhì)

300～330HBS

230～260HBS

軟硬組合齒面〔>350HBS1,≤350HBS2〕

斜齒及人字齒

外表淬火

調(diào)質(zhì)

齒面硬度差很大

40～50HRC

200～230HBS

用于沖擊及過載都不大的重載中低速固定式傳動(dòng)裝置

230～260HBS

滲碳淬火

調(diào)質(zhì)

56～62HRC

270～300HBS

300～330HBS

硬齒面〔>350HBS〕

直齒、斜齒及人字齒

外表淬火

外表淬火

齒面硬度差大體相似

45～50HBS

用在傳動(dòng)尺寸受構(gòu)造條件限制的情形和運(yùn)送機(jī)上的傳動(dòng)裝置

滲碳淬火

滲碳淬火

56～62HRC

淬硬齒輪硬齒面刮削加工的關(guān)鍵技術(shù)切削厚度：根據(jù)刮削余量確定。淬硬齒輪的單側(cè)齒面刮削余量一般為0.3～0.6mm。可一次切除，但過大的切削用量將減少刀具的耐用度。推薦值見表,。刮削方式：機(jī)床蝸輪副存在間隙時(shí)，采用順刮比逆刮要好，可消除間隙帶來的振動(dòng)和誤差，減小崩刃。切削液硬齒面刮削可采用干式切削。假如采用濕式切削，那么所用切削油必須為低粘度切削油，由于硬齒面刮削使用切削油的重要目的是冷卻而不是潤滑。假設(shè)使用高粘度油，工件與滾刀就會(huì)發(fā)生讓刀打滑，引起滾刀崩刃。用作冷卻劑的油在40℃時(shí)粘度應(yīng)在10～20cst。含鉬添加劑的低粘度油比較適于硬齒面刮削。3結(jié)束語當(dāng)今齒輪制造業(yè)對齒輪質(zhì)量及運(yùn)動(dòng)精度的規(guī)定越來越高，精加工淬硬齒輪已顯得日益重要。硬齒面刮削在興旺國家已得到廣泛應(yīng)用，我國也有不少單位對這一工藝進(jìn)行了比較深入的研究。近年來，伴隨機(jī)床構(gòu)造的不停改良，機(jī)床及工件夾具剛性的提高，新的刀具材料的成功研制，尤其是涂層技術(shù)的開展，硬齒面刮削的加工質(zhì)量及穩(wěn)定性都日益提高，這一工藝已越來越受到眾多齒輪制造商的青睞。雖然目前消除齒輪熱處理變形仍以磨齒加工為重要手段，不過，伴隨硬齒面刮削技術(shù)的日漸成熟，這一工藝必將得到愈加廣泛的應(yīng)用。齒輪(Gears)國際原則漸開線圓柱齒輪(Gears)是機(jī)械傳動(dòng)量大面廣的根底零部件，廣泛在汽車(Automobile)、拖拉機(jī)(TRACTORS)、機(jī)床、電力、冶金、礦山、工程、起重運(yùn)送、船舶、機(jī)車、農(nóng)機(jī)、輕工、建工、建材和軍工等領(lǐng)域中應(yīng)用。齒輪(Gears)和齒輪(Gears)箱在國內(nèi)外都已以商品進(jìn)行貿(mào)易。齒輪(Gears)的質(zhì)量以工作可靠、壽命長、振動(dòng)噪聲低為準(zhǔn)那么。除材料熱處理硬度原因外，機(jī)械制造精度很為關(guān)鍵。據(jù)德國G尼曼、H溫特爾齒輪(Gears)專家資料簡介，制造精度等級相差一級，其承載能力強(qiáng)度相差20~30%，噪聲相差2.5-3分貝，制造本錢相差60~80%。齒輪(Gears)的設(shè)計(jì)、工藝、制造、檢查以及銷售和采購都以齒輪(Gears)精度原則為重要的根據(jù)。1國際齒輪(Gears)精度原則的開展在本世紀(jì)四十年代，齒輪(Gears)精度原則有英國BS436—1940、美國齒輪(Gears)制造協(xié)會(huì)AGMA231.02—1941、德國企業(yè)工程師協(xié)會(huì)ADS提案、蘇聯(lián)TOCT1643—46、法國NFE23—006〔1948〕等，這期間齒輪(Gears)原則特點(diǎn)是，規(guī)定的精度等級較少〔4~6個(gè)級〕，從幾何學(xué)觀點(diǎn)規(guī)定齒輪(Gears)參數(shù)工程，按極其簡樸的模式來確定各項(xiàng)公差值。五十年代由于齒輪(Gears)制造技術(shù)、測量儀器和使用經(jīng)驗(yàn)的積累，對齒輪(Gears)嚙合原理及精度理論的研究，世界各國都進(jìn)行了齒輪(Gears)精度原則的修訂，以德國DIN3960~3967〔1952—1957〕和蘇聯(lián)TOCT1643—1956原則為代表，齒輪(Gears)精度等級和誤差工程增多，規(guī)定了切向和徑向綜合誤差、建立了綜合誤差與單項(xiàng)誤差的關(guān)系，獨(dú)立規(guī)定側(cè)隙配合制度，并根據(jù)誤差產(chǎn)生的原因和各誤差對傳對性能的影響，提出了精度等級及誤差容許分類組合的概念。這對評估精度、減少廢品、減少制造費(fèi)用等極為有利。七十年代國際貿(mào)易開展，齒輪(Gears)精度原則向國際間的統(tǒng)一，表目前誤差的符號、定義和公差值的一致，1951年法國、蘇聯(lián)、英國、比利時(shí)和瑞士六國構(gòu)成ISO/TC60/WG2〔齒輪(Gears)技術(shù)委員會(huì)第二工作組〕，負(fù)責(zé)制定齒輪(Gears)精度ISO原則，法國為秘書國，通過十余年的磋商、討論和驗(yàn)證，于1967年提出了ISO/DR1328?平行軸漸開線圓柱齒輪(Gears)—ISO精度制?〔推薦草案〕。1970年3月20日在ISO/TC60的第六次全體會(huì)議上以20票贊成，5票反對，5票保留討論通過了“原則草案〞，WG2根據(jù)各國所提意見又進(jìn)行局部修改，最終于1975年通過為正式原則ISO1328—1975。此國際原則除了德國、美國、日本外世界各國都以等同或等效采用ISO1329—1975原則修訂各自國標(biāo)。同、由于工業(yè)先進(jìn)國家德國、美國、日本沒有采用ISO1328—1975原則，形成世界齒輪(Gears)精度原則實(shí)際上不統(tǒng)一。八十年代ISO/TC60/WG2〔齒輪(Gears)技術(shù)委員會(huì)第二工作組〕由德國、美國等國家參與對ISO1328—1975原則進(jìn)行修訂工作。ISO于1992年~1998年陸續(xù)正式公布ISO1328—1:1995，ISO1328—2:1997兩個(gè)原則，ISO/TR10064—1:1992，ISO/TR10064—2:1996，ISO/TR10064—3:1996，ISO/TR10064—4:1998四個(gè)技術(shù)匯報(bào)構(gòu)成成套系統(tǒng)替代和廢除ISO1328—1975原則。此ISO1328九十年代齒輪(Gears)精度原則體系的特點(diǎn)，是在ISO1328—1975原則根底上深入開展而修訂，吸取了德國DIN美國AGMA原則成熟技術(shù)，使原則更科學(xué)合理，從齒輪(Gears)傳動(dòng)動(dòng)態(tài)性能和承載能力出發(fā)，結(jié)合齒輪(Gears)制造規(guī)律綜合在原則本文和技術(shù)匯報(bào)中，一一明確。凡企業(yè)已認(rèn)真貫徹ISO1328—1975原則，再熟悉和掌握貫徹ISO1328九十年代原則，在相似精度等級的圓住齒輪(Gears)。可有提高傳動(dòng)性能和承載能力及減少制造本錢的效果。2我國圓柱齒輪(Gears)精度原則的狀況我國1960年此前沒有圓柱齒輪(Gears)精度原則，直接應(yīng)用蘇聯(lián)TOCT1643—46原則，1958年起原第一機(jī)械工業(yè)部組織力量著手研究，通過度析、研究和驗(yàn)證蘇聯(lián)TOCT1643—56原則，制定和公布JB179—60?圓柱齒輪(Gears)傳動(dòng)公差?機(jī)械工業(yè)部部原則。對當(dāng)時(shí)機(jī)械工業(yè)的開展起到積極推進(jìn)作用，很快抵達(dá)世界五十年代水平，在七十年代末國家機(jī)械工業(yè)改革開放，規(guī)定迅速趕上世界齒輪(Gears)開展步伐，機(jī)械工業(yè)部領(lǐng)導(dǎo)下決心，直接以ISO1328—1975國際根底修訂JB179—60原則，以等效采用ISO1328—1975原則，公布JB179—81和JB179—83漸開線圓柱齒精度機(jī)械工業(yè)部部原則。大力進(jìn)行宣貫，增進(jìn)圓柱齒輪(Gears)精度質(zhì)量明顯的提高。同步帶動(dòng)國內(nèi)齒輪(Gears)機(jī)床、刀具和量儀的開展，于1998技術(shù)監(jiān)督局公布為GB10095—88漸開線圓柱齒輪(Gears)精度國標(biāo)。我國在改革開放，開展經(jīng)濟(jì)的政策指示下，。大量引進(jìn)德國、日本等西方工業(yè)興旺國家的工業(yè)機(jī)械產(chǎn)品，配件備需要國產(chǎn)化，JB179—83和GB10095—88原則不相適應(yīng)，首先鼓勵(lì)直接采用德國、日本和美國原則，另首先以宣貫行政文獻(xiàn)形式進(jìn)行補(bǔ)充。提出齒距偏差、齒距合計(jì)誤差、齒向誤差四個(gè)為必檢工程評估齒輪(Gears)精度等級。宣貫中發(fā)現(xiàn)抵達(dá)齒形誤差精度最難。其齒形的齒端部規(guī)定不夠合理，齒形精度抵達(dá)規(guī)定其齒距精度尚有一定的富余而不相協(xié)調(diào)。局部貫標(biāo)先進(jìn)企業(yè)總結(jié)國內(nèi)外技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，采用積極的技術(shù)措施，生產(chǎn)出與世界水平相稱的齒輪(Gears)產(chǎn)品。以上這些與ISO1328九十年代原則相對照，在諸多關(guān)鍵地方是不謀而合。目前我國在重大機(jī)械裝備中所需漸開線齒輪(Gears)都可以國產(chǎn)化?，F(xiàn)行GB10095—88漸開線；圓住齒輪(Gears)精度國標(biāo)是等效采用ISO1328—1975國際原則的，目前國際上已將ISO1328—1975原則作廢由ISO1328九十年代成套原則替代。1997年由國家技術(shù)監(jiān)督局下任務(wù)對GB10095—88原則進(jìn)行修訂，通過對ISO1328九十年代成套原則翻譯、消化和征求各方面意見，絕大多數(shù)認(rèn)為我國齒輪(Gears)產(chǎn)品應(yīng)與國際接軌，增進(jìn)國際和國內(nèi)齒輪(Gears)產(chǎn)品的貿(mào)易，開展齒輪(Gears)生產(chǎn)。修訂GB10095—88國標(biāo)應(yīng)等同采用ISO1328九十年代成套國際原則。目前國家技術(shù)監(jiān)督局和國家機(jī)械工業(yè)局鼓勵(lì)規(guī)定技術(shù)進(jìn)步迫切和有條件的齒輪(Gears)制造企業(yè)，直接采用ISO1328九十年代國際原則作為企業(yè)原則生產(chǎn)齒輪(Gears)先行一步，深入、充份發(fā)揮ISO1328九十年代國際原則作用，為本企業(yè)真正提高齒輪(Gears)性能質(zhì)量、減少制造本錢提高經(jīng)濟(jì)效益，走入國際市場。3ISO1328九十年代成套國際原則與ISO1328—1975國際原則、GB10095—88國標(biāo)的差異4結(jié)束語國際ISO/TC60齒輪(Gears)技術(shù)委員會(huì)修訂和ISO公布了ISO6336—1:1996，ISO6336—2:1996，ISO6336—3:1996，ISO6336—5:1996構(gòu)成正齒輪(Gears)和斜齒輪(Gears)承載能力計(jì)算國際原則，其原則中明確應(yīng)用齒輪(Gears)精度等級必須是ISO1328—1:1995國際原則，兩者是齒輪(Gears)設(shè)計(jì)和制造的配套國際原則。齒輪(Gears)產(chǎn)品是國際貿(mào)易商品，保證齒輪(Gears)的性能質(zhì)量和可靠性，國際原則有一定的權(quán)威性。ISO1328—1:1995等成套國際原則是成熟的最新原則。齒輪(Gears)產(chǎn)品新設(shè)計(jì)采用此原則可以明顯提高齒輪(Gears)性能質(zhì)量，使國內(nèi)外顧客承認(rèn)和歡送，齒輪(Gears)產(chǎn)品老設(shè)計(jì)改用新原則只要在制造圖樣上精度等級不變，期標(biāo)題欄上對應(yīng)工程及公差合適修改和齒輪(Gears)坯精度調(diào)整后就可以。這樣可明顯提高齒輪(Gears)性能，同步減少制造齒輪(Gears)難度而節(jié)省制造本錢，增長經(jīng)濟(jì)效益。GB10095—88國標(biāo)的修訂正在審批過程中，在沒有公布前，根據(jù)國家經(jīng)貿(mào)委、計(jì)委、科委、技術(shù)監(jiān)督局聯(lián)合發(fā)文和國家技術(shù)監(jiān)督局令第35號的精神，引導(dǎo)和鼓勵(lì)有識(shí)企業(yè)直接應(yīng)用ISO1328—1:1995等成套國際原則的原文和翻譯本進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造齒輪(Gears)，這將有助于齒輪(Gears)的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高，增進(jìn)機(jī)械工業(yè)齒輪(Gears)傳動(dòng)產(chǎn)品迅速與國際接軌和開展。滲碳鋼選材和滲碳技術(shù)指標(biāo)專家征詢系統(tǒng)研究張戈【摘要】研制了熱處理CAD中滲碳鋼選材和滲碳技術(shù)指標(biāo)專家征詢系統(tǒng)，在顧客輸入一定的零件信息后，可以推理出滲碳材料和滲碳技術(shù)指標(biāo)并生成、打印和保留闡明書。探討了幾種模塊，尤其是顧客自定義設(shè)計(jì)模塊的設(shè)計(jì)措施及各模塊存在的缺乏，為子系統(tǒng)自身和熱處理CAD系統(tǒng)的完善提供了思緒。關(guān)鍵詞熱處理CAD系統(tǒng)專家征詢系統(tǒng)滲碳材料滲碳技術(shù)指標(biāo)ReseachonCarburizingMaterialChoosingandCarburizationTechnologicalTargetDesigningSystemZhangGe〔ThePublicLaboratoryoftheEducationMinistryofP.R.ChinaforHighTemperatureandHighTemperatureTests,ShanghaiJiaotongUniversity〕AbstractThispaperstudiescarburizingmaterialchoosingandcarburiztiontechnologicaltargetdesigningexpertconsultingsubsysteminheattreatmentCADsystem.Whencertainmaterialinformationisinput,reasonablecarburizingmaterialandcarburizationtechnologicaltargetareinferred,andthecorrespondingfilesaremade,printedandsaved.Furthermore,thedesignmethodanddisadvantagesofeachmodule,especiallyuserselfdefinedesignmodule,arediscussed,whichsuppliesadvisementforimprovingthesysteminthefuture.KeywordsheattreatmentCADsystem,expertconsultingsystem,carburizatingmaterial,carburizationtechnologicaltarget熱處理是整個(gè)機(jī)械工業(yè)的重要環(huán)節(jié)之一，它直接影響到產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量和使用性能。熱處理零件的選材，工藝的制定和工藝控制是保證熱處理質(zhì)量的重要原因。以往這一局部的工作完全由人工操作，不僅效率極低，并且由于選材、熱處理指標(biāo)及工藝設(shè)計(jì)的盲目性和不合理將影響零件的使用性能乃至整機(jī)性能。國內(nèi)熱處理工藝設(shè)計(jì)(包括零件的選材)仍停留在手工作業(yè)階段，設(shè)計(jì)水平的上下取決于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和水平。建立熱處理CAD系統(tǒng)之后，不僅可以使設(shè)計(jì)人員從大量反復(fù)性勞動(dòng)中解放出來，變化過去靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行生產(chǎn)的狀況，變事后檢測分析為事前預(yù)測，定性處理為定量處理，大大提高了我國的熱處理生產(chǎn)技術(shù)水平，同步提高了機(jī)械工業(yè)設(shè)計(jì)的整體水平。與國外興旺國家相比，我國開發(fā)應(yīng)用熱處理CAD軟件尚有很大差距。為此我們進(jìn)行了熱處理CAD的開發(fā)。滲碳鋼選材和滲碳技術(shù)專家征詢系統(tǒng)熱處理CAD系統(tǒng)由假設(shè)干子系統(tǒng)構(gòu)成，其中包括一種滲碳鋼選材和滲碳技術(shù)指標(biāo)專家征詢系統(tǒng)，其目的是運(yùn)用計(jì)算機(jī)選擇合理的滲碳材料和提出合理的滲碳技術(shù)指標(biāo)(外表硬度、心部硬度、外表碳濃度、滲層深度)。合理的選擇滲碳材料不僅可以充足地發(fā)揮材料潛力，還可以減少材料本錢，提高經(jīng)濟(jì)效益。合理的滲碳技術(shù)指標(biāo)不僅可以使材料抵達(dá)最終的產(chǎn)品性能規(guī)定，保證零件的使用壽命，還能減少熱處理生產(chǎn)本錢。1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)由幾種功能子模塊構(gòu)成，包括經(jīng)典滲碳零件技術(shù)指標(biāo)查詢模塊、滲碳零件技術(shù)指標(biāo)模塊、滲碳零件技術(shù)指標(biāo)顧客自定義模塊、滲碳零件技術(shù)指標(biāo)調(diào)用模塊。系統(tǒng)的總體構(gòu)造如圖1所示。圖1系統(tǒng)的總體構(gòu)造各功能子模塊實(shí)現(xiàn)目的如下：1)經(jīng)典滲碳零件技術(shù)指標(biāo)查詢模塊將經(jīng)典的滲碳零件詳細(xì)分類，以樹型構(gòu)造表達(dá)出來，通過對零件的逐層查找，查找到某一詳細(xì)零件后，根據(jù)零件的特點(diǎn)，讓顧客選擇對應(yīng)的參數(shù)，如常用滲碳零件齒輪，需選擇齒輪模數(shù)大小，系統(tǒng)可得到此類齒輪的一般狀況下所用材料和滲碳技術(shù)指標(biāo)規(guī)定，并給出材料和滲碳技術(shù)指標(biāo)闡明書，闡明書可保留、打印。此系統(tǒng)內(nèi)容可以增長。2)滲碳零件技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)模塊將滲碳零件分為齒輪、滾動(dòng)件、活塞銷、凸輪副和其他零件。根據(jù)各類零件的滲碳部位厚度、性能規(guī)定、工作條件和失效方式的選擇狀況，調(diào)用對應(yīng)的推理機(jī)，得出材料和滲碳技術(shù)指標(biāo)，并且給出材料和滲碳技術(shù)指標(biāo)的設(shè)計(jì)闡明書，闡明書可以修改、保留和打印。3)滲碳零件技術(shù)指標(biāo)顧客自定義模塊有時(shí)顧客使用的零件不在可查找的零件范圍之內(nèi)，同步性能規(guī)定、工作條件和失效方式也許也比較特殊，找不到對應(yīng)的推理機(jī)，也就無法得到滲碳材料和滲碳技術(shù)指標(biāo)。為此，給顧客開發(fā)一種設(shè)計(jì)平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)如下功能：a.顧客可按自己的方式將自用零件任意分類。b.添入此零件自定義性能規(guī)定、工作條件和失效方式。c.確定本次設(shè)計(jì)時(shí)所選用的零件性能規(guī)定、工作條件和失效方式。完畢后，會(huì)彈出一張空白的滲碳技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)闡明書，根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際狀況，輸入滲碳零件的鋼號和滲碳技術(shù)指標(biāo)，并保留。d.顧客下一次再設(shè)計(jì)此零件技術(shù)指標(biāo)時(shí)，假如選擇與上次相似的性能規(guī)定、工作條件和失效方式，確認(rèn)后，就會(huì)得到一張?zhí)顚懞玫臐B碳技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)闡明書，同步顧客可將滲碳技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)闡明書修改并打印出來。假如需要重新選擇零件的性能規(guī)定、工作條件和失效方式，確認(rèn)后，就會(huì)得到一張空白的滲碳技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)闡明書，根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際狀況，輸入新的滲碳零件的鋼號和滲碳技術(shù)指標(biāo)，并可修改、保留、打印。4)滲碳技術(shù)指標(biāo)調(diào)用模塊已完畢的滲碳材料和滲碳技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)闡明書可通過零件圖號、設(shè)計(jì)人員名稱、零件名稱、零件設(shè)計(jì)日期進(jìn)行單一或復(fù)合查詢、調(diào)用，并可保留、打印。系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)措施1.經(jīng)典滲碳技術(shù)指標(biāo)查詢的實(shí)現(xiàn)措施在此模塊中，知識(shí)庫用來寄存多種經(jīng)典滲碳零件在一般狀況下所選材料和滲碳技術(shù)指標(biāo)。為了提高系統(tǒng)的處理速度并有助于知識(shí)的組織與管理。一般狀況下采用將知識(shí)分為假設(shè)干層的子知識(shí)庫來構(gòu)成的措施，但這種措施管理起來不很以便。為此，我們使用二維關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來描述這種層次關(guān)系的知識(shí)，使得知識(shí)的管理和填充很以便。圖2表達(dá)以齒輪為例的知識(shí)層次關(guān)系。表1，2表達(dá)知識(shí)在二維數(shù)據(jù)庫中的寄存方式示意(篇幅有限，有些項(xiàng)未在表1，2中列出)。圖2齒輪知識(shí)層次關(guān)系知識(shí)庫中寄存的內(nèi)容體現(xiàn)形式不盡相似，有些是詳細(xì)的內(nèi)容，有些是系數(shù)，需要與外面的輸入?yún)?shù)進(jìn)行運(yùn)算。如滲層深度一項(xiàng)，存入的就是系數(shù)，它與輸入的模數(shù)值相乘，得到最終的滲層深度值。須指出的是，上面的項(xiàng)只是示意，實(shí)際項(xiàng)數(shù)比上面要多，如選材包括8項(xiàng)，滲層深度等要包括上、下限。我們?yōu)槊恳环N層次樹節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)庫中定義了唯一索引號，每中選擇一種節(jié)點(diǎn)，就通過計(jì)算得到這個(gè)節(jié)點(diǎn)索引號，再從數(shù)據(jù)庫中檢索這個(gè)索引，就能顯示此節(jié)點(diǎn)下面子節(jié)點(diǎn)內(nèi)容。如表1所示，如此節(jié)點(diǎn)再無子節(jié)點(diǎn)，就根據(jù)索引號調(diào)用數(shù)據(jù)庫(構(gòu)造如表2所示)，可以便地查詢到所選滲碳零件的材料和滲碳技術(shù)指標(biāo)。表1知識(shí)在二維數(shù)據(jù)庫中的寄存方式父結(jié)點(diǎn)名稱

子1結(jié)點(diǎn)名稱

子2結(jié)點(diǎn)名稱

子3結(jié)點(diǎn)名稱其他滲碳零件其他滲碳零件……齒輪……汽車齒輪……

其他滲碳零件小五金汽車齒輪汽車變速箱齒輪

齒輪液壓零件……

動(dòng)力機(jī)械零件石油化工拖拉機(jī)齒輪汽車差速箱齒輪表2知識(shí)在二維數(shù)據(jù)庫中的寄存方式零件名稱

選材1

…

滲層深

外表硬度

…

心部硬度汽車差速箱齒輪

20CrMnTi

0.35

58

322.滲碳技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)措施零件信息根據(jù)零件類型(現(xiàn)分為齒輪、滾動(dòng)、活塞銷、凸輪副和其他零件5類)的不一樣，各有不一樣，但主線包括：零件圖號，零件名稱，零件型號，零件規(guī)格，形狀，尺寸，性能規(guī)定(如心部強(qiáng)度規(guī)定)，服役條件(如動(dòng)載、靜載等)，失效方式(如摩擦、斷裂、疲勞等)。當(dāng)零件信息輸入后來，內(nèi)置的規(guī)那么推理機(jī)將知識(shí)的前提條件和輸入的零件信息相匹配，得出一種比較合理的滲碳材料和滲碳技術(shù)指標(biāo)推薦值，滲碳零件技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)工作原理圖如圖3所示，推理措施如圖4所示。圖3滲碳零件技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)工作原理圖圖4推理措施示意圖3.滲碳零件技術(shù)指標(biāo)顧客自定義設(shè)計(jì)措施上面提到，有時(shí)顧客使用的零件不在可查找的零件范圍之內(nèi)，同步性能規(guī)定、工作條件和失效方式也許也比較特殊，找不到對應(yīng)的推理機(jī)，也就無法得到滲碳材料和滲碳技術(shù)指標(biāo)。為此，應(yīng)為顧客準(zhǔn)備一種自行設(shè)計(jì)平臺(tái)，我們采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這個(gè)平臺(tái)。其措施如下：1)與經(jīng)典滲碳零件技術(shù)指標(biāo)查詢的措施相類似，我們用二維關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來描述一種自定義零件樹形層次關(guān)系，但與查詢不一樣的是，這種關(guān)系開始是空白，完全交給顧客填寫，授權(quán)顧客可以自行調(diào)整零件層次關(guān)系，可減少層次和增長層次。目前我們設(shè)定的最大層數(shù)為4層，非授權(quán)顧客可瀏覽層次關(guān)系。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，在程序中，我們設(shè)定顧客授權(quán)標(biāo)識(shí)布爾量，TRUE代表授權(quán)顧客，F(xiàn)ALSE代表非授權(quán)顧客。我們在數(shù)據(jù)庫字段中設(shè)置了一種布爾變量字段，層次關(guān)系標(biāo)識(shí)字段，TRUE代表樹形關(guān)系最終一層，F(xiàn)ALSE代表非最終一層，只有樹形關(guān)系最終一層才提供平臺(tái)下一步的操作。2)當(dāng)你是授權(quán)顧客時(shí)，會(huì)彈出一種此零件自定義性能規(guī)定、工作條件和失效方式設(shè)定窗口，下面為空白框，暫定為16個(gè)，每個(gè)空白框都可用鼠標(biāo)點(diǎn)擊刪除，也可按“恢復(fù)〞鍵恢復(fù)。顧客確認(rèn)了需填寫的空白框的數(shù)目后來，在框中添入性能規(guī)定、工作條件和失效方式等。3)選擇目前此零件的性能規(guī)定、工作條件和失效方式，確認(rèn)后可得到一種空白的滲碳技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)闡明書。闡明書上有零件圖號、零件名稱、零件型號、零件規(guī)格、有效厚度、推薦鋼號、外表硬度、心部硬度、滲層深度、外表碳量等內(nèi)容，顧客可自行填寫。其他如性能規(guī)定、工作條件和失效方式由前面選擇時(shí)得到。整個(gè)成果保留在庫中，可供其他顧客調(diào)用。實(shí)現(xiàn)這一目的的難點(diǎn)在于怎樣保留零件設(shè)計(jì)時(shí)所填入的多種信息以及成果，以便其他顧客有相似的性能規(guī)定、工作條件和失效方式時(shí)，可以對其設(shè)計(jì)提供協(xié)助。為此，我們在數(shù)據(jù)庫設(shè)定了兩張表，一張表上存入空白框狀態(tài)(被刪除還是保留)和填寫的性能規(guī)定、工作條件等內(nèi)容；另一張表上存入所選的性能規(guī)定、工作條件和滲碳技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)闡明書的內(nèi)容，可以便地實(shí)現(xiàn)上述功能。顧客自定義設(shè)計(jì)流程如圖5所示。圖5顧客自定義設(shè)計(jì)流程圖結(jié)語此系統(tǒng)的研制對滲碳零件選材和滲碳技術(shù)指標(biāo)的選擇提供了協(xié)助，有些模塊已在企業(yè)使用，不完善之處，需要在實(shí)際使用一段時(shí)間后加以豐富和改良。齒輪齒輪是能互相嚙合的有齒的機(jī)械零件，它在機(jī)械傳動(dòng)及整個(gè)機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用極其廣泛。現(xiàn)代齒輪技術(shù)已抵達(dá)：齒輪模數(shù)O.004～100毫米；齒輪直徑由1毫米～150米；傳遞功率可達(dá)十萬千瓦；轉(zhuǎn)速可達(dá)十萬轉(zhuǎn)/分；最高的圓周速度達(dá)300米/秒。齒輪在傳動(dòng)中的應(yīng)用很早就出現(xiàn)了。公元前三百數(shù)年，古希臘哲學(xué)家亞里士多德在?機(jī)械問題?中，就論述了用青銅或鑄鐵齒輪傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的問題。中國古代發(fā)明的指南車中已應(yīng)用了整套的輪系。不過，古代的齒輪是用木料制造或用金屬鑄成的，只能傳遞軸間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不能保證傳動(dòng)的平穩(wěn)性，齒輪的承載能力也很小。伴隨生產(chǎn)的開展，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性受到重視。1674年丹麥天文學(xué)家羅默初次提出用外擺線作齒廓曲線，以得到運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的齒輪。18世紀(jì)工業(yè)革命時(shí)期，齒輪技術(shù)得到高速開展，人們對齒輪進(jìn)行了大量的研究。1733年法國數(shù)學(xué)家卡米刊登了齒廓嚙合主線定律；1765年瑞士數(shù)學(xué)家歐拉提議采用漸開線作齒廓曲線。19世紀(jì)出現(xiàn)的滾齒機(jī)和插齒機(jī)，處理了大量生產(chǎn)高精度齒輪的問題。19,普福特為滾齒機(jī)裝上差動(dòng)裝置，能在滾齒機(jī)上加工出斜齒輪，從此滾齒機(jī)滾切齒輪得到普及，展成法加工齒輪占了壓倒優(yōu)勢，漸開線齒輪成為應(yīng)用最廣的齒輪。1899年，拉舍最先實(shí)行了變位齒輪的方案。變位齒輪不僅能防止輪齒根切，還可以湊配中心距和提高齒輪的承載能力。19美國懷爾德哈伯最先提出圓弧齒廓的齒輪，1955年蘇諾維科夫?qū)A弧齒輪進(jìn)行了深入的研究，圓弧齒輪遂得以應(yīng)用于生產(chǎn)。這種齒輪的承載能力和效率都較高，但尚不及漸開線齒輪那樣易于制造，尚有待深入改良。齒輪的構(gòu)成構(gòu)造一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓。輪齒簡稱齒，是齒輪上每一種用于嚙合的凸起局部，這些凸起局部一般呈輻射狀排列，配對齒輪上的輪齒互相接觸，可使齒輪持續(xù)嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)；齒槽是齒輪上兩相鄰輪齒之間的空間；端面是圓柱齒輪或圓柱蝸桿上，垂直于齒輪或蝸桿軸線的平面；法面指的是垂直于輪齒齒線的平面；齒頂圓是指齒頂端所在的圓；齒根圓是指槽底所在的圓；基圓是形成漸開線的發(fā)生線作純滾動(dòng)的圓；分度圓是在端面內(nèi)計(jì)算齒輪幾何尺寸的基準(zhǔn)圓。齒輪可按齒形、齒輪外形、齒線形狀、輪齒所在的外表和制造措施等分類。齒輪的齒形包括齒廓曲線、壓力角、齒高和變位。漸開線齒輪比較輕易制造，因此現(xiàn)代使用的齒輪中，漸開線齒輪占絕對多數(shù)，而擺線齒輪和圓弧齒輪應(yīng)用較少。在壓力角方面，小壓力角齒輪的承載能力較小；而大壓力角齒輪，雖然承載能力較高，但在傳遞轉(zhuǎn)矩相似的狀況下軸承的負(fù)荷增大，因此僅用于特殊狀況。而齒輪的齒高已原則化，一般均采用原則齒高。變位齒輪的長處較多，已普及各類機(jī)械設(shè)備中。此外，齒輪還可按其外形分為圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿蝸輪；按齒線形狀分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、曲線齒輪；按輪齒所在的外表分為外齒輪、內(nèi)齒輪；按制造措施可分為鑄造齒輪、切制齒輪、軋制齒輪、燒結(jié)齒輪等。齒輪的制造材料和熱處理過程對齒輪的承載能力和尺寸重量有很大的影響。20世紀(jì)50年代前，齒輪多用碳鋼，60年代改用合金鋼，而70年代多用外表硬化鋼。按硬度，齒面可辨別為軟齒面和硬齒面兩種。軟齒面的齒輪承載能力較低，但制造比較輕易，跑合性好，多用于傳動(dòng)尺寸和重量無嚴(yán)格限制，以及小量生產(chǎn)的一般機(jī)械中。由于配對的齒輪中，小輪承擔(dān)較重，因此為使大小齒輪工作壽命大體相等，小輪齒面硬度一般要比大輪的高。硬齒面齒輪的承載能力高，它是在齒輪精切之后，再進(jìn)行淬火、外表淬火或滲碳淬火處理，以提高硬度。但在熱處理中，齒輪不可防止地會(huì)產(chǎn)生變形，因此在熱處理之后須進(jìn)行磨削、研磨或精切，以消除因變形產(chǎn)生的誤差，提高齒輪的精度。制造齒輪常用的鋼有調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼、滲碳淬火鋼和滲氮鋼。鑄鋼的強(qiáng)度比鍛鋼稍低，常用于尺寸較大的齒輪；灰鑄鐵的機(jī)械性能較差，可用于輕載的開式齒輪傳動(dòng)中；球墨鑄鐵可局部地替代鋼制造齒輪；塑料齒輪多用于輕載和規(guī)定噪聲低的地方，與其配對的齒輪一般用導(dǎo)熱性好的鋼齒輪。未來齒輪正向重載、高速、高精度和高效率等方向開展，并力爭尺寸小、重量輕、壽命長和經(jīng)濟(jì)可靠。而齒輪理論和制造工藝的開展將是深入研究輪齒損傷的機(jī)理，這是建立可靠的強(qiáng)度計(jì)算措施的根據(jù)，是提高齒輪承載能力，延長齒輪壽命的理論根底；開展以圓弧齒廓為代表的新齒形；研究新型的齒輪材料和制造齒輪的新工藝；研究齒輪的彈性變形、制造和安裝誤差以及溫度場的分布，進(jìn)行輪齒修形，以改善齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，并在滿載時(shí)增大輪齒的接觸面積，從而提高齒輪的承載能力。摩擦、潤滑理論和潤滑技術(shù)是齒輪研究中的根底性工作，研究彈性流體動(dòng)壓潤滑理論，推廣采用合成潤滑油和在油中合適地參與極壓添加劑，不僅可提高齒面的承載能力，并且也能提高傳動(dòng)效率。齒輪加工齒輪加工機(jī)床是加工多種圓柱齒輪、錐齒輪和其他帶齒零件齒部的機(jī)床。齒輪加工機(jī)床的品種規(guī)格繁多，有加工幾毫米直徑齒輪的小型機(jī)床，加工十幾米直徑齒輪的大型機(jī)床，尚有大量生產(chǎn)用的高效機(jī)床和加工精密齒輪的高精度機(jī)床。齒輪加工機(jī)床廣泛應(yīng)用在汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械、石油、儀表、飛機(jī)和航天器等多種機(jī)械制造業(yè)中。1953年出土的東漢人字齒輪古代的齒輪是用手工修銼成形的。1540年，意大利的托里亞諾在制造鐘表時(shí)，制成一臺(tái)使用旋轉(zhuǎn)銼刀的切齒裝置；1783年，法國的勒內(nèi)制成了使用銑刀的齒輪加工機(jī)床，并有切削齒條和內(nèi)齒輪的附件；18前后，英國的懷特制造出第一臺(tái)既能加工圓柱齒輪又能加工圓錐齒輪的機(jī)床。具有這一性能的機(jī)床到19世紀(jì)后半葉又有開展。1835年，英國的惠特沃思獲得蝸輪滾齒機(jī)的專利；1858年，席勒獲得圓柱齒輪滾齒機(jī)的專利；后來經(jīng)一再改良，至1897年德國的普福特制成帶差動(dòng)機(jī)構(gòu)的滾齒機(jī)，才圓滿處理了加工斜齒輪的問題。在制成齒輪形插齒刀后，美國的費(fèi)洛斯于1897年制成了插齒機(jī)。二十世紀(jì)初，由于汽車工業(yè)的需要，多種磨齒機(jī)相繼問世。1930年左右在美國制成剃齒機(jī)；1956年制成珩齒機(jī)。60年代后來，現(xiàn)代技術(shù)在某些先進(jìn)的圓柱齒輪加工機(jī)床上獲得應(yīng)用，比方在大型機(jī)床上采用數(shù)字顯示指示移動(dòng)量和切齒深度；在滾齒機(jī)、插齒機(jī)和磨齒機(jī)上采用電子伺服系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)替代機(jī)械傳動(dòng)鏈和互換齒輪；用設(shè)有故障診斷功能的可編程序控制器，控制工作循環(huán)和變換切削參數(shù)；開展了數(shù)字控制非圓齒輪插齒機(jī)和適應(yīng)控制滾齒機(jī)；在滾齒機(jī)上用電子傳感器檢測傳動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)誤差，并自動(dòng)反應(yīng)賠償誤差等。1884年，美國的比爾格拉姆發(fā)明了采用單刨刀按展成法加工的直齒錐齒輪刨齒機(jī)；19，美國的比爾設(shè)計(jì)了雙刀盤銑削直齒錐齒輪的機(jī)床。由于汽車工業(yè)的需要，19在美國制造出帶有兩把刨刀的直齒錐齒輪刨齒機(jī)，又于19制成弧齒錐齒輪銑齒機(jī)；19，出現(xiàn)了準(zhǔn)漸開線齒錐齒輪銑齒機(jī)；30年代研制成能把直齒錐齒輪一次拉削成形的拉齒機(jī)，重要用于汽車差動(dòng)齒輪的制造。40年代，為適應(yīng)航空工業(yè)的需要，開展了弧齒錐齒輪磨齒機(jī)。1944年，瑞士厄利康企業(yè)制成延長外擺線齒錐齒輪銑齒機(jī)；從50年代起，又開展了用雙刀體組合式端面銑刀盤，加工延長外擺線齒錐齒輪的銑齒機(jī)。插齒加工示意圖齒輪加工機(jī)床重要分為圓柱齒輪加工機(jī)床和錐齒輪加工機(jī)床兩大類。圓柱齒輪加工機(jī)床重要用于加工多種圓柱齒輪、齒條、蝸輪。常用的有滾齒機(jī)，插齒機(jī)、銑齒機(jī)、剃齒機(jī)等。滾齒機(jī)是用滾刀按展成法粗、精加工直齒、斜齒、人字齒輪和蝸輪等，加工范圍廣，可抵達(dá)高精度或高生產(chǎn)率；插齒機(jī)是用插齒刀按展成法加工直齒、斜齒齒輪和其他齒形件，重要用于加工多聯(lián)齒輪和內(nèi)齒輪；銑齒機(jī)是用成形銑刀按分度法加工，重要用于加工特殊齒形的儀表齒輪；剃齒機(jī)是用齒輪式剃齒刀精加工齒輪的一種高效機(jī)床；磨齒機(jī)是用砂輪，精加工淬硬圓柱齒輪或齒輪刀具齒面的高精度機(jī)床；珩齒機(jī)是運(yùn)用珩輪與被加工齒輪的自由嚙合，消除淬硬齒輪毛刺和其他齒面缺陷的機(jī)床；擠齒機(jī)是運(yùn)用高硬度無切削刃的擠輪與工件的自由嚙合，將齒面上的微小不平碾光，以提高精度和光潔程度的機(jī)床；齒輪倒角機(jī)是對內(nèi)外嚙合的滑移齒輪的齒端部倒圓的機(jī)床，是生產(chǎn)齒輪變速箱和其他齒輪移換機(jī)構(gòu)不可缺乏的加工設(shè)備。圓柱齒輪加工機(jī)床還包括齒輪熱軋機(jī)和齒輪冷軋機(jī)等。直齒錐齒輪傳動(dòng)示意圖錐齒加工機(jī)床重要用于加工直齒、斜齒、弧齒和延長外擺線齒等錐齒輪的齒部。直齒錐齒輪刨齒機(jī)是以成對刨齒刀按展成法粗、精加工直齒錐齒輪的機(jī)床，有的機(jī)床還能刨制斜齒錐齒輪，在中小批量生產(chǎn)中應(yīng)用最廣。雙刀盤直齒錐齒輪銑齒機(jī)使用兩把刀齒交錯(cuò)的銑刀盤，按展成法銑削同一齒槽中的左右兩齒面，生產(chǎn)效率較高，合用于成批生產(chǎn)。由于銑刀盤與工件無齒長方向的相對運(yùn)動(dòng)，銑出的齒槽底部呈圓弧形，加工模數(shù)和齒寬均受到限制。這種機(jī)床也可配以自動(dòng)上下料裝置，實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化。直齒錐齒輪拉銑機(jī)是在一把大直徑的拉銑刀盤的一轉(zhuǎn)中，從實(shí)體輪坯上用成形法切出一種齒槽的機(jī)床。它是錐齒輪切削加工機(jī)床中生產(chǎn)率最高的機(jī)床，由于刀具復(fù)雜，價(jià)格昂貴，并且每種工件都需要專用刀盤，只合用于大批大量生產(chǎn)。機(jī)床一般都帶有自動(dòng)上下料裝置。弧齒錐齒輪銑齒機(jī)以弧齒錐齒輪銑刀盤，按展成法粗、精加工弧齒錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪的機(jī)床，有精切機(jī)、粗切機(jī)和拉齒機(jī)等變型?；↓X錐齒輪磨齒機(jī)是用于磨削淬硬的弧齒錐齒輪，以提高精度和光潔程度的機(jī)床，其構(gòu)造與弧齒錐齒輪銑齒機(jī)相似，但以砂輪替代銑刀盤，并裝有砂輪修整器，也可磨削準(zhǔn)雙曲面齒輪。延長外擺線齒錐齒輪銑齒機(jī)是運(yùn)用延長外擺線齒錐齒輪銑刀盤，或雙刀體組合式端面銑刀盤，按展成法持續(xù)分度切齒的機(jī)床。切齒時(shí)，搖臺(tái)銑刀盤和工件均作持續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同步搖臺(tái)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)加工一種工件搖臺(tái)往復(fù)一次。銑刀盤和工件的持續(xù)旋轉(zhuǎn)使工件獲得一定齒數(shù)的持續(xù)分度，并形成齒長曲線。搖臺(tái)的旋轉(zhuǎn)和工件的附加運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來，產(chǎn)生展成運(yùn)動(dòng)，使工件獲得齒形曲線。準(zhǔn)漸開線齒錐齒輪銑齒機(jī)用錐度滾刀，按展成法持續(xù)分度切齒的機(jī)床。切齒時(shí)，錐度滾刀首先以大端切削，然后以它較小直徑的一端切削，為保證整個(gè)切削過程中切削速度一致，機(jī)床靠無級變速裝置控制滾刀轉(zhuǎn)速在切齒時(shí)，搖臺(tái)、滾刀和工件均作持續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，加工一種工件，搖臺(tái)往復(fù)一次。搖臺(tái)和工件的旋轉(zhuǎn)通過差動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生展成運(yùn)動(dòng)，使工件獲得沿齒長為等高的齒形曲線。錐齒輪加工機(jī)床的配套設(shè)備有磨削銑刀盤和拉刀盤刀刃的磨刀機(jī)，配研成對錐齒輪的研齒機(jī)，檢查成對錐齒輪嚙合接觸狀況的錐齒輪滾動(dòng)檢查機(jī)和防止齒部熱處理變形的淬火壓床等。齒輪的發(fā)明聽說無據(jù)可考，最早也許能追溯到亞歷十多德。有關(guān)齒輪，聽說在希臘時(shí)代就有了諸多設(shè)想。希臘著名學(xué)者亞里土多德和阿基米德都研究過齒輪。希臘有名的發(fā)明家古蒂西比奧斯在圓板工作臺(tái)邊緣上均勻地插上銷子，使它與銷輪嚙合，他把這種機(jī)構(gòu)應(yīng)用到刻漏上。這約是公元前150年的事。在公元前1，亞歷山人的發(fā)明家赫倫發(fā)明了里程計(jì)，在里程計(jì)中使用了齒輪。公元1世紀(jì)時(shí)，羅馬的建筑家畢多畢斯制作的小汽車式制粉機(jī)上也使用了齒輪傳動(dòng)裝置。到14世紀(jì)，開始在鐘表上使用齒輪。15世紀(jì)的大藝術(shù)家達(dá)?芬奇發(fā)明了許多機(jī)械，也使用了齒輪。但這個(gè)時(shí)期的齒輪與銷輪同樣，齒與齒之間不能很好地嚙合。這樣，只能加大齒與齒之間的空隙，而這種過大的間隙必然會(huì)產(chǎn)生松馳的現(xiàn)象。后來，為了使齒輪合適得精確，但愿通過計(jì)算措施得到齒輪的形狀。因而，數(shù)學(xué)家們也參與了齒輪研究工作。1674年，丹麥天文學(xué)家雷米爾刊登了有關(guān)制造齒輪的基準(zhǔn)曲線〔擺線〕的論述。1766年，法國的數(shù)學(xué)家卡諾又刊登了更詳細(xì)的論述。1767年，瑞士數(shù)學(xué)家歐拉對漸開線原理刊登了新的研究見解。1837年，英國的威列斯發(fā)明了制造漸開線齒輪的簡樸措施。這樣，在生產(chǎn)中漸開線齒輪取代了擺線齒輪，應(yīng)用日趨廣泛假如精確地說出齒輪是誰發(fā)明的，確實(shí)很困難，但起碼中國最晚到了西漢，就已經(jīng)鑄造并使用了鐵制的齒輪。漢高祖建立的西漢王朝是公元前2至公元前195年，這比古蒂西比奧斯還要早。河南鞏縣鐵生溝村和南陽曾發(fā)現(xiàn)規(guī)模巨大的西漢鐵官所屬的冶鐵作坊遺跡。這兩個(gè)遺跡不光發(fā)既有煉爐、鐵礦石和鑄鐵用的陶范等大量的冶煉工具；還大量發(fā)現(xiàn)了當(dāng)時(shí)的鑄造產(chǎn)品，有鍤、鋤等農(nóng)具尚有錘、鼎、盆、馬銜、矛頭等等，其中就有齒輪實(shí)物。這充足闡明早在距今兩千數(shù)年的漢代，人們就已經(jīng)生產(chǎn)和使用鐵制齒輪了。不僅如此，在我國人工冶鐵業(yè)的真正產(chǎn)生在春秋初期，鑄造鐵制齒輪的真正時(shí)間恐怕要早于漢代。指南車的發(fā)明，標(biāo)志著我國古代對齒輪系統(tǒng)的應(yīng)用在當(dāng)時(shí)世界上居于遙遙領(lǐng)先的地位。實(shí)際上它是現(xiàn)代車輛上離合器的先驅(qū)。假如算上在人工鑄造的鐵齒輪此前就出現(xiàn)的，作為機(jī)械動(dòng)力傳播的木齒輪，恐怕年代會(huì)更長遠(yuǎn)。齒輪傳動(dòng)潤滑油知識(shí)簡介齒輪傳動(dòng)潤滑油知識(shí)簡介齒輪傳動(dòng)潤滑油簡稱齒輪油，它重要用來潤滑多種機(jī)械齒輪傳動(dòng)裝置。齒輪油與內(nèi)燃機(jī)潤滑油同樣，也由礦油型(或合成型)根底油和對應(yīng)添加劑所構(gòu)成。齒輪油可分為車輛齒輪油與工業(yè)齒輪油兩大類。齒輪油簡介車輛齒輪油重要用于汽車、工程機(jī)械的變速裝置、轉(zhuǎn)向機(jī)、前后驅(qū)動(dòng)橋的齒輪箱、萬向節(jié)滾針軸承等機(jī)件，還可用于坦克、艦船等對應(yīng)負(fù)荷及工作條件的齒輪傳動(dòng)部件上。工業(yè)齒輪油重要用于多種負(fù)荷條件下的開式、半開式、閉式及蝸輪蝸桿傳動(dòng)裝置。一、齒輪油的工作條件及其作用：多種機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒輪，據(jù)其軸線互相位置關(guān)系的不一樣，可分為平行軸傳動(dòng)、相交軸傳動(dòng)和交錯(cuò)軸傳動(dòng)。每類傳動(dòng)中按齒輪和齒的形狀不一樣又有不一樣的傳動(dòng)方式，如平行軸傳動(dòng)的直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、人字齒圓柱齒輪；相交軸傳動(dòng)的有直齒錐齒輪、斜齒錐齒輪、螺旋錐齒輪；交錯(cuò)軸傳動(dòng)的有雙曲線齒輪、蝸輪蝸桿、螺旋傳動(dòng)。(l)齒輪傳動(dòng)效率高，一般圓柱齒輪傳動(dòng)效率可達(dá)98%，與軸承相比，齒輪的當(dāng)量曲線半徑小，油楔條件差。(2)齒輪傳動(dòng)齒與齒間是線接觸，因此，接觸面積小，單位接觸壓力高。一般汽車齒輪單位接觸壓力可達(dá)-3000MPa，而雙曲線齒輪更高，可達(dá)3000一4000MPa。(3)齒輪傳動(dòng)不僅有線接觸，尚有滑動(dòng)接觸，尤其是雙曲線齒輪，輪齒間其有較高的相對滑動(dòng)速度，一般可達(dá)8m/o左右。這在高速大負(fù)荷條件下，會(huì)使油膜變薄甚至局部破裂，導(dǎo)致摩擦與磨損加劇，甚至引起擦傷和咬合。(4)齒輪油的工作溫度一般較內(nèi)燃機(jī)油低，在很大程度上隨環(huán)境溫度變化而變化，車輛齒輪油油溫一般不高于100'C?，F(xiàn)代轎車采用雙曲線齒輪，因其軸線偏置量較大，在車速高時(shí)會(huì)使齒輪輪面問的相對滑動(dòng)速度很高，使油溫抵達(dá)160'C一180'C。(J)減少齒輪及其他運(yùn)動(dòng)部件的磨損，延長齒輪壽命。(2)減少摩擦，減少功率損失。(3)分散熱量，起一定的冷卻作用。(4)防止腐蝕和生銹。(5)減少工作噪聲、減少振動(dòng)及齒輪間的沖擊作用。(6)沖洗污物，尤其是沖去齒面間污物，減輕磨損。二、齒輪油的性質(zhì)：由于齒輪油的使用目的不一樣，使用條件差異也很大，對其使用性能有如下規(guī)定：油性是指齒輪油能有效地使?jié)櫥湍の接谶\(yùn)動(dòng)著的潤滑面之間，具有減少摩擦作用的性質(zhì)?？鼓バ允侵赣推繁３钟谶\(yùn)動(dòng)部件間的油膜，能有效防止金屬間直接相接觸的能力在齒輪油中參與某些帶有極性分子的活性物質(zhì)可以提高其油性，這些油性劑的極性端和金屬外表的氧化物會(huì)發(fā)生吸附作用，形成牢固的油性膜，油性劑的極性端也也許與金屬外表的氧化物形成金屬皂型的潤滑膜，加強(qiáng)齒輪油的潤滑作用，防止齒面直接接觸，減少摩擦，從而減小磨損。有些齒輪傳動(dòng)，常常在苛刻的極壓潤滑條件下工作，其承受的壓力、滑動(dòng)速度和局部溫度都很高，這就規(guī)定在齒輪油中參與極壓添加劑。極壓添加劑一般是具有化學(xué)活性的硫磷型或硫磷氯鋅型油溶性化合物，這些添加劑在高溫極壓條件下和齒面金屬形成鐵的氯、硫、磷化合物或復(fù)合物，形成一種高熔點(diǎn)的無機(jī)膜，這種極壓膜具有耐極壓的性能，同步也有耐沖擊負(fù)荷的作用，可以有效地防止在高負(fù)荷條件下的齒面擦傷及咬合。多種潤滑油的粘度隨溫度升高而減少，下降的比例越小，那么其粘溫性能越好。尤其是汽車及工程機(jī)械齒輪油工作溫度變化范圍很大，因此，但愿齒輪油的粘度隨溫度的變化越小越好。如齒輪油的粘溫特性不好，那么啟動(dòng)時(shí)粘度太大，不易啟動(dòng)，而運(yùn)轉(zhuǎn)抵達(dá)溫度高限時(shí)粘度又太小。齒輪油的粘度也是重要的使用性能之一，粘度對油膜的形成影響很大。一般而言，高粘度齒輪油可有效防止齒輪及軸承損傷，可減少機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲及減少漏油；低粘度油在提高機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)效率加強(qiáng)冷卻及清洗作用和油的傳送方面具有長處。為了減少燃料消耗，國外推行了發(fā)動(dòng)機(jī)