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1、1绪论1.1浅析目前我国齿轮传动制造行业的现状目前，我国以上海汽车齿轮总厂、陕西法士特公司为代表的骨十齿轮制造企业和研究所，完成汽车齿轮、摩托车齿轮、工程机械齿轮传动、农机齿轮、工业齿轮变速箱和高速重载齿轮、特殊专用齿轮传动、齿轮专用装备等各类产品的技术引进和消化，使我国齿轮传动制造业近十年得到了跨越式的发展。首先，汽车手动变速箱（含重、中、轻、微），轿车变速箱，摩托车齿轮、工程机械换挡变速箱，大、中型农机变速传动的配套，已经基本立足国内生产，基本满足了主机厂的配套需要，并已经有部分齿轮件出口或变速箱出口。在汽车自动变速箱方面，目前仍被进口产品控制。其次，在车辆驱动桥、主被动螺旋锥齿轮、直齿锥
2、齿轮及轮边减速机方面，大部分能满足国内配套需要。以东风车桥为代表的驱动桥与锥齿轮产业正在整合重组发展，已经看到快速发展的希望。第三，在工业通用变速箱领域，SEW等一批国外独资企业的进入激活了中国工业通用变速箱企业为代表，在产品系列化、模块化、质量与技术水平方面，最近五年有了突飞猛进的发展，形成了与国际品牌的激烈竞争。我国企业生产的部分产品达到了国际水平，有部分产品已经出口欧美。第四，在高速重载齿轮传动制造方面，我国有已南京高精齿轮股份有限公司（南京高速齿轮箱厂）、重庆齿轮箱厂、杭州前进齿轮箱集团、郑州机械研究所、洛阳中重减速机公司、沈阳矿山减速机公司为代表的企业。这些企业在引进技术的过程中，为
3、我国大型成套装备配套与船舶工业的发展做出了重大贡献。第五，特殊、专用车轮传动方面，如非圆齿轮、塑料齿轮、粉末冶金齿轮、小模数齿轮等，我国目前没有形成龙头企业，企业的技术潜力尚待发挥。第六，齿轮专用装备方面，近五年来民营企业发展较快，国有企业发展比较慢。大多数国有齿轮装备制造企业的装备可靠性指标进步较慢，致使齿轮行业的大部分主导精加工装备仍是以进口为主。部分齿轮企业装备国产化的希望主要有：秦川机床厂的蜗杆砂轮磨齿机；重庆机床厂、南京二机厂的数控机床；螺旋锥齿轮磨齿机床的研制成功；天津元昊公司数控螺旋锥齿轮切齿机床的批量供货；杭州天辰精密齿轮检具、量具、夹具；长城润滑油对齿轮行业的润滑市场服务。这
4、些都让我国齿轮行业看到了自立创新、自主发展的希望。11.2齿轮发展趋势国际上，动力传动齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展.特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低振动、低噪声齿轮装置的研制是齿轮设计方面的一些特点.为达到齿轮装置小型化目的，可以提高现有渐开线齿轮的承载推力。各国普遍采用硬齿面技术，提高硬度以缩小装置的尺寸；也可应用以圆弧齿轮为代表的特殊齿形。英法合作研制的舰载直升飞机主传动系统采用圆弧齿轮后，使减速器高度大为降低。随着船舶动力由中速柴油机代替的趋势，在大型船上采用大功率行星齿轮装置确有成效；现在冶金、矿山、水泥一轧机等大型传动装置中，行星齿轮以其体积小、同轴性好、效率高
5、的优点而应用愈来愈多。由于机械设备向大型化发展，齿轮的工作参数提高了。如高速齿轮的传递功率为1000-30000kw。齿轮圆周速度为20200m/s(1200-12000r/min),设计工作寿命为5X104-10X104小时；轧钢机齿轮的圆周速度已由每秒几米提高到20m/s,甚至3050m/s。传递扭炬达l00200t.m,要求使用寿命在2030年以上。这些齿轮的精度等级一般在38级。并对平稳性与噪声有较高的要求。对于高速齿轮(包括透平机械齿轮)。在圆周速度超过100m/s时由于运转中的热效应，要求在设计始对产生的热变形进行修正，使齿轮在工作时达到一个正常的啮合状态。特别对于高速重载齿轮。更
6、要加以考虑。其次，对于低速重载齿轮如轧钢机齿轮，由于采用硬齿面齿轮后，其齿面负荷系数增加而引起的整个齿轮装置系统的弹性变形变得突出了，所以有时也要对反映到齿面的弹性变形进行修正。这种对齿轮轮齿修形的技术是目前大功率、高速、重载齿轮制造的一个重要趋势。在齿轮制造技术方面.重点是进行硬齿面加工，尤其是大型硬齿面齿轮的切切与热处理工艺的发展，如超硬切齿、滚内齿、成形磨齿、大模数齿轮玲齿、弹性砂轮抛光、轮齿修形、以及深层沙碳等新工艺正在生产上不断地试验与应用。齿轮制造工艺的发展很大程度上表现在精度等级与生产效率的提高.自七十年代以来各种齿轮的制造精度，普遍提高一级左右.有的甚至23级.一般低速齿轮精度
7、由过去的89级提高到78级。机床齿轮由68级提高到46级.轧机齿轮由78级提高到56级。对于模数不大的中小规格齿轮，由于高性能滚齿机的开发，加上刀具材料的改善，滚齿效率有了显著提高。采用多头滚刀，在大进给且条件下，可达到的切削速度为90m/s。如用超硬滚刀加工模数3左右的调质钢齿轮，切削过度可达200m/s.提高插齿效率，要受到插齿机刀具往复运动机构的限制。最近在开发采用刀具卸载，使用静压轴承，增强刀架与立柱刚性等新结构后，效率有明显提高。新型插齿机的冲程数可达到2000次/分。由于硬齿面齿轮广泛应用，以及高速、高性能要求的齿轮日益增多，因此要求磨齿加工，在效率和质量上都要提高。一般来说。展成
8、法磨齿用得较普遍.而成形法磨齿则少.MAAG磨齿法，虽然磨齿精度高，但效率低。不适合重磨削。而Niles与Hofler公司生产的单砂轮磨齿机刚性好精度可靠，适合于大进给量加工，效率高。近年来，为提高效率也在改进磨制方法，如减少磨削次数，压缩展成长度，缩短尾削冲程；为此MAAG公司提出的K一磨削法与Niles公司提出的”双面磨削法”都提高了实际磨削效率。目前对于成批磨削中、小用数齿轮，倾向于采用蜗杆砂轮磨齿机，磨削效率很高，对于磨削大模数齿轮，除可应用能重磨削的单砂轮磨齿外，采用成形图削方法。也是一种高效磨削的有效途径。此外，还有一些新的工艺方法，如美国格利森公司研制的G-TRACNo765型轨
9、道式切齿机，每小时能加工88个齿轮，比普通滚齿机提高34倍。双刀盘高效切齿工艺.切削速度可达137m/s,粗、精加工一个m=1.5mm、夕卜径24.43mm、齿宽19mm的斜齿轮，只需6秒钟，其效率为该齿的510倍.美国密芝根工具公司的多刀头插齿，效率比普通插齿提高510倍，汽车行业齿轮冷成型工艺，冷挤、热轧等少无切削工艺也不断获得新的发展。关于齿轮材料与热处理.随着便自面齿轮的发展，也逐渐受到人们的重视。齿轮用钢的发展趋势；一是含Cr,Ni,Mo的低合金钢；二是硼钢；三是碳氮共渗用钢；四是易切削钢。由于我国缺乏Ni、Cr,常用20CrMnTi渗碳钢或用含硼加稀土钢。重型机械常用18CrMnN
10、iMo渗碳钢或中碳合金钢。机床行业食用40Cr,38CrMoAl等钢以及高速齿轮用25Cr2MoV钢进行氮化。齿轮热处理工艺一般有碳渗（或碳氮共渗）、氮化、感应淬火、调质等四类.当前总的趋势是提高齿面硬度，渗碳淬火齿轮的承载能力可比调质齿轮提高23倍，表111#出用不同加工方法制造的齿轮.其中心距、重量、案全系数的对比。渗碳淬火齿轮可以获得高的表面硬度、耐磨性、韧性和抗冲击性能，能提供高的抗点蚀、抗疲劳性能。心部和渗碳层的性能主要取决于选用何种热处理工艺，如将齿轮调质处理到360HB时，其齿面接触疲劳极限应力ph.-750N/mm2,如表面淬火到HRC56-60-时，pJ1500N/mm2,如
11、表面渗碳到同样硬度时yi.-1200N/mm2，对于调质齿轮.由于齿轮刀具材料的改进.已将小齿轮的齿面硬度提高到360HB,大齿轮提高到280HB以上。齿轮渗碳大多数采用气体渗碳法。常用丙烷气发生炉生成气体，送入渗碳炉进行，也有用液注式渗碳炉，使有机液体在炉内气化进行渗碳.这种方法占地少，原料与处理费用低：炉子不稳定工作时间也短，有利于节约能源和成本.最近发展的真空离渗碳法，尤其对于深层渗碳要求的齿轮，可进一步缩短时间，减少变形。电子计算机在各工业领域的应用；促进了各项技术的发展.同样，在齿轮的设计、计算方面进展也很快，人们利用计算机能对各种可能的设计方实进行计算、分析和比较，并通过优选，取得
12、较为理想的结果.例如在分析齿面接触区，求啮合线与相对速度夹角中，对弹流润滑计算以及几何参数计算等方面编制了程序。还有，在齿轮修形计算与齿轮承载能力计算方面都编有程序.我国已编制了GB3480-83渐开线圆柱齿轮承载能力计算标准的程序软件，供生产应用.在齿轮加工方面，可以利用计算机控制整个切齿过程.使制造质量稳定可靠.目前，国内在研究应用微机对弧齿锥齿轮的切齿调整卡进行计算，可对加工偏差及时调整.使齿面接触达到比较理想的位置，并大大提高了工效。此外，根据数控原理，应用微机对环面蜗杆螺旋齿面进行抛物线修形，已经应用于生产。虽然这方面的工作在国内还处于起步阶段，但它对提高齿轮制造质量和技术水平具有重
13、要意义。1.3机械行业传动装置现状及发展趋势1.3.1机械工业传动装置的分类机械工业传动行业届于工程机械的配套件行业，机械工业传动装置大致可以分为三类：(1) 齿轮传动装置主要应用于使用要求不高，主机成本较低的部分铲土运输机械，工程起重机械，压实机械和内燃义车等产品的变速器，驱动桥主传动和轮边减速器，齿轮变速器按其结构形式可以分为定轴式和行星式两类。而驱动桥则可以按其功能分为刚性、转向和贯通式驱动桥。(2) 液力传动装置主要用于对使用和主机性能要求较高的铲土运输机械和内燃义车等产品，其中液力变矩器和动力换挡变速器作为底盘动力传动中的无级变速元件，可以使主机具有良好的自动适应性和操作性能。(3)
14、 静液压传动装置主要用于液压挖掘机以及对主机性能要求较高的推土机，装载机，路面机械，压路机和内燃义车等产品和静液压变速、转向系统和工作装置上，使主机具有良好的无级变速和操作性能。1.3.2我国工程机械齿轮传动装置的发展趋势(1) 我国机械式齿轮传动装置技术水平较低，具有较大的发展空间。应该大力推广优化设计方法，改进齿轮，轴类，壳体等关键零件的材料与工艺，进一步提高使用寿命，减轻重量，缩小体积；采用先进的换挡元件和换挡方式，努力减轻司机的劳动强度，缩短动力中断时间，提高工程机械的作业效率。国内已经引进的变速器的先进设计和零部件，应该大力推广采用。(2) 由于液力变矩器和动力换挡变速器使铲土运输机
15、械具有一定的自动适应性能和换挡轻便平稳、加速性能好等优点，生产成本乂比较适中，已为国内大多数厂家接受。但是，由于目前国内大中型轮胎式工程机械有许多还采用大扭矩比的液力变知器和两挡变速器，产采用手动换挡方式，因此作业效率和使用经济性明显较低。内已经引进的美国CAT公司D6D、D7G等产品的单级液力变矩器和德国ZF公司WG系列动务换挡变速器等先进技术，可以有效地提高工程机械作业的效率和使用经济性，减少系统发热量，应当在国内工程机械中推广应用，并进而采用电一液控制和电子控制系统来取代手动控制系统，以便改善作业条件，提高作业效率。目前，提高国内液力机械传动装置水平的一大关键问题是必须加快联合兼并的步代
16、，引进先进技术，早日在我国建成具有世界一流技术水平的竞争能力的专业化，只有这样，才能实现液力机械产品的专业化、系列化与通用化，使该系列产品具有旺盛的生命力。在轮胎式工程机械驱动桥中推广应用自锁式防滑差速器和湿式制动器，是提高我国工程机械驱动桥产品技术水平的途径之一。自锁式防滑差速器既能自动实现扭矩在左右车轮间的不等分配，以充分利用车辆牵引力，乂可以明显地提高车辆的越野性能和经济性；湿式制动器具有较高的耐用性和可靠性，其使用寿命比十式钳盘制动器高1.5倍以上，且制动容量大，制动性能好。在国外大中型轮胎式工程机械中已被广泛采用，也应该大力推广。在履带式工程机械的后桥中普遍采用单功率流的转向离合器和制动器，使车辆左右转向只有一个R=B的转向半径，其余转向半径均借助于磨擦元件的打滑来实现，既造成了了严重的功率损失，乂降低了磨擦元件的使用寿命。为了提高转向性能，减少功率损失，应该在我国加快研制开发类似于美国CAT公司D8N履带式推
