齒輪的功能結構與加工（gōng）方法

齒輪的功能和結（jié）構

雖然齒輪由於在機器中的作用不同，設計成不同的形狀（zhuàng）和大小，但總可以分為齒圈和輪體兩部分。常見的圓柱齒輪有:盤形齒輪、套筒（tǒng）齒輪、內（nèi）齒輪、軸齒輪（lún）、扇形齒輪和齒條。其中，盤（pán）形齒輪應用（yòng）最（zuì）為廣泛。

圓柱齒輪可以有一個或多個齒圈。普通單齒圈工藝性好；但雙聯或三聯齒輪的小齒圈常受台肩影響，限（xiàn）製了某（mǒu）些加工方（fāng）法的使用，一般隻用插齒機。如果齒輪精度高，需（xū）要剃齒或（huò）磨齒，通常將多齒圈做成單（dān）齒圈的組合結構。

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圓柱（zhù）齒輪的精（jīng）度要求

齒輪本身的製造精度對整機的工作性能、承載（zǎi）能力和使用壽命有很大（dà）的影響（xiǎng）。根據齒輪的使用情況，對齒輪傳動提出如下要求（qiú）:

1.運動精（jīng）度

要求齒（chǐ）輪能準確傳遞運動，傳（chuán）動比恒定，即在一轉中齒輪的角度誤差（chà）不超過一定範圍。

2.工作穩定性

齒輪傳動運動要平穩，衝擊、振動和噪音要小。這就要求在限製齒輪轉動時，瞬時速比（bǐ）的變化要小，即（jí）要限製短周期內的角度（dù）誤差（chà）。

3.接觸精度（dù）

齒輪傳遞動力時，為了不致因（yīn）載荷分布不均勻而產生過大的接觸應力，導致（zhì）齒麵過早磨損，要求齒輪工作時齒麵接觸（chù）要均勻，並（bìng）保證（zhèng）一定的接觸麵積和所需的接觸（chù）位置。

4.齒側間隙

當需要齒輪傳動時，非工作齒麵之間要（yào）留有一（yī）定（dìng）的間隙，以儲存潤滑油，補償溫度和彈性變形（xíng）引起的（de）尺寸變（biàn）化以及加工裝（zhuāng）配中的一些誤（wù）差。

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齒輪材料

齒輪應根據（jù）工（gōng）作條件由合適的（de）材料製成。齒輪材料的選擇（zé）直接影響齒輪的加工性能和使（shǐ）用壽命。

齒（chǐ）輪一般采用中碳鋼（gāng）(如（rú）45鋼)和中（zhōng）低碳合金鋼，如20Cr、40Cr、20CrMnTi。要求高的重要齒（chǐ）輪可用38CrMoAlA氮化鋼製造（zào），非傳（chuán）動齒（chǐ）輪也可用鑄鐵、膠木或尼龍製造。

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齒輪熱處理

根據齒輪（lún）加工的不同（tóng）目的，設置兩種（zhǒng）熱（rè）處理（lǐ）工藝:

1.毛坯（pī）熱處理

在齒輪毛坯加工前後（hòu）安排（pái）熱處理前（qián）正火或（huò）調質，主要目的是消除鍛造和（hé）粗加工產生（shēng）的殘餘應力，改善材（cái）料的可加工性，提高綜合力（lì）學性（xìng）能。

2.齒麵熱處（chù）理

齒（chǐ）形加（jiā）工後（hòu），為了提高齒形的硬度（dù）和耐磨性，常進行滲（shèn）碳（tàn）淬火、高頻感應加熱淬（cuì）火、碳氮共滲、滲氮等熱處理工藝。

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齒輪毛坯

齒輪的毛坯形式主要有棒（bàng）料、鍛件和鑄件（jiàn）。棒料用於尺寸小、結構簡單、強（qiáng）度要求低（dī）的齒輪。當齒（chǐ）輪對強度、耐（nài）磨性、抗衝擊性（xìng）要求較高時，一般采用鍛件，直徑大於400 ~ 600 mm的齒輪通常為鑄坯。

為了減少（shǎo）加工量，對於大尺寸（cùn）、低精度的齒輪可以（yǐ）直接鑄（zhù）造輪齒；對於尺寸小、形狀（zhuàng）複雜的齒輪，可采用精鑄、壓鑄、精鍛、粉末冶金、熱軋、冷擠壓等新技術製造帶輪齒的齒輪毛坯，提高勞（láo）動生（shēng）產率，節約原材料。

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齒輪（lún）毛坯加工方案的選擇

對於軸齒輪和套筒齒輪的（de）齒輪毛坯，加工工藝與普通軸和套筒基本相似。本文主（zhǔ）要討論盤形齒輪齒坯的加工工藝。齒輪毛坯的加工工藝方案主要取決於齒輪的（de）車輪（lún）結構和生產類型。

1.加工大量批量生產的齒坯。

加工大量中型齒輪毛坯時（shí），往往采用“鑽、拉、多刀（dāo）車削”的工（gōng）藝方案。

(1)通過（guò）定位毛坯的外圓和端麵進行鑽孔或鉸（jiǎo）孔。

(2)拉孔。

(3)在帶孔（kǒng）的多刀半自（zì）動車床上粗、精加工外圓、端麵、開槽、倒（dǎo）角。

這種工（gōng）藝方案具有高的生產效率，因為它可以通過使（shǐ）用高效的機床（chuáng）形成裝配線或自動線。

2.齒輪毛坯加工的批量生產

批量生產齒輪毛坯時，往往采用（yòng）“一車拉一車”的工藝方案。

(1)用齒坯的外圓或輪定位，精加工外圓、端麵和內孔（kǒng）。

(2)端麵支撐拉孔(或花（huā）鍵孔)。

(3)用孔定位精車（chē）的外圓（yuán）和端麵（miàn）。

這種方案可以通過（guò）臥式車床或轉塔車床和拉（lā）床來（lái）實現。其特點是加工質量穩定，生產效率高。

當齒坯的（de）孔（kǒng）端麵有台階或凹槽時，可以充分利用轉塔車床上的多（duō）刀具進行多工位加工，齒坯可以在（zài）轉塔車床（chuáng）上一次加工完成。

齒輪加工工藝分析

1.定位基準的選擇（zé）

由於齒輪的結構和形狀不同，齒輪定（dìng）位（wèi）基準（zhǔn）的選擇往往也不同。帶軸齒輪主要（yào）采用頂（dǐng）定位，孔徑較大時采用錐堵。頂尖的定位精度（dù）高（gāo），可以統一基準。加工帶孔齒輪的齒麵時，常采用以下兩種定位夾緊方法。

(1)采用麵向定位端麵的夾緊方式。該方法能使定位基準（zhǔn）、設計（jì）基準、裝配（pèi）基（jī）準和（hé）測量基準重合，定位精度高（gāo），適合大批量生產。然而，要求夾具的製造精度很高。

(2)外圓與端麵定位工件和夾具芯軸的配合間隙較大，用百分表校正外圓確定圓心位置，用端麵定位；夾緊從另一個端麵施加。這樣每個工件都要（yào）校正，生產效率低；對齒輪毛坯內外（wài）圓同軸度要求高，對夾（jiá）具精度（dù）要求不高，適合單件小（xiǎo）批（pī）量生產。

2.齒輪毛坯的加（jiā）工

齒麵加工前的齒輪（lún）毛坯加工在整個齒輪（lún）加工過程中（zhōng）占有非常重（chóng）要的（de）地位，因為用於加工和檢測齒麵的基準（zhǔn）必須在這個（gè）階段進行加工；無論（lùn）如何提高生產（chǎn）率還（hái）是保證齒輪加工質量，都必須重視齒輪毛坯的加工。

在齒輪的技術要（yào）求中，應注意齒頂圓的（de）尺寸精度要求，因為（wéi）齒厚檢測是以齒頂圓為基（jī）準的，齒頂（dǐng）圓的精度太低，必然（rán）會使（shǐ）測得的齒厚值不能正確反映側隙的大小。

因此，在此過程中應注意以下三個問題:

(1)以齒頂圓直徑為（wéi）測量基準時，應嚴格控製齒頂圓（yuán）的尺寸精度。

(2)保證定位端麵與定位孔（kǒng）或外圓的垂直（zhí）度。

(3)提高齒（chǐ）輪內孔的（de）製造精（jīng）度（dù），減少與夾（jiá）具芯軸（zhóu）的配合間隙。