齿轮类零件技术资料的分析介绍

教学目标

＊能看懂圆柱齿轮零件的零件图。

＊明确圆柱齿轮零件在产品中的作用，找出其主要技术要求。

＊确定圆柱齿轮零件的加工关键表面。

任务引入

通过分析圆柱齿轮的技术资料，能看懂齿轮的零件图，明确齿轮在产品中的作用，找出其主要技术要求，确定齿轮的加工关键表面，学习齿轮零件技术资料的分析方法。

相关知识

1．齿轮类零件的功用

齿轮是机械传动中应用广泛的零件之一，其功用是按规定的速比传递运动和动力，而齿轮中应用最广泛的是圆柱齿轮。

2．齿轮类零件的结构特点

按照齿圈上轮齿的分布形式，齿轮可分为直齿齿轮、斜齿齿轮、人字齿齿轮等；按照轮体的结构形式，齿轮可大致分为盘形齿轮、套筒类齿轮、轴类齿轮和齿条等（图5-51），其中带孔的盘形齿轮在实际生产中应用最广。

图5-51　圆柱齿轮的结构形式

a）内齿轮；b）盘形齿轮；c）轴类齿轮；d）套筒类齿轮；e）齿条；f）扇形齿轮

齿轮的主要加工面是轮齿，内孔（或支撑轴颈）为设计基准和装配基准，基准孔常带键槽或花键孔。单齿圈齿轮的结构工艺性最好，可采用任一加工方法加工轮齿；而双联或三联的小齿圈往往会受到台阶的影响，限制了某些加工方法的使用，一般只能采用插齿。如果小齿圈精度要求高，需要精滚或磨齿加工，而轴径在设计上又不允许加大，可将此多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构，以改善其工艺性。

任务实施

1．分析圆柱齿轮的结构形状

1）双联齿轮零件图采用了主视图和局部视图表达双联齿轮零件的结构。其中，主视图为齿轮的全剖视图，主要表达齿轮的内部结构和各表面的轴向相对位置及径向尺寸。局部视图主要表达内部花键孔的结构和尺寸。

2）从主视图可以看出，主体由多个同轴的内孔和外圆组成。(www.xing528.com)

2．分析技术要求和加工关键表面

（1）齿轮类零件的精度要求

1）齿轮的传动精度要求。齿轮本身的制造精度对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大的影响。根据其使用条件，齿轮传动应满足以下几方面的要求。

① 传递运动的准确性。要求齿轮较准确地传递运动，传动比恒定，即要求齿轮在旋转一转中的转角误差不超过一定范围。

② 传递运动的平稳性。要求齿轮传递运动平稳，以减小冲击、振动和噪声，即要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化。

③ 载荷分布的均匀性。要求齿轮工作时，齿面接触要均匀，以使齿轮在传递运动时不致因载荷分布不均而使接触应力过大，引起齿面过早磨损。接触精度除了包括齿面接触均匀性外，还包括接触面积和接触位置。

④ 传动侧隙的合理性。要求齿轮工作时，非工作齿面间留有一定的间隙，以储存润滑油，补偿因温度变化引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。

齿轮的制造精度和齿侧间隙主要根据齿轮的用途和工作条件而定。对于分度传动用的齿轮，对齿轮的运动精度要求较高；对于高速动力传动用齿轮，为了减少冲击和噪声，对工作平稳性精度有较高要求；对于重载、低速传动用的齿轮，要求齿面有较高的接触精度，以保证齿轮不致过早磨损；对于换向传动和读数机构用的齿轮，应严格控制齿侧间隙，必要时必须消除间隙。

2）齿坯的主要技术要求。齿坯的内孔（或轴颈）、端面（有时还有顶圆）常被用作齿轮加工、检验和安装的基准，所以齿坯加工精度对齿轮加工和传动的精度均有较大的影响。

齿坯主要的技术要求包括基准孔（或轴）的直径公差和基准端面的端面跳动。标准规定了对应于不同齿轮精度等级的齿坯的公差等级和公差值。

（2）齿轮的材料、热处理

1）材料的选择。齿轮应按照使用时的工作条件选用合适的材料。一般来说，对于低速重载的传力齿轮，齿面受压产生塑性变形和磨损，且轮齿易折断。应选用机械强度、硬度等综合力学性能较好的材料，如18CrMnTi；线速度高的传力齿轮，齿面容易产生疲劳点蚀，所以齿面应有较高的硬度，可用38CrMoAl 氮化钢；承受冲击载荷的传力齿轮，应选用韧性好的材料，如低碳合金钢18CrMnTi；非传力齿轮可以选用不淬火钢、铸铁、夹布胶木、尼龙等非金属材料。一般用途的齿轮均用45 钢等中碳结构钢和低碳合金结构钢如20Cr、40Cr、20CrMnTi 等制成。

2）齿轮的热处理。

第一类：毛坯热处理。在齿坯加工前后安排预备热处理（正火或调质）。其主要目的是消除锻造及粗加工所引起的残余应力，改善材料的切削性能和提高综合力学性能。

第二类：齿面热处理。齿形加工完毕后，为提高齿面的硬度和耐磨性，常进行渗碳淬火、高频淬火、碳氮共渗和氮化处理等热处理工序。

（3）确定关键加工表面

1）φ35的花键，精度为IT7，其粗糙度为Ra= 1.6μm，它是加工的关键表面。

2）Z =28、Z=42的齿面，其粗糙度为Ra= 0.8μm，它们是加工的关键表面。

3）齿轮的两个端面，端面圆跳动值为0.02，其表面粗糙度分别为3.2μm和1.6μm，它们是加工的关键表面。