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1、什么是面齿轮通常人们将齿轮传动分为两类，即硬齿面齿轮传动和软齿面齿轮传动。 通常一对啮合齿轮的齿面硬度均大于350HBS，称为硬齿面齿轮，否则即称为软齿面齿轮。 根据齿面硬度的大小，通常人们将齿轮传动分为两类，即硬齿面齿轮传动和软齿面齿轮传动。选择那种齿轮传动要根据设计要求，两种齿轮传动各有利弊，但有于硬齿面传动载荷大，使用寿命长，备广泛的应用。硬齿面齿轮采用的材料及热处理方法很多，比如常用的几种：40Cr . 45#.45Mn2钢 可以采用最终热处理 高频回火或者氮化处理 ，如20Cr.20CrMnTi.20CrMnVB.20CrNiH等可以采用渗碳淬火，如38CrMnAl则可以用氮化工艺达
2、到较高的硬度，一些特殊的材料要用特殊的热处理方法。 结构一般有轮齿、齿槽、端面、法面、齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆。轮齿简称齿，是齿轮上 每一个用于啮合的凸起部分，这些凸起部分一般呈辐射状排列，配对齿轮上的轮齿互相接触，可使齿轮持续啮合运转；齿槽是齿轮上两相邻轮齿之间的空间；端面是圆柱齿轮或圆柱蜗杆上 ，垂直于齿轮或蜗杆轴线的平面法面指的是垂直于轮齿齿线的平面齿顶圆是指齿顶端所在的圆齿根圆是指槽底所在的圆基圆形成渐开线的发生线作纯滚动的圆分度圆是在端面内计算齿轮几何尺寸的基准圆。编辑本段齿轮材料制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。铸钢的强度比锻钢稍低，常用于尺寸较大的齿轮；灰
3、铸铁的机械性能较差，可用于轻载的开式齿轮传动中；球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮 ；塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。未来齿轮正向重载、高速、高精度和高效率等方向发展，并力求尺寸小、重量轻、寿命长和经济可靠。而齿轮理论和制造工艺的发展将是进一步研究轮齿损伤的机理，这是建立可靠的强度计算方法的依据，是提高齿轮承载能力，延长齿轮寿命的理论基础；发展以圆弧齿廓为代表的新齿形；研究新型的齿轮材料和制造齿轮的新工艺； 研究齿轮的弹性变形、制造和安装误差以及温度场的分布，进行轮齿修形，以改善齿轮运转的平稳性，并在满载时增大轮齿的接触面积，从而提高齿轮的承载能力。摩擦
4、、润滑理论和润滑技术是 齿轮研究中的基础性工作，研究弹性流体动压润滑理论，推广采用合成润滑油和在油中适当地加入极压添加剂，不仅可提高齿面的承载能力，而且也能提高传动效率面齿轮的应用 面齿轮传动装置的主要零件包括一圆柱齿轮及一面齿轮结合而成， 主要用 来传递传动轴与被动轴包函一交角之运动， 面齿轮较伞齿轮之优点为多了一轴 方向之装配自由度， 且对装配误差较不敏感， 较易於齿形修整与背隙调整， 也 有较高的接触率， 但面齿轮的应用受到相当的限制在於面宽问题， 如内径有过 切问题， 外径有尖角。 强度上受到相当的限制， 所以常使用於低速、 低动力传动， 但如能以系统的方法避开设计限制， 面齿轮对之传
5、动将有相当大之效用。 面齿轮不只应用在钓鱼卷线器、 无链式脚踏车及机车化油器 等低速、 低动力系统上， 根据波音公司对面齿轮的一项报导， 面齿轮驱 动系统已相当多应用於的需要高速、高动力的航空器上， 如直升机的设计要求轻 量化， 若以面齿轮做分担动力传输可达上述目的(如图4 面齿轮应用於直升机传 动系统)， 且在NASA Lewis 螺旋斜齿轮测试机上对四组面齿轮100%及 200%设计扭力， 19100 rpm小齿轮转速， 三仟万转之测试， 由测试的结果显示面 齿轮能合适於高速、 高动力传输的应用。面齿轮於钓鱼卷线器上之应用 面齿轮於无链式自行车上之应用 面齿轮应用於机车化油器之零件 面齿轮
6、应用於直升机传动系统 讨论面齿轮之应用范围就必需先比较一般常用来改变传动方向之伞齿轮与 面齿轮之差别， 面齿轮组拥有一个相当便宜之圆柱小齿轮(正齿轮或螺旋齿轮)， 不仅易於制造及替换且比起伞齿轮来说， 对於安装位置的不敏感， 在於齿形修 整方面也有相当之弹性。因为面齿轮组之圆柱小齿轮多了轴方向之自由度且在径向也不敏感， 用於需要相当高 精度之分担动力系统上有相当大之好处。 面齿轮组之设计限制比伞齿轮组严格， 面齿轮组大都应用於减速比大 於3. 5 以上， 因为面齿轮与圆柱齿轮之节曲面不平行 所以面齿轮之面宽是最大之问题， 在内径有过切 现象 在外径有齿形变尖现象， 且在齿轮接触 线上常啮合於内
7、端部分， 所以需要从齿形修整上下工夫。 面齿轮的发展国际上，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、效率高的优点而应用愈来愈多。
8、 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20200ms（1200-12000rmin），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100ms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。更要加以考虑。其次，对
9、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、大模数齿轮珩齿、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由过去的89级提高到7
10、8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200ms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。展成法磨齿用得较普遍而成形法磨
11、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GTRAC No765型轨道式切齿机，每小时能加工88个
12、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、外径2443mm、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18CrMnNiMo渗碳钢或中碳合金钢。机床行业食
13、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、安全系数的对比。 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,如表面渗碳到同样硬度时yi.-1200N/
14、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要意义。
