齒輪的（de）功能結構與加工方（fāng）法

齒輪的功（gōng）能和結構

雖然齒輪由於在機器中的作用不同，設計成不同的形（xíng）狀和大小，但總可以分（fèn）為齒圈和輪體兩部分。常見（jiàn）的圓柱齒輪有:盤形（xíng）齒輪、套筒齒輪、內（nèi）齒輪、軸齒輪、扇形齒輪和齒（chǐ）條。其中（zhōng），盤形齒（chǐ）輪應用最為廣泛。

圓柱齒輪可以有一個或多個齒圈。普通單齒圈（quān）工藝性好；但雙聯或三聯齒輪的小齒圈常受台肩影響（xiǎng），限製了某些加工方法的使用，一般隻用插齒機。如果齒輪精度高，需要剃齒或磨齒，通常（cháng）將多齒圈做成單齒圈的（de）組合結構。

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圓柱（zhù）齒（chǐ）輪的精度要（yào）求

齒輪本身的製造（zào）精度對（duì）整機（jī）的工作性能、承載（zǎi）能（néng）力和使用壽命有很大的影響（xiǎng）。根據齒輪的使用情況，對齒輪傳動提（tí）出如下要求:

1.運動精度

要求齒輪能準確傳遞運動，傳動比恒定（dìng），即在一轉中齒輪的（de）角度誤差不超過（guò）一定範圍。

2.工作穩定性

齒輪傳動運動要平穩（wěn），衝擊、振動（dòng）和噪音要小。這就要求在限製齒（chǐ）輪轉動時，瞬時速比的（de）變化要小，即要（yào）限製短（duǎn）周期（qī）內的（de）角度誤差。

3.接觸精（jīng）度

齒（chǐ）輪傳遞動力時，為了不致因載荷分布不均勻而產生過大的接觸應力，導致齒麵過早磨損，要求齒輪工作時齒麵接觸要均勻，並（bìng）保證一定的接觸麵積和所（suǒ）需的接觸位置。

4.齒側間隙

當需要（yào）齒輪傳動時，非工作齒麵之間要留有（yǒu）一定的間隙，以儲存潤滑油，補償（cháng）溫度和彈（dàn）性變形引起的尺寸變化以及加工裝配中的一些誤差。

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齒輪材料

齒輪應根（gēn）據工作條件（jiàn）由合適的材料製（zhì）成。齒（chǐ）輪材料的選擇直接影響齒輪的加工性能和使用（yòng）壽命。

齒輪一般采用中碳鋼(如45鋼)和中低碳合金鋼，如20Cr、40Cr、20CrMnTi。要求高的重要齒輪可用38CrMoAlA氮化鋼製（zhì）造，非傳動齒輪也可用（yòng）鑄鐵、膠木或尼龍製造。

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齒（chǐ）輪熱處（chù）理

根據齒輪加工的不同目的，設置兩種熱處（chù）理工藝（yì）:

1.毛坯熱處理

在（zài）齒輪毛坯加工（gōng）前後安排熱處理前正火或調質，主要目的是（shì）消除鍛（duàn）造和粗加（jiā）工產生的殘（cán）餘應力，改善材料的可加工（gōng）性，提高綜合力學性能。

2.齒麵熱（rè）處理

齒形加工（gōng）後，為了（le）提高齒形的硬度和耐磨性，常進行滲碳淬火、高（gāo）頻感應加熱（rè）淬火、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料、鍛件和鑄件。棒料用於尺寸小（xiǎo）、結構簡單、強度要求低的齒輪。當（dāng）齒（chǐ）輪對強度（dù）、耐磨（mó）性、抗衝擊性要（yào）求較高時，一般采用鍛件，直徑大於400 ~ 600 mm的齒輪通常（cháng）為鑄坯。

為了（le）減少加工量，對於大（dà）尺寸、低精度的齒輪可以直接鑄造輪齒；對於（yú）尺寸小、形狀複雜的齒輪（lún），可（kě）采用精鑄、壓（yā）鑄、精鍛、粉末冶金、熱軋、冷擠（jǐ）壓等新技術製（zhì）造帶輪齒的（de）齒輪毛坯，提高勞動（dòng）生產率，節約原材料。

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齒輪毛坯加工方案的選擇

對於軸齒輪和套筒齒輪的齒輪毛坯，加工（gōng）工藝與普通軸和套筒基本（běn）相似。本文主要討論盤形齒輪齒坯的加（jiā）工工藝。齒（chǐ）輪毛坯的加工（gōng）工藝方案主要取（qǔ）決於齒（chǐ）輪的（de）車（chē）輪結構和生（shēng）產類型。

1.加工大量批量（liàng）生產（chǎn）的齒坯。

加工大量中型齒輪毛坯時（shí），往往采用“鑽、拉、多刀車削”的工藝方案。

(1)通過定位毛（máo）坯的外（wài）圓和端麵進行鑽孔或鉸孔。

(2)拉孔（kǒng）。

(3)在帶孔的多刀半自動車床上粗、精加（jiā）工外圓、端麵、開槽、倒角。

這種工藝方案具有高的生產效率，因為它可以通過使用高效的機床形成裝配線（xiàn）或（huò）自動線。

2.齒輪毛坯加工的批量生產（chǎn）

批量生產齒輪毛坯時，往往采用“一車拉一車”的工（gōng）藝方案。

(1)用齒坯的外圓或輪定位，精加工外圓、端（duān）麵和內孔。

(2)端麵支撐拉孔(或花鍵（jiàn）孔)。

(3)用孔定位精車的外圓和端麵。

這（zhè）種方案可以通過臥式車床（chuáng）或轉塔車床和（hé）拉床來實現。其特點是加工質量穩定，生產效率（lǜ）高。

當齒坯的孔端（duān）麵有台階或凹槽時，可以充分利用轉塔車床上的多刀具進行多工位加工，齒（chǐ）坯可以在轉塔車床上一（yī）次加工完成。

齒輪加工工藝分析

1.定位基準的選擇

由於齒輪的結構和形狀不同，齒輪定位基準的選擇往往也不同。帶軸齒輪主要采用頂定位，孔徑較大時采用（yòng）錐堵。頂尖的定位精度高，可以統一（yī）基準。加工帶孔齒輪的齒麵時，常采用以下（xià）兩種定位夾緊方法。

(1)采用（yòng）麵向定位端（duān）麵的夾緊方式。該方法（fǎ）能使定位基準（zhǔn）、設（shè）計基準、裝配基準和測量基準重合，定位精度高（gāo），適合大批量生產。然而，要求夾（jiá）具的製（zhì）造精度很高。

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

2.齒輪（lún）毛坯的加工

齒麵加工前的齒（chǐ）輪毛坯加工在整個齒輪加工過程中占有（yǒu）非常重要的地位，因為用於加工和檢測齒麵的基準（zhǔn）必須在這個階段進行加工（gōng）；無論（lùn）如何（hé）提（tí）高生產率還是保證齒輪加（jiā）工（gōng）質量，都必須重視齒輪毛坯的加工。

在齒輪的技術要（yào）求（qiú）中，應注意齒頂（dǐng）圓的尺寸精度（dù）要求，因為（wéi）齒厚檢測（cè）是以齒（chǐ）頂圓為基準的，齒頂圓的精度（dù）太低，必然會使測得的齒厚值不能正（zhèng）確反映側隙的大小。

因此，在此（cǐ）過程中應注意以下三個問題:

(1)以齒頂圓直徑為測量基準時，應（yīng）嚴格控製（zhì）齒頂圓的尺寸精度。

(2)保證定（dìng）位端麵（miàn）與定位孔或外圓（yuán）的垂直度（dù）。

(3)提高齒輪內孔的製造精度，減少與夾具芯軸的配合間隙。