齿轮加工原理

4.8 渐开线齿廓切削加工原理

齿轮的加工方法很多，如切削法、铸造法、热轧法、电加工法等。但就加工原理来看，可分为两大类，即仿形法和范成法。

4.8.1 仿形法加工原理

所谓仿形法，是指用与齿槽形状相同的成形刀具或棋具将轮坯齿槽的材料去掉，常用的方法是用圆盘铣刀或指状铣刀在普通铣床上进行加工，其中铣削法被广泛采用。这种方法的特点是所采用的刀具在其袖剖面[包括刀具铀线的剖面]内，刀刃的形状和被切齿槽的形状相同。而所采用的刀具有盘形铣刀和指状铣刀等。图4.19所示为用盘形铣刀加工的情况。切制时，铣刀转动，同时毛坯沿自身的轴线方向移动，待切出一个齿槽，也就是切出一个齿槽的两侧齿廓后，将毛坯退回到原来的位置，并用分度头将毛坯转过一个齿，再继续切削第二个齿槽。这样继续进行就可切出齿轮的所有轮齿。

图4.20所示为用指状齿轮铣刀加工的情况，加工方法与用盘形铣刀时相似。不过指状铣刀常用于加工大模数(如m ＞20mm)的齿轮，并可用以切制人字齿轮。由于渐开线的形状是随基圆大小的不同而不同的，而基圆半径cos 2

b mz

r α=

。因此，要想切出图4.19

完全准确的渐开线齿廓，则在加工相同m 、α而z 不同的齿轮时，每一种齿数的齿轮就需要有一把刀具。这样，需要的刀具数量就很多，为了减少刀具数量，在工程上加工同样m 、α的齿轮时，一般只备有1至8号八种齿轮铣刀，根据被铣切齿轮的齿数，选择铣刀的号数。表4.6为各号铣刀切制齿轮的齿数范围。

由于铣刀的号数有限，而且每一把铣刀的齿形都是按该号铣刀所切制齿轮齿数中最少齿数

齿轮的齿形制成的。因此在用这把铣刀切制同号中其它齿数的齿轮时，其齿形就有误差，所以这种方法在修配和小批量生产中被采用，而不宜用于大量生产。

表4.6 各号铣刀切制齿轮的齿数范围

4.8.2 范成法切制齿轮的基本原理

所谓范成法，是指利用一对齿轮作无侧隙啮合传动时，两轮的齿廓互为包络线的原理来加工齿轮，因而又称为包络法，也称展成法，是目前齿轮加工中最常用的一种切削加工方法。用范成法加工齿轮齿廓时，常用的刀具有齿轮插刀或齿条插刀。

齿轮插刀是一个齿数为z i 的具有刀刃的外齿轮，用它可加工出模数、压力角与插刀相同而齿数为z 的齿轮，图4.21(a)所示为用齿轮插刀加工齿轮的情形。齿轮插刀与轮坯之间的相对运动有

（1）范成运动 即齿轮插刀与轮坯以恒定的传动比i i

z

i z ωω==作回转运动，犹如一对齿轮啮合传动一样，如图4.21(b)所示。

（2）切削运动 即齿轮插刀沿轮坯轴线方向作往复运动，如图4.21(a)中箭头I 所示。其目的是为了将齿槽部分的材料切去。

（3）进给运动 即齿轮插刀向着轮坯方向移动，如图4.21(a)中箭头Ⅱ所示，其目的是为了切出轮齿高度；

（4）让刀运动 齿轮插刀向上运动时，轮坯沿径向作微量运动，以免刀刃擦伤已

图4.20

形成的齿面，如图4.21(a)箭头Ⅲ所示，在插刀向下切削到轮坯前又恢复到原来位置。

图4.22所示为齿条插入刀切削齿轮的情况。齿条插刀与轮还的范成运动相当于齿轮齿条的啮合运动，齿条的移动速度为

2

i mz v r ωω=

＝ 此式即为用齿条型刀具加工齿轮的运动条件，由该式可知，只有当刀具的移动度与轮呸的移动角速度满足上述关系时，才能加工出所需齿数的齿轮。即被加工齿轮的齿数z 取决于i ν与ω的比值。其切齿原理与用齿轮插刀加工齿轮的原理相同。

图4.20 图4.21 图4.22 图4.21

ωi ω I

Ⅱ Ⅲ

由于用齿轮插刀或齿条插刀加工齿轮，其切削都是不连续的，从而影响了生产率的提高。因此，在生产中更广泛地采用齿轮滚刀来加工齿轮，如图4.23所示，就是用齿轮滚刀加工齿轮的情形。

齿轮滚刀和齿条插刀统称为齿条型刀具，其齿形如图4.24（a ）所示。齿条型刀具与普通齿条基本相同，仅在齿顶高出一段*

c c m =，用来切制齿轮齿根的过渡曲线部分，以保证齿轮传动时具有标准顶隙C 。用齿条型刀具加工标准齿轮时，刀具的中线(或称分度圆线)与轮坯分度圆相切并作纯滚动，由于刀具中线的齿厚s 和齿槽宽e 均为/2m π，如图4.24（b ）所示，故加工出的齿轮在分度圆上具有/2s e m π==，同时

被切制齿轮的齿顶高为*

a h m ，齿根高为**a h m c m +，这样切出的齿轮为标准齿轮。

用范成法加工齿轮时，只要刀具和被加工齿轮的模数m 和压力角α相同，则不管被加工齿轮齿数的多少，都可以用同一把刀具来加工。而且生产率较高，所以在大批量生产中多采用这种方法。

图4.23

4.9 渐开线齿轮的根切和变位

4.9.1 渐开线齿廓的根切

用范成法加工齿轮时，有时会发现刀具的齿顶部分把被加工齿轮齿根部分已经切制出来的渐开线齿廓切去一部分、这种现象称为根切现象．如图4.25所示。产生严重根切的齿轮，一方面削弱了轮齿的抗弯强度，另一方面会使实际啮合线缩短，从而使重合度降低，影响传动的平稳性。因此，在设计齿轮时应尽量避免发生根切现象。

要避免根切，首先必须了解根切产生的原因。下面以标准齿条型刀具加工齿轮为例，来讨论根切现象发生的原因。

图4.25

图 4.24

a

刀具中心线

轮坯分度圆

b

图4.26所示为用齿条型刀具加工标准齿轮的情况，图中刀具中线与轮坯分度圆相切，切点N 1是轮坯基圆与啮合线的切点。被加工齿轮分度圆与刀具中线作无滑动的纯滚动，i r υω＝。刀具在位置I 开始切制齿廓的渐开线部分，而当刀具到达位置Ⅱ时，刀具刀刃通过理论啮合点N 1，此时齿廓的惭开线已全部切出。因此，如果刀具的齿顶线正好通过点N 1，由轮齿啮合过程知，该刀刃恰好与切好的渐开线齿廓脱离，从而不会发生根切现象。但图中刀具的齿顶线超过了点N 1，与啮合线交于点B 2。所以当刀具由第Ⅱ位置继续以i r υω＝向右移动至Ⅲ位置时，轮坯转过?角，渐开线的初始点由点N 1到达点1'N 。由于点1'N 始终落在刀刃的左下方，因而从渐开线与刀刃的交点至

1'N 点之间的渐开线将被切去，如图4.26中的阴影部分，使原本已切好的根部渐开线

被切去了一部分，从而形成根切。

由以上分析可知，只要齿条刀具的齿顶线超过被加工齿轮的基圆与啮合线的切点N 1，也即只要PB 2＞1PN 就会发生根切现象。所以不发生根切的几何条件是

1PB PN ≤2。

4.9.2 齿轮变位及避免根切的措施

如上所述，要不产生根切就应使1PB PN ≤2，也即刀具齿顶线不超过理论啮合点N 1。由于刀具的m ，α和*

a h 与被加工齿轮是相同的，所以要使1PN PB 2大于有两个途径：一是增加被加工齿轮的齿数。随着齿数的增加，基圆将随之加大，点N 1将远离节

图 4.26

Ⅱ

Ⅲ

B 2

Ⅰ

P

v i

点P 外移，从而使1PN 增大，当z 增加到一定值时，1PN 将大于PB 2，从而可避免根切；二是增大刀具与轮坯中心的距离。由图4.27可知，若将刀具远离轮还中心—段距离xm ，m 为模数，x 称为径向变位系数，简称变位系数，则点2B 将沿啮合线朝节点P 移动，从而使PB 2减小。当x 增大到一定值时，PB 2将小于1PN ，从而可避免根切。

因此不产生根切就必须使被加工齿轮的齿数z 或径向变位系数x 满足一定的条件。

由图4.27可知：

1sin sin 2

mz

PN r αα==

*()sin a h x m PB α

-2＝

要不产生根切需要满足：

1PN PB ≥2

即 *()sin 2sin a h x m mz

αα

-≥ 由此得

2*sin 2

a

z x h α

≥- （4.20）

于是可得不发生根切的最小变位系数为 2*min

sin 2

a

z x h α=- （4.21）

B 22

中线

节线 图 4.27

对于正常齿齿轮，0*

201a h α==，，故最小变位系数

min 1717

z

x -=

（4.22） 由式(4.20)也可得不产生根切的齿数：

*22()

sin a h x z α

-≥

当0*

201a h α==，时，不产生根切的最小齿数为

min 17(17)z x =- （4.23） 由以上分析知，用标准齿条刀具加工标准齿轮(0x =)而不发生根切的最少齿数为17。若Z<17，min x 为正值，这说明为了避免根切，要采用正变位，其变位系数min x x ≥；当齿数z ＞17时，min x 为负值，这说明该齿轮在min x x ≥的条件下采用负变位也不会产生根切。

用标准齿条型刀具加工齿轮，按刀具中线与被加工齿轮分度圆的相对位置，可分为三种情况：

(1)刀具中线与被加工齿轮分度圆相切，加工出来的齿轮是标准齿轮。

(2)刀具中线由与被加工齿轮分度圆相切位置远离轮坯中心移动一段径向距离

xm ，这样加工出来的齿轮称为正变位齿轮。

(3)刀具中线靠近轮还中心移动一段径向距离xm ，xm ＜0，刀具中线与轮还分度困相割，这样加工出来的齿轮称为负变位齿轮。

由上述三种情况加工出来的齿数相同的齿轮,虽然其齿顶高，齿根高，齿厚和齿槽宽各不相同，但是其模数、压力角、分度圆、齿距和基圆均相同。它们的齿廓曲线是由相同基圆展出的渐开线，只不过截取的部位不同，如图4.28所示。

图4.28

4.10 变位齿轮传动概述

4.10.1 变位齿轮的几何尺寸计算

如上所述，用同一把齿条型刀具加工相同齿数的变位齿轮和标准齿轮，它们的模数、压力角、分度圆和基圆分别相同，只是刀具变位后切制的变位齿轮的齿厚、齿根高、齿根圆、齿顶高和齿顶圆等几何尺寸均与相应的标准齿轮有所不同。

1.分度圆齿厚和齿槽宽

以加工正变位齿轮为例，如图4.29所示刀具中线远离轮坯中心移动了xm 距离，相应的刀具节线上的齿厚一边减小了KJ 。由图中直角三角形△IKJ 可以得出，tan KJ xm α=。由于用范成法加工齿轮的过程相当于齿轮齿条作无齿侧间隙啮合传动，轮坯分度圆与刀具节线作纯滚动，所以被加工齿轮分度圆上的齿槽宽e 等于刀具节线上的齿厚'

S 刀，即被加工齿轮分度圆上的槽宽也减少了2KJ ，即正变位齿轮分度圆上的齿槽宽为：

2(2tan )22m

e KJ x m ππ

α=

-=- （4.24） 分度圆齿厚为：

2(2tan )22

m e KJ x m ππ

α=

+=+ （4.25） 对于负变位齿轮也可用上述两式进行计算，只是变位系数x 为负值。

2. 齿根圆和齿顶圆半径

如图4.29所示，加工正变位齿轮时，刀具中线移出xm 距离，被切齿轮的根圆半径

P

图4.29

随之增大xm ，即

*

*(22)2

f a m r z h c xm =

--- （4.26） 由于分度圆半径保持不变，故齿根高比标准齿轮反而减小了xm ，即

*

*()f a h h c x m =+- （4.27）

若为了保持全齿高不变，仍等于**

(2)a h c m +，则正变位齿轮的齿顶高为

*

()a a h h x m =+ （4.28）

齿顶圆半径为 *

(2)2

a a m r z h xm =

++ （4.29） 如果是负变位齿轮，则将变位系数x 用负值代入就可以了。

必须指出，被切齿轮的齿顶圆在加工前已由轮坯决定，与刀具径向移动位置无关。尤其是一对变位齿轮要实现无侧隙啮合传动时，由于齿顶高尺寸发生了变化，其轮坯齿顶圆半径应设计为

*

(222)2

a a m r z h x y =

++-? （4.30） 式中y ?称为称为齿高变动系数，有关证明可参阅参考文献[2]。

4.10.2 变位齿轮的无侧隙啮合

变位齿轮传动与标准齿轮传动一样，除了要满足正确呐台条件和连续传功条件外，也应满足无侧隙啮合和标准顶隙的要求。对于一对标准齿轮，因其分度圆齿厚等于齿槽宽，故按标准中心距安装时，自然可以满足无侧隙啮合条件。对于变位齿轮，因其分度圆齿厚有所增加或减小，需进一步探讨其满足无侧隙啮合的条件。

如4.6.1所述，当一对齿轮作无侧隙啮合时，一轮的节圆齿厚应等于另一轮的节圆齿槽宽，即12''e s =，21''e s =，所以节圆齿距为

''''''

112212'p s e s e s s =+=+=+ （4.31）

由渐开线任意圆齿厚计算公式[3]，得齿轮两轮节圆齿厚：

'

''11111

'''2

22

22

2(')

2(')r s s r inv inv r r

s s r inv inv r αααα=--=--

两轮分度圆齿厚：

1122(2tan )

2(2tan )

2

s m x s m x π

απ

α=+=+

又 ''1212'cos , cos '

r r p p m r r p α

πα====

将以上关系式代入（4.31）整理后得

1212

2()tan x x inv inv z z α

αα+=

++ （4.32）

该式称为齿轮无侧隙啮合方程式，是变位齿轮传动的重要方程式。它反映了一对相啮合齿轮的变位系数和（12x x +）与啮合角之间的关系。该式和中心距与啮合角关系式'cos 'cos a a αα=是变位齿轮传动设计的基本关系式，通常成对使用。

4.10.3 变位齿轮传动类型

按照一对齿轮的变位系数之和12()x x +的不同，变位齿轮传动可分为三种类型。

1 零传动(12

0x x +=)

如果一对齿轮的变位系数之和等于零，则这种齿轮传动称为零传动，零传动又可分为两种情况：

（1）标准齿轮传动

两轮的变位系数都为零，即x 1＝x 2＝0。

根据标准齿轮作无齿侧间隙啮合条件知，当两标准齿轮作无齿侧间隙啮合传动时，啮合角'α等于分度圆压力角α，节圆与分度圆重合，中心距等于两轮分度圆半径之和。为了避免根切，两轮的齿数须满足Z 1＞Z min ，Z 2＞Z min 的条件。

这种齿轮传动具有设计计算简单、重合度较大、不会发生过渡曲线干涉和齿顶厚度较大等优点，但也存在一些较严重的缺点：

1) 抗弯曲强度能力较弱。由于基圆齿厚随齿数Z 减少而减薄，所以小齿轮的基圆

齿厚比大齿轮基圆齿厚小，小齿轮根部成为抗弯曲强度的薄弱环节，容易损坏，从而限制了一对齿轮的承载能力和使用寿命。

2) 小齿轮齿数受到不发生根切条件的限制，因而限制了结构尺寸的减小和重量的减轻。

3) 不能凑配中心距。在齿轮变速箱中，常常要求两对及两对以上齿轮具有相同的中心距，然而它们各自的标准中心距往往不等，使实际安装中心距不能与多对齿轮各自的标准中心距相等。若齿轮不变位，则标准中心距小于安装中心距的一对齿轮将产生齿侧间隙，而且重合度也会减小，影响齿轮传动的平稳性，反之标准中心距大于安装中心距的一对齿轮将无法安装。

（2）高度变位齿轮传动(或称等变位齿轮传动)

这种齿轮传动中两轮的变位系数之和120x x +=，但120x x =-≠。由无侧隙啮合方程式、中心距与啮合角关系式可知：

啮合角

'αα=

中心距 'a a =

为了避免根切，两轮的齿数必须满足以下条件：

*

112*222*121222()sin 2()

sin 42()

sin a a a h x z h x z h x x z z αα

α

-≥

-≥

-++≥

因为 120,x x +=所以

*12min 242sin a

h z z z α

+≥=

上式表明，在高度变位齿轮传动中，两轮的齿数之和必须大于或等于两倍的不发生根切的最少齿数。

在这种传动中，虽然两轮的全齿高不变，但每个齿轮的齿顶高和齿根高已不是标准值，它们分别为

*

11*

22()()a a a a

h h x m

h h x m

=+=+

*

11*

22(*)(*)f a f a

h h c x m

h h c x m

=+-=+-

故这种齿轮传动称为高度变位齿轮传动。又由于两个齿轮的变位量绝对值相等，所以又称为等变位齿轮传动。

在一对齿数不等的高度变位齿轮传动中，通常小齿轮采用正变位，大齿轮采用负变位。与标准齿轮传动相比，这种传动有以下优点：

1) 可以减小机构的尺寸。因为小齿轮正变位，齿数Z 1可以少于1min Z 而不产生根切，

在传动比一定的情况下，大齿轮的齿数可相应减少，从而减小齿轮机构尺寸。 2) 可以相对地提高两轮的承载能力。由于小齿轮正变位，齿根厚度增加，大齿轮负

变位而齿根有所减弱，从而使大、小齿轮的抗弯曲能力接近，相对地提高了齿轮传动的承载能力。

3) 可以改善齿轮的磨损情况。由于小齿轮正变位，齿顶圆半径增大了；大齿轮负变

位，齿顶圆半径减小，这样就使实际啮合线向远离N 1点的方向移动一段距离，从而减轻了小齿轮齿根部的齿面磨损。

由以上分析可知，与标准齿轮传动相比，高度变位齿轮传动具有较多的优点，因此，在安装中心距与标准中心距相等的情况下，应该优先考虑采用高度变位齿轮传动，以改善传动性能。

2 正传动（12

0x x +>）

如果一对齿轮的变位系数之和大于零，则这种齿轮传动称为正传动。由于

120x x +> ，所以两轮的齿数和可以小于2min z ，同时

啮合角

'αα>

中心距

'a a >

正传动有以下优点：

（1）由于12x x +＞o ，两轮中必有一个齿轮采用正变位，因此两轮齿数不受

12min 2z z z +≥的限制，这样齿轮机构可以设计得更为紧凑。

（2）由于两轮都可以正变位，所以可以使两轮的齿根厚度均增加，从而提高了轮齿的抗弯能力。或者小齿轮正变位，大齿轮负变位，也可以相对提高轮齿的抗弯能力。 （3）由于'

a ＞a ，所以在节点啮合时的齿廓综合曲率半径增加，从而降低了齿廓接触应力，提高了接触强度。

（4）适当选择两轮的变位系数1x 和2x ，在保证无齿侧间隙啮合传动的情况下可配凑给定的中心距。

但是，由于正传动的啮合角'αα>，所以实际啮合线将会缩短，重合度会有所下降，因此在设计正传动时，需要校核a ε，以保证a ε≥[]a ε，此外，正变位齿轮的齿顶易变尖，在设计时也需要校核齿顶厚a s ，以保证[]a a s s ≥。

3 负传动（12x x +<0）

若一对齿轮的变位系数之和小于零，则这种齿轮传动称为负传动。由于12x x +＜0，在无齿侧间隙啮合传动时

啮合角

'αα<

中心距 'a ＜a

由于正传动的优点正好是负传动的缺点，因此负传动是一种缺点较多的传动。通常只是在实际安装中心距'a ＜a 的情况下，才利用它来配凑中心距。此外，与其它传动相比，负传动的重合度会略有增加。需要注意的是由于12x x +＜0，所以两轮的齿数之和必须大于min 2z 。

由于正传动和负传动啮合角均不等于分度圆压力角，即啮合角发生了变化。所以这两种传动又统称为角变位齿轮传动。

从以上介绍的各种齿轮传动特点可以看出：正传动的优点较多，传动质量较高，所以应多采用正传动；负传动的缺点较多，除用于配凑中心距外，一般情况下尽量不用；在传动中心距等于标准中心距时，为了提高传动质量，可采用等变位齿轮传动代替标准齿轮传动。

4.10.4 变位齿轮传动应用

变位齿轮是在渐开线标准齿轮基础上发展而来，它不需要特殊的机床、刀具和工艺，只需合理选定变位系数即可获得比标准齿轮传动更优越的性能。它不仅解决了齿

轮齿数min z z <而不根切的问题，而且还可提高齿轮的承载能力和传动质量。下面从工程实际应用的几个方面作扼要介绍。

1． 配凑中心距

在主动轴与从动轴的轴线重合的回归轮系中，广泛应用变位齿轮传动。如图4.30所示为机床变速齿轮传动，共有三档变速，三对齿轮的齿数：

12345621,68,30,60,41,50z z z z z z ======，各轮模数

m ＝2，压力角020α=。由于三对齿轮只能有一个公共的中心距，因此三对齿轮不可能同时按标准中心距设计安装，必须配凑中心距。假设三对轮系中只允许一对为标准齿轮传动，则可选的传动方案有：

方案1：设轮1和轮2为一对标准齿轮，则各对齿轮的实际安装中心距

12'89a a mm ==，而

3434()9089'2m

a z z a =

+=>= 5656()9189'2m

a z z a =+=>=

即此可知，齿轮3、4和齿轮5、6均为负传动。

方案2：设轮3和轮4为一对标准齿轮，则各对齿轮的实际安装中心距

34'90a a mm ==，而128990'a a =<=，

569190'a a =>=，故齿轮1、2为正传动，

而齿轮5、6为负传动。

方案3：设轮5和轮6为一对标准齿轮，则各对齿轮的实际安装中心距

56'91a a mm ==，而128991'a a =<=，349091'a a =<=，故齿轮1、2和齿轮3、

4均为正传动。

综合以上分析，按上节所述宜采用方案3。

2. 提高齿轮的承载能力和抗磨能力

正传动将增大轮齿在节点的曲率半径与齿根厚度，有助于提高齿轮的承载能力。

图4.30

此外，一对齿轮传动时，两轮齿数往往不同，渐开线齿廓的形状也随之不同，小齿轮的根部尺寸较小，强度较弱，而其工作次数却比大齿轮多，故易于磨损。为了改善这一状况，在标准中心距下可采用高度变位齿轮传动，大齿轮采用负变位，小齿轮为正变位，从而使两轮的承载能力较为接近。

3. 修复已磨损的旧齿轮

在一对齿轮传动中，小齿轮磨损较多，大齿轮磨损较少，利用负变位将大齿轮已磨损的齿面切去一部分加以修复，再按设计要求重配小齿轮。

尽管齿轮正变位及正传动具有许多优点，但其变位系数受到齿顶变尖和重合度减小等条件的限制，在设计变位齿轮传动时应予以注意。

齿轮加工机床

齿轮加工机床，是加工各种圆柱齿轮、锥齿轮和其他带齿零件齿部的机床。齿轮加工机床广泛应用在汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机和航天器等各种机械制造业中。 编辑摘要 目录[ 隐藏] 1 简介 2 发展沿革 3 各种齿轮加工机床 4 圆柱齿轮加工机床 5 锥齿轮加工机床 齿轮加工机床- 简介 是加工各种圆柱齿轮、锥齿轮和其他带齿零件齿部的机床。齿轮加工机床的品种规格繁多，有加工几毫米直径齿轮的小型机床，加工十几米直径齿轮的大型机床，还有大量生产用的高效机床和加工精密齿轮的高精度机床。[1] 齿轮加工机床广泛应用在汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机和航天器等各种机械制造业中。 加工各种圆柱齿轮、锥齿轮和其他带齿零件齿部的机床。齿轮加工机床的品种规格繁多，有加工几毫米直径齿轮的小型机床,加工十几米直径齿轮的大型机床,还有大量生产用的高效机床和加工精密齿轮的高精度机床。在汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机和航天器等各种机械制造业中广泛应用齿轮加工机床。齿轮加工机床主要分为圆柱齿轮加工机床和锥齿轮加工机床两大类。 齿轮加工机床- 发展沿革 古代的齿轮是用手工修锉成形的。1540年，意大利的J.托里亚诺在制造钟表时制成一台使用旋转锉刀的切齿装置。1783年，法国的S.勒内制成使用铣刀的齿轮加工机床，并有切削齿条和内齿轮的附件。1820年前后，英国的J.怀特制造出第一台既能加工圆柱齿轮又能加工圆锥齿轮的机床。具有这一性能的机床到19世纪后半叶又有发展。1835年，英国的J.B.惠特沃思获得蜗轮滚齿机的专利。1858年，C.席勒取得圆柱齿轮滚齿机的专利。以后迭经改进，至1897年德国的H.普福特制成带差动机构的滚齿机，才圆满解决了加工斜齿轮的问题。在制成齿轮形插齿刀后，美国的E.R.费洛斯于1897年制成了插齿机。 20世纪初，由于汽车工业的需要，各种磨齿机相继问世。1930年左右在美国制成剃齿机,1956年制成珩齿机。60年代以后，现代技术在一些先进的圆柱齿轮加工机床上获得应用：在大型机床上采用数字显示指示移动量和切齿深度；在滚齿机、插齿机和磨齿机上采用电子伺服系统和数字控制系统代替机械传动链和交换齿轮；用设有故障诊断功能的可编程序控制器控制工作循环和变换切削参数；发展了数字控制非圆齿轮插齿机和适应控制滚齿机；在滚齿机上用电子传感器检测传动链运动误差，并自动反馈补偿误差等。 1884年，美国的H.比尔格拉姆发明了采用单刨刀按展成法加工的直齿锥齿轮刨齿机。1900年，美国的O.J.比尔设计了双刀盘铣削直齿锥齿轮的机床。由于汽车工业的需要，1905年在美国制造出带有两把刨刀的直齿锥齿轮刨齿机，又于1913年制成弧齿锥齿轮铣齿机。1923年，出现了准渐开线齿锥齿轮铣齿机。30年代研制成能把直齿锥齿轮一次拉削成形的拉齿机，主要用于汽车差动齿轮的制造。40年代，为适应航空工业的需要，发展了弧齿锥齿轮磨齿机。1944年，在瑞士厄利康公司制成延长外摆线齿锥齿轮铣齿机。从50年代起，又发展了用双刀体组合式端面铣刀盘加工延长外摆线齿锥齿轮的铣齿机、剃齿机等。 齿轮加工机床- 各种齿轮加工机床

范成法齿条加工

实验二 渐开线齿轮齿廓范成加工原理 一、概述 范成加工是利用一对齿轮（或齿轮与齿条）相互啮合时，其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的。在一对渐开线齿轮中，若把其中一个齿轮（或齿条）制成具备切削能力的刀具，另一齿轮为尚未切齿的齿轮毛坯，用刀具加工齿轮时，毛坯与刀具按固定的传动比作对滚切削运动，就可以切出与刀具共轭的具有渐开线齿廓的齿轮。 用范成法原理进行切齿加工的主要方法及刀具： 1.插齿 （1）齿轮插刀 插齿加工相当于把一对互相啮合的齿轮中的一个齿轮磨制出有前、后角、形成切削刃的齿轮插刀，另一齿轮为齿轮毛坯，齿轮插刀的模数和压力角与被加工齿轮相同。插齿时，插刀与毛坯像一对齿轮传动那样，以一定传动比转动，同时插刀沿轮坯轴线的平行方向做上下往复切削运动。轮齿的齿廓是由刀刃在切削运动中所占据的一系列位置的包络形成的。为了切出全齿高，插刀还有沿轮坯径向进给运动，同时，插刀 返回时，轮坯还应有让刀运动，以避免刀刃碰伤齿面。 齿轮插刀多用来加工内齿轮、双联或多联型齿轮上的小齿轮（见图2-1）。 （2）齿条插刀 当齿轮的基圆直径趋于无穷大时，它的齿形由渐开线变成斜直线，此时齿轮成为具有直线齿廓的齿条。若将齿条磨出刀刃来做成齿条插刀，并且顶部比传动用的齿条高出 c *m （以便切出传动时的径向间隙），让这把齿条插刀与一个齿轮毛坯强按一定的传动比传 动，这就是齿条插刀加工齿轮的范成运动情况。在实际加工中，齿条插刀还要做上、下往复的切削运动，这样，齿条刀具刀刃的一系列直线轮廓即包络出齿轮的渐开线齿形。 2.滚齿 齿条插刀虽然能够加工齿轮，但使用起来有一定的局限性，加工齿轮的直径较大 时，刀具的长度有限。所以，目前广泛采用滚齿法加工直、斜齿轮，滚齿用的齿轮滚 图 2-1 齿轮插刀切齿

齿轮加工机床与齿轮加工

齿轮加工机床与齿轮加工 图 7-1 成形法加工齿轮 a) 盘状模数铣刀 b) 指状模数铣刀 图 7-2 渐开线形状与基圆关系 齿轮的切削加工，按形成齿形的原理可分为两大类：成形法和展成法。 用成形法加工齿轮时，刀具的齿形与被加工齿轮的齿槽形状相同。其中最常用的是用盘状模数铣刀和指状模数铣刀在铣床上借助

分度装置铣齿轮，如图7-1所示，母线（渐开线）用成形法形成，不需成形运动，导线用相切法形成，需要两个成形运动。 齿轮的齿廓形状决定于基圆的大小（与齿轮的齿数有关），如图7-2所示。由于同一模数的铣刀是按被加工工件齿数范围分号的（表7-1），每一号铣刀的齿形是按该号中最少齿数的齿轮齿形确定的，因此，用这把铣刀铣削同号中其他齿数的齿轮时齿形有误差。用成形法铣齿轮所需运动简单，不需专门的机床，但要用分度头分度，生产效率低。这种方法一般用于单件小批量生产低精度的齿轮。 用展成法加工齿轮时，齿轮表面的渐开线用展成法形成，展成法具有较高的生产效率和加工精度。齿轮加工机床绝大多数采用展成法。 圆柱齿轮的加工方法主要有：滚齿、插齿等。锥齿轮的加工方法主要有：刨齿、铣齿等。精加工齿轮齿面的方法有：磨齿、剃齿、珩齿、研齿等。 表 7-1 模数铣刀加工齿数范围

一、插齿原理和插齿刀 1. 插齿原理及运动分析 插齿机用来加工内、外啮合的圆柱齿轮，尤其适合于加工内齿轮和多联齿轮，这是滚齿机无法加工的。装上附件，插齿机还能加工齿条，但插齿机不能加工蜗轮。 （ 1 ）插齿原理及所需的运动 如图 3-7 所示，插齿机加工原理为模拟一对圆柱齿轮的啮合过程，其中一个是工件，另一个是齿轮形刀具——插齿刀，它与被加工齿轮的模数和压力角相同。直齿插齿刀的切削刃在插齿刀前端面上的投影是渐开线，当插齿刀沿其轴线方向往复运动时，切削刃的轨迹象一个直齿圆柱齿轮的齿面，这个假想的齿轮称为“产形”齿轮。插齿机是按展成法加工圆柱齿轮的。 用插齿刀插削直齿圆柱齿轮的运动分析见图 3-7 。

齿轮加工工艺说明书

第一章 零件的分析 1.1零件的工作状态及工作条件 汽车行驶时，齿轮始终在重载荷、高转速中工作。在换挡时，还承受冲击载荷，所以要求齿轮具有较高的耐磨性和抗冲击性。在齿轮加工中，为保证齿轮能满足以上要求，应对齿轮在滚齿之后采取磨齿，对齿轮的热处理应采用渗碳淬火，在最终加工中还应采取磷化处理以提高齿轮的防腐性能。 第五速齿轮从结构上来分析属于多联齿轮，由结合齿和传动齿组成。为使润滑用能充分的起到润滑作用，在齿轮钻出3个油孔。换挡时为减少齿轮的冲击，在齿轮大端加工出四个止口。 1.2零件的技术条件分析 齿轮加工分为齿坯和齿轮轮齿加工。齿轮的加工部位有轮缘、轮辐、轮毂和内孔。齿坯的加工精度对齿轮的加工、检验和装配精度影响很大，所以其加工精度应满足GB10095-88的要求。 齿轮轮齿的加工部位有齿形和倒角，同时还要进行热处理，以提高承载能力和使用寿命。热处理后还要进行内孔、内孔端面的磨削加工和齿形的精整加工。 综上所述，零件的技术条件主要分以下两种： 1.零件的表面粗糙度和加工精度 如零件图所示：齿面的粗糙度Ra 0.8，加工精度IT5~IT6; 齿轮内孔尺寸?025 .00 30+,由于齿轮与第二轴上的轴承有配合要求，故其不仅加工经济公差等级比 较高而且其表面粗糙度为Ra 0.4。 一般载货汽车变速器和拖拉机变速箱齿轮的精度一般是6到7级精度，表面粗糙度不大于Ra 3.2. 2.各表面间的位置精度 如零件图所示，零件的D 、E 、F 面三处具有形位公差要求； D 面对于定位基面φ029.001.070++的定位基准垂直度为0.015，平面度为0.01； E 面对于内孔的定位基准的垂直度为0.05，端面的平面度为0.01； F 面对于内孔的定位基准的垂直度为0.03；

齿轮范成原理及参数测定(精)

实验三齿轮范成原理及参数测定 一、目的： 1．掌握用范成法制造渐开线齿轮的基本原理，观察齿廓形成过程。 2．了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法。 3．分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。 4．掌握用游标卡尺测定变位齿轮参数的方法。井熟悉变位齿轮上各个参数之间的关系。二、设备和工具 1．齿轮范成仪；2．剪刀、自备圆规、三角板、红兰铅笔、小刀、游标卡尺、齿轮模型三、齿轮范成原理和方法 范成法是利用一对齿轮互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工轮齿的。加工时其中一轮为刀具，另一轮为轮坯，它们保持固定的角速比传动，安全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样，同时刀具沿轮坯的齿宽方向作切削运动，这样制得的齿轮的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。若用渐开线作为刀具齿廓，则其包络线亦为渐开线。由于在实际加工时，看不到刀刃在各个位置形成包络线的过程，故通过齿轮范成仪来实现轮坯与刀具间的传动过程，并用铅笔将刀具刀刃的各个位置记录在绘图纸上，这样就清楚地观察到齿廓范成的过程。 齿轮范成仪所用刀具模型为齿条插刀，仪器构造如图： 圆盘1绕其芯轴0转动，在圆盘的后面装了一个齿轮与横拖板2上的齿条啮合传递运动，横拖板可以沿水平方向左右移动，通过齿条、齿轮的啮合带动圆盘转动，在横拖板上通过

螺钉固定了一个齿条刀具模型3，齿条插刀的参数是：压力角a=20·；齿顶高 系数h*a=1；径向间隙系数C*=0．25；模数：m=lOmm。 四、范成法实验步骤 1．将图纸剪成与圆盘1大小相等的圆形图纸，再将圆形图纸中心剪出一圆洞，然后将带有圆洞的圆形图纸套在芯轴上，将压板螺母5旋紧压紧图纸。 2．三等分圆形图纸，把图纸划分为三个相等的区域，根据已知的刀具基本参数α、m、* h、C*和被加工齿轮的齿数Z(标准齿轮Z=17；负变位齿轮Z=17；正变位齿轮Z=17)。将 a 被加工的标准齿轮的基圆、齿根圆、齿顶圆及分度圆求出画在图纸的相应区域内，井将有关数据填在实验报告有关栏目内。 3．将代表轮坯的圆形图纸压在范成仪上，将代表标准齿轮的“轮坯”旋人工作位置，调节刀具中线，使其与被加工齿轮的分度圆相切。 4．开始“切制”齿廊，此时可先移动横拖板，将刀具推至范成仪的一端，使齿条刀具的齿廓退出“轮坯”的齿顶圆，然后开始向另一端缓慢移动。当齿条刀具“切人”轮坯时，每移动一个不大的距离，即在代表轮坯的图纸上用铅笔沿刀具轮齿描下其位置，此时应注意铅笔的落笔方向必须始终保持一致，描好一次后，再移动一个距离，重复上述工作，直至横拖板移向另一端，图纸上形成一至二个完整的轮齿齿形为止，描画的过程中应注意齿廓形成过程。 5．范成仪“切制”正、负变位齿轮时，其变位系数均取X=0．5(即：正变位取X=+0，5，负变位取X=—0．5)，按变位齿轮几何尺寸计算公式重新计算上述四个圆(分度圆、齿顶圆、齿根圆、基圆)，井将它们画在图纸相应位置上，重新调整刀具，即调节螺钉4，使刀具中心线对准与分度圆相切的位置，然后按正、负变位的不同要求向前或向后平行移动刀具，对好刀后，再用与切制标准齿轮的同样方式移动横拖板，加工变位齿轮。 五、齿轮参数测定的原理与步骤 h、分度 1、说明一渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有：齿数Z、模数m、齿顶高系数* a 圆压力角α和变位系数)X等。而这些参数则可通过用游标卡尺测得的数据计算出来的。 2、基圆周节Pb和基圃齿厚Sb的测定： 先用游标卡尺的一对卡脚卡住k个齿，如图1所示k=2。使两个卡脚切于齿廓的工作

齿轮箱加工工艺说明书

目录 第一章绪论----------------------------------------------------------------------------------3 第二章零件的工艺分析-----------------------------------------3 2.1零件的工艺分析----------------------------------------------3 2.2确定毛坯的制造形式-------------------------------------------3 2.3箱体零件的工艺性---------------------------------------------3第三章拟定箱体加工的工艺路线--------------------------------4 3.1 定位基准的选择-----------------------------------------------4 3.2 加工路线的拟定-----------------------------------------------5第四章加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定------------------7 4.1 确定毛坯----------------------------------------------------------------------------------7 4.2 机体----------------------------------------------------------------------------------------8 4.3 箱体----------------------------------------------------------------------------------------8第五章确定切削用量及基本工时-------------------------------------------------9 5.1 机座----------------------------------------------------------------------------------------9 5.2机体---------------------------------------------------------------------------------------18 参考文献----------------------------------------------------------------------------------------35 结论-------------------------------------------------------------------------------------- 36

齿轮加工机床的传动原理图

滚切直齿圆柱齿轮 图1为滚直齿的传动原理图，图中标“A”为直线运动、标“B”为旋转运动，滚刀、工件、电机、进给传动的丝杠螺母副及刀架均画成示意简图，而菱形小块则是一种可变传动比的换置器官符号。 1、形成母线（渐开线）的运动和传动链 需要滚刀和工件之间的复合运动（图1中B1+B2）,称展成运动。由动力源（电机）到刀具主轴的传动链称为外联系传动链，即电机-1-2-iv-3-4-滚刀。由于滚刀的旋转B1是主运动，故这条传动链称为主运动传动链。联系滚刀和工件之间的传动链，称展成传动链。它用以保持B1和B2之间的严格传动比关系，故称内联传动链，设滚刀的头数为K，工件的齿数为Z，则滚刀每转1/K转，工件应转1/Z转。图1中，这条传动链是：滚刀（B1）-4-5-ix- 6-7-工件（B2）。 2、形成导线（直线）的运动和传动链 形成直线导线运动是滚刀的旋转和滚刀（刀架）沿工件轴线方向的竖直进给运动。为了保证加工工件表面粗糙度要求，操作者真正关心的是工件每转时刀架的轴向移动量（mm/r）。因此，进给传动链为：工件-7-8-is-9-10-刀架升降丝杠-刀架。 综上所述，滚切直齿圆柱齿轮所需要的传动链为：两个外链-主运动传动链、进给运动传动链；一个内链-展称运动链。外链的功能是实现执行件的简单运动，或把动力源接通到内链。内链唯一功能是实现执行件之间的复合（严格的传动比关系）运动。 滚切斜齿圆柱齿轮 斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，端面齿廓均为渐开线，但齿长方向不是直线，而是螺旋线。由于斜齿的齿长一般只是大导程螺旋线的一小段，故看上去轮齿是斜着排列。但不可忘记每个斜齿的导线都属于一条螺旋线。 形成母线（渐开线）的运动和传动链与滚切直齿时相同（仅展成传动链中的合成机构有变化）。 由于形成的导线是螺旋线，即刀架的下降运动A和工件的旋转运动B3复合成螺旋运动。此前工件因参与展成运动与具有旋转运动B2，而工件只有一个自由度，所以B2和B3必须合成一个运动之后再传给工件才行，B3称为附加运动。 刀架和工件之间的复合运动保证刀架直线移动一个螺旋线的导程T时，工件的附加转动为一转。这条内链即：刀架-丝杠-12-13-iy-14-15-合成 -6-7-ix-8-9-工件，习惯上称它为差动传动链。当它与另一条内链（展成链）要同时把两个运动传给工件时，将发生干涉。因此，必须在传动系统的恰滚齿机的合成机构是为一差动轮系，图中来自滚刀的运动和来自刀架的运动分别由5、15两点输入合成机构，运动合成后由点6输出，传给工件。当位置设一合成机构，如图2所示。

齿轮加工机床

https://www.wendangku.net/doc/f2877674.html,/netclass/netclass6_1.asp 第四节齿轮加工机床 一.齿轮加工机床工作原理 齿轮加工机床是用来加工齿轮轮齿表面的机床。齿轮作为最常用的传动件，广泛应用于各种机械及仪表中，随着现代工业的发展对齿轮制造质量要求越来越高，使齿轮加工设备向高精度、高效率和高自动化的方向发展。 齿轮加工机床的种类很多，构造及加工方法也各不相同。但按齿形形成的原理分类，切削齿轮的方法可分为成形法和展成法两类。 （一）成形法 a） b） 图6-26 成形法加工齿轮 成形法加工齿轮是使用切削刃形状与被切齿轮的齿槽形状完全相符的成形刀具切出齿轮的方法。即由刀具的切削刃形成渐开线母线，再加上一个沿齿坯齿向的直线运动形成所加工齿面。这种方法一般在铣床上用盘铣刀或指形齿轮铣刀铣削齿轮，见图6-26。此外，也可以在刨床或插床上用成形刀具刨、插削齿轮。 成形法加工齿轮是采用单齿廓成形分齿法，即加工完一个齿，退回，工件分度，再加工下一个齿。因此生产率较低而且对于同一模数的齿轮，只要齿数不同，齿廓形状就不同，需采用不同的成形刀具。在实际生产中为了减少成形刀具的数量，每一种模数通常只配有八把刀，各自适应一定的齿数范围，因此加工出的齿形是近似的，加工精度较低。但是这种方法，机床简单，不需要专用设备，适用于单件小批生产及加工精度不高的修理行业。 （二）展成法 展成法加工齿轮是利用齿轮啮合的原理进行的，其切齿过程模拟齿轮副（齿轮一齿条、齿轮—齿轮）的啮合过程。把其中的一个转化为刀具，另一个转化为工件，并强制刀具和工件作严格的啮合运动，被加工工件的齿形表面是在刀具和工件包络过程中由刀具切削刃的位置连续变化而形成的。在展成法加工齿轮中用同一把刀具可以加工相同模数而任意齿数的齿轮。其加工精度和生产率都比较高，在齿轮加工中应用最为广泛。 二. 齿轮加工机床的类型 按照被加工齿轮种类不同，齿轮加工机床可分为圆柱齿轮和锥齿轮加工机床两大类。圆柱齿轮加工机床主要有滚齿机、插齿机等，锥齿轮加工机床有加工直齿锥齿轮的刨齿机、铣齿机、拉齿机和加工弧齿锥齿轮的铣齿机。用来精加工齿轮齿面的机床有珩齿机、剃齿机和磨齿机等。 三.齿轮刀具 （一）齿轮刀具的种类 齿轮刀具是用于加工各种齿轮齿形的刀具。由于齿轮的种类很多，相应地齿轮刀具种类也极其繁多。一般按照齿轮的齿形可分为加工渐开线齿轮刀具和非渐开线齿轮刀具。按照其加工工艺方法则分为成形法和展成法加工用齿轮刀具两大类。 1 ．成形法齿轮刀具

低速级斜齿轮零件的机械加工工艺规程

目录 第一章任务书 (1) 第二章前言 (3) 第三章零件的分析 (3) 第四章毛坯的选择 (4) 第五章工艺规程的设计 (5) 第六章填写工艺过程卡和工序卡 (14)

第七章夹具的设计 (14) 第八章心得体会 (15) 第九章参考文献 (16) 第二章前言 机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学和大部分专业课,并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合机械制造工艺中的基本理论,并能结合生产实习中学到的实践知识,独力的分析和解决工艺问题,初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法通过此设计，使我加深了对机械设计基础及有关专业课程知识

的了解，提高了熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及技术文件等基本技能及综合运用这些知识的能力，并为在今后学习本专业和进行此类设计打下了坚实的基础，对自己将来设计产品有很大的帮助。 由于能力所限,经验不足,设计中还有许多不足之处,希望各位老师多加指点。 第三章零件的分析 一、零件技术要求的分析 （1）齿顶圆Φ750.141h11对孔Φ75有公差为0.056的径向的跳动要求。 （2）两端面对孔轴线分别有公差为0.02的端面圆跳动要求。 （3）键槽两侧面对孔轴线有公差为0.03的对称要求。 二、零件的工艺分析 由附图一得知,其材料为40Cr。该材料具有较高的硬度,耐磨性,耐热性。主要加工表面是齿轮的齿面：表面质量要求是0.8和内圈

的端面：表面要求达到1.6,还有齿轮内径表面质量要求达到1.6。 第四章毛坯的选择 一、该零件材料为40Cr,齿轮的内孔Φ195和外圆直径Φ750.14,都是直径比较大的圆,又由题目的生产纲领为3000件/年,由参考文献表5.6(划分生产类型的参考数据)可知该零件批量生产为大批量生产,毛坯应选用锻造。毛坯的锻造方法用模锻。 二、模锻锻件机械性能较好,有较高的强度和冲击韧性,但是毛坯的形状不宜复杂,如轴类和齿轮类零件的毛坯常用锻造。 三、锻造毛坯的工艺特点 参考文献[1]表9-1,常用毛坯的制造方法与工艺特点：

齿轮加工机床

齿轮加工机床 科技名词定义 中文名称： 齿轮加工机床 英文名称： gear cutting machine 定义： 用齿轮加工工具加工齿轮齿面或齿条齿面的机床。 应用学科： （一级学科）；切削加工工艺与设备（二级学科）；金属切削机床-各种金属切削机床（三级学科） 以上内容由审定公布 百科名片 齿轮加工机床 齿轮加工机床是加工各种圆柱齿轮、锥齿轮和其他带齿零件齿部的机床。齿轮加工机床的品种规格繁多，有加工几毫米直径齿轮的小型机床，加工十几米直径齿轮的大型机床，还有大量生产用的高效机床和加工精密齿轮的高精度机床。齿轮加工机床广泛应用在汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机和航天器等各种机械制造业中。目录

展开 发展沿革 古代的齿轮是用手工修锉成形的。1540年，意大利的托里亚诺在制造钟表时，制成一台使用旋转锉刀的切齿装置；1783年，法国的勒内制成了使用铣刀的齿轮加工机床，并有切削齿条和内齿轮的附件；1820年前后，英国的怀特制造出第一饶芗庸ぴ仓萋钟帜芗庸ぴ沧冻萋值幕病＞哂姓庖恍阅艿幕驳?9世纪后半叶又有发展。 齿轮加工机床 1835年，英国的惠特沃思获得蜗轮的专利；1858年，席勒取得圆柱齿轮滚齿机的专利；以后经多次改进，至1897年德国的普福特制成带差动机构的滚齿机，才圆满解决了加工斜齿轮的问题。在制成齿轮形插齿刀后，美国的费洛斯于1897年制成了。 二十世纪初，由于汽车工业的需要，各种磨齿机相继问世。1930年左右在美国制成剃齿机；1956年制成。60年代以后，现代技术在一些先进的圆柱齿轮加工机床上获得应用，比如在大型机床上采用数字显示指示移动量和切齿深度；在滚齿机、插齿机和磨齿机上采用电子伺服系统和数控系统代替机械传动链和交换齿轮；用设有故障诊断功能的可编程序控制器，控制工作循环和变换切削参数；发展了数字控制非圆齿轮插齿机和适应控制滚齿机；在滚齿机上用电子传感器检测传动链运动误差，并自动反馈补偿误差等。 1884年，美国的比尔格拉姆发明了采用单刨刀按展成法加工的直齿锥齿轮刨齿机；1900年，美国的比尔设计了双刀盘铣削直齿锥齿轮的机床。 由于汽车工业的需要，1905年在美国制造出带有两把刨刀的直齿锥齿轮刨齿机，又于1913年制成弧齿锥齿轮铣齿机；1923年，出现了准渐开线齿锥齿轮铣齿机；30年代研制成能把直齿锥齿轮一次拉削成形的拉齿机，主要用于汽车差动齿轮的制造。 40年代，为适应航空工业的需要，发展了弧齿锥齿轮磨齿机。1944年，瑞士厄利康公司制成延长外摆线齿锥齿轮铣齿机；从50年代起，又发展了用双刀体组合式端面铣刀盘，加工延长外摆线齿锥齿轮的铣齿机。 齿轮加工机床主要分为圆柱齿轮加工机床和锥齿轮加工机床两大类。圆柱齿轮加工机床主要用于加工各种圆柱齿轮、齿条、蜗轮。常用的有滚齿机，插齿机、铣齿机、剃齿机等。

齿轮范成法加工原理

齿轮范成法加工原理 ?本文介绍齿轮范成法加工原理 范成法: 是利用一对齿轮作无侧隙啮合传动时，两轮齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的方法。它又称为包络法、展成法，是目前齿轮加工中最常用的一种切削加工方法。那么，它的基本原理是什么? 一对齿轮作无侧隙啮合传动时，共存在四个基本因素：两个几何因素(两轮的渐开线齿廓);两个运动因素(两轮的角速度和)。在这四个因素中，只要给定其中任何三个因素，就能获得第四个因素。 一对齿轮啮合传动时，给定的是哪三个因素?获得的第四个因素是什么? 齿轮刀具加工齿轮时，是已知两个运动因素(的关系运动)和一个几何因素(刀具的齿廓)，通过包络，得到第四个因素---轮坯上的齿廓。

1、齿轮插刀插齿 齿轮插刀是一个齿数为zc的具有刀刃的外齿轮，用它可加工出模数、压力角与插刀相同而齿数为z 的齿轮。在切削过程中, 齿轮插刀与轮坯之间的相对运动有以下四个： 1)范成运动:相当于一对齿轮的啮合运动，为加工 出所需齿数z，齿轮插刀与轮坯必须以 定传动比 转动，这是加工齿轮的主运动。 2)切削运动:为了将齿槽部分的材料切去，齿轮插 刀需要沿轮坯轴线方向作往复运动。 3)进给运动:为了切出轮齿的高度，齿轮插刀需要 向着轮坯方向移动。 4)让刀运动:为避免齿轮插刀向上运动时，擦伤已 形成的齿面，轮坯需要沿径向作微量 运动，在齿轮插刀向下切削到轮坯前 又恢复到原来的位置。

优点：用同一把刀具可加工出m、均相同而齿数不同的所有齿轮。不仅可加工外齿轮还可以插齿加工内齿轮。 2、齿条插刀插齿 齿条插刀切削齿轮时，齿轮插刀与轮坯之间的相对运动也有四个： 范成运动: 相当于齿轮与齿条的啮合运动，为 加工出所需齿数z，齿条插刀的移动 速度与轮坯转动的角速度间的关 系应为： 切削运动、进给运动和让刀运动均与齿轮插刀插齿的相应运动相同。 优点：由于齿条插刀的齿廓为直线，所以，刀具制造精度较高。 共同的缺点：用以上两种齿轮刀具加工齿轮，它们的切削运动都是不连续的，生产率不高，因此在目前生产中广泛采用齿轮滚刀来加工齿轮。 3、齿轮滚刀切齿

范成法加工齿轮

一、范成法生成齿廓的原理 范成法加工齿轮是利用一对齿轮互相啮合时，其齿廓互为包络线的原理加工齿轮的一 种方法。在用范成法加工齿轮时，齿条刀作切削运动，同时又和轮坯作范成运动，相当于齿 条和齿轮的啮合运动。整个加工过程，齿轮轮坯的节圆与齿条刀的节线相切，并始终作纯滚 动，即齿条刀节线在齿轮节圆上滚过的长度等于齿轮节圆上被滚过的圆弧长度，齿条刀直线 齿廓的运动轨迹形成的包络线即为齿轮齿廓。根据相对运动原理，我们可以假设齿轮固定不 动，那么范成运动就可以看成是齿条刀以一定角速度ω绕齿轮圆心O 的转动和以一定速度V 沿其节线方向的移动的合成。由此，我们想到用Pro/E 中的阵列等命令来模拟范成法创建齿 轮齿廓。 二、用Pro/E 模拟范成法创建渐开线齿廓的步骤 1、 点击Pro/E 界面中的拉伸按钮 ，在草绘中用命令绘制齿轮的分度圆，其半 径为R 。 2、点击基准轴创建按钮 ，经过第1步建立的圆柱面创建基准轴。 3、点击草绘工具按钮，绘制一个与被加工齿轮相同模数和压力角的标准齿条刀。要求齿条刀分度圆与齿轮的分度线相切，如图1所示。 图1 4、点击拉伸按钮 ，再点击去除材料按钮，选用第3步所建立的齿条截面来去 除材料。 5、将第3步和第4步建立的特征成组。 6、选择第5步建立的组，点击复制按钮，再点击选择性粘贴按钮，勾选“对 副本应用移动/旋转变换(A)”，确定后点击变换，再在移动列表中创建一个旋转和一个移动。 旋转的参考选用第2步建立轴，值为θ（单位为弧度）。移动的参考选用第3步建立的齿条 的最上一段（图2中的粗线部分），其移动的值为R*θ。 图2 7、选择第6步建立的移动复制特征，点击阵列按钮，再点击尺寸，在方向1栏中

齿轮范成原理 - 机械设计

实验5 齿轮范成原理实验 在工程中，齿轮齿廓的制造方法很多。其中以用范成法制造最为普遍，因此，有必要对这种方法的基本原理和形成过程加以研究。 一、实验目的 1. 掌握用范成法制造渐开线齿轮的基本原理。 2. 了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法。 3. 分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。 二、设备和工具 齿轮范成仪、圆规、三角板、剪刀、圆珠笔。 齿轮范成仪所用的模型为齿条插刀，齿轮范成仪仪器结构如图5-1所示：半圆盘1、绕其固定的轴心0转动，在圆盘的周缘刻有凹槽，凹槽内绕有钢丝2、钢丝绕在凹槽内以后，其中心线形成的园应等于被加工齿轮的分度园。两根钢丝分别固定在半圆盘及拖板侧面的a 、b 、c 、d 处。纵拖板3可在机架4上沿水平方向左右移动，同时钢丝2带动半圆盘相应地向左或右转动，形成齿条和齿轮的啮合运动。在横拖板5上装有齿条刀具6，转动螺杆8可使相对横拖板5沿垂直方向移动，从而可调节刀具中线至轮坯中心的距离。 1— 半圆盘 2—钢丝 3—纵拖板 4—机架 5—横拖板 6—齿条刀具 7—压环 8—螺杆 图5-1 齿轮范成仪 三、实验原理 范成法是利用一对齿轮互相啮合时共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的，加工时，其中一轮为刀具，另一轮为齿坯，它们仍保持固定的角速比传动，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样；同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动，这样所制作的齿轮的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。若用渐开线作为刀具齿廓，则其包络线亦为渐开线。由于在实际加工时看不到各个位置形成的包络线的过程，故通过齿轮范成仪来实现轮坯于刀具之间的传动过程，并用笔将加工齿轮工程中，刀具刀刃的各个位置绘制在纸上，这样我们就能清楚地观察到齿轮范成的过程。 在切制标准齿轮时，将刀具中线调节至与被加工齿轮分度园相切的位置（或者使刀具的齿顶与齿轮的齿根相切）；当切制变位齿轮时，应重新调整刀具中线的位置，使刀具中线与齿轮的分度园之间的距离为变位量xm 的值，这样切出的齿轮就是变位齿轮。齿条插刀的参数为：压力角 α＝20°，模数m ＝25mm ，则加工齿轮的齿数为z ＝ 25 200＝8，而加工齿轮时，当h * a ＝1 α＝20°，避免根切的最小齿数为，z m in ＝17，变位系数x 应满足如下关系：x ≥h * a min min z z z -=17 8 171－?=0.53,则xm ≥13.25mm 。齿条的径向移动距1 3 2 4 6 5 7 b

齿轮轴加工工艺

重庆电子工程职业学院机械加工工艺与装备课程设计任务书题目:齿轮轴零件加工工艺规程设计所属系部：机电系 专业班级：数控编程1302班 学生姓名：廖浩 指导教师：陈科 2014年12月8日

机械加工工艺与装备课程设计任务书设计者：廖浩班级学号：数控1302班所在系部：机电学院题目：齿轮轴零件机械加工工艺规程设计 任务内容 1绘制齿轮轴零件的二维及三维图形并完整地标注尺寸2张 2齿轮轴零件毛坯-零件合图1张 3齿轮轴零件机械加工工艺规程卡片1张 4齿轮轴零件机械加工工序卡1套 5课程设计说明书1份 技术参数和撰写要求 齿轮轴零件图样附后，技术要求：齿轮轴数量5件，毛坯：锻件；材料为：45钢。（1）φ18外圆的径向圆跳动不大于0.01:；φ15外圆、φ31.5外圆（齿轮分度圆）与φ18外圆同轴度误差分别不超过0.03和0.05。（2)Φ18和φ15外圆的尺寸精度要求较高，且其表面粗糙度为Ra1.6μm。 设计说明书撰写要求：说明书重点要对加工工艺方案进行论证和分析，充分表达在制定过程中考虑各种问题的出发点和最后选择的依据以及有关的计算和说明。具体应有以下几部分内容：目录、设计任务书、零件的分析、工艺路线的制定、加工余量的确定与工序尺寸计算、切削用量与工时定额的确定、指定夹具的定位等的简单说明、附参考书和参考资料目录。 技术手册参考资料

【金属机械加工工艺人员手册】上海科学技术出版社 指导教师签字：陈科2014年12月19日 机电学院 机械加工工艺与装备课程设计 题目：齿轮轴零件机械加工工艺规程 设计 指导书

机电学院机械工程系编制 2014年12月9日一、设计目的 机械加工工艺与装备课程设计是机械类专业教学过程中极为关键的环节。该教学环节的实施，应使学生在机械制图、机械制造工艺、夹具设计等方面进行一次较为全面的系统性训练，使学生掌握各种机床装备应用的基本技能，加强对机械制造技术的认识，熟悉机械零件从毛坯到成品的生产过程，具备在生产第一线从事机械加工技术的中等应用型人才的能力。 二、考核内容与要求 考核内容包括下述部分。 1.编制零件机械加工工艺规程 （1）分析零件三维立体结构，进行工艺分析、确定生产类型。 （2）选择毛坯并确定其总余量，绘制零件-毛坯综合图。 （3）拟定机械加工工艺规程。 （4）计算和填写机械加工工艺卡片。 2.绘制机械加工工序简图 3.选择机床工艺装备 4.填写机械加工工艺卡片 5.撰写机械加工工艺及装备课程设计说明书 6.答辩 三、设计步骤 学生从工艺方法上分析零件，画零件图对进行工艺分析零件包括以下几个内容：1.分析零件图样，明确零件结构形状，计算绘制零件图

渐开线齿轮的加工原理

课题渐开线齿轮的加工原理课型新授 授课日期授课 时数 总课 时数 教具 使用 课件 教学目标①了解齿轮的加工原理，掌握根切现象和最少齿数。②知道分度圆弦齿厚和 分度圆公法线长度的测量方法。 教学重点和难点重点：①了解齿轮的加工原理、最少齿数②分度圆公法线长度的测量方法。难点：①了解齿轮的加工原理 学情 分析 这节课内容比较重要，同学上课要认真听讲，概念要加强记忆 板书设计一、齿轮加工原理 二、根切现象 三、公法线长度和分度圆弦齿厚 教学后记

第1页 课前提问:1、标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算公式？ 2、直齿圆柱齿轮传动形式有哪些？ 新授： 一．齿轮加工原理 齿轮的加工方法很多，如铸造、热轧、冲压、模锻及切削加工等。现介绍常用的两种切削加工原理。 方法 比较项目仿形法范成法 原理成形铣刀加工齿轮的啮合原理所用机器普通铣床专用插齿、滚齿和磨齿机床 加工特点逐齿切削的，且不连续，所 以精度差，效率低 加工是连续的，精度和效率 较高， 应用场合仅适用于单件生产和精度 要求不高的齿轮加工 批量和精度要求较高的场 合 二．根切现象 1、根切现象 成法加工渐开线标准齿轮时，如被切齿轮的齿数过少，刀具顶线就会超过啮合线 与被切齿轮基圆的切点N 1 ，刀刃将轮齿根部的渐开线齿廓切去，这种现象称为根切现象。 根切后轮齿弯曲强度降低，重合度减小，对传动很不利，因此应当避免根切。 2、最少齿数 成法加工渐开线齿轮时，是否产生根切取决于被切齿轮的齿数多少。我们把不产生根切现象的极限齿数称为最少齿数。

第2页用标准齿条刀具切制标准渐开线齿轮而不发生根切，被切齿轮的最少齿数为： Z min ＝2h a ／sin2α 当α＝20°, ha＝1时, Z min ＝17； 当α＝20°, ha＝0.8时, Z min ＝14。 三．公法线长度和分度圆弦齿厚 齿轮在加工和检验中，常用测量公法线长度和分度圆弦齿厚的方法来保证齿轮的精度。 １．公法线长度 如图11－15所示，当检验直齿轮时，公法线千分尺的两卡脚跨过Ｋ个齿，两卡脚与齿廓相切于a、b两点，两切点间的距离ab称为公法线（即基圆切线）长度，用Ｗ表示。当α＝20 °时，标准直齿圆柱齿轮的公法线长度为： W＝m[2.9521(K－0.5)＋0.014 Z] 式中，m为模数；Z为齿数；K为跨齿数，按下式计算K＝Z/9＋0.5，当计算所得K不是整数时，可四舍五入圆整为整数。此外，W、K?也可从机械设计手册中直接查表得出。 ２．分度圆弦齿厚 如图11－16所示，用齿轮游标卡尺测量时，以分度圆齿高h a 为基准来测量分度圆弦 齿厚S。标准直齿轮的S、h a 计算公式为： 图11－15 公法线长度图11－16 分度

传动齿轮轴的加工工艺设计说明书

摘要 齿轮轴零件的主要作用是支撑回转零件、实现回转运动并传递转矩和动力。齿轮轴具备传动效率高、结构紧凑和使用寿命长等一系列优点，是通用机械特别是工程机械传动中的重要零件之一。齿轮轴加工材料、热处理方式、机械加工工艺过程的优化，将对提高齿轮轴的加工质量及寿命有着重要借鉴意义。 本设计首先分析了齿轮轴零件的作用和零件的材料，之后把加工传动齿轮轴所用的材料和生产类型确定下来。然后确定毛坯的种类，绘制铸件零件图。接下来设计零件的加工工艺性，包括零件表面的加工方法及热处理方法等。最后进行工艺规程设计，选定加工所用的机床，刀具，夹具等。齿轮轴零件的机械综合性能要求较高，一般选择锻件作为毛坯。合理安排工艺路线，划分加工阶段对保证零件加工质量至关重要. 关键词: 齿轮轴；工艺分析；工艺规程设计

Abstract The main function of the gear shaft is to support rotating parts, achieve rotary mo tion and transfer torque and power. Gear shaft has a series of advantages, such as high transmission efficiency, compact structure, long service life and so on. It is one of the important parts in the general machinery, particularly the engineering machinery tran smission. The optimization of the gear shaft’s machining materials, thermal treatment method and machining process will have great significance on the machining quality of the gear shaft and the service life. The first design of the gear shaft parts and parts of the material, then fix the processing gear shaft of the materials used and the type of production. And then determine the blank type, drawing casting parts diagram. The processing of the next design of parts, including the components surface processing method and heat treatment method. Finally, technological process design ,selection of the machine tool, cutting tool, fixture etc…Comprehensive mechanical performance requirements higher gear shaft parts, as general forging blank. Reasonable arrangements for the process, dividing the processing stage is very important to ensure the machining quality of parts. Keywords gear shaft; process analysis; process planning design

用改进和拓展后的范成法铣磨凸凹非球面的原理和精度分析

www https://www.wendangku.net/doc/f2877674.html, 中国光学期刊网:用改进和拓展后的范成法铣磨凸凹非球面的原理和精度分析 高必烈 (中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所，江苏南京210042)1引言 用靠模方法铣磨非球面面型，精度和速度都很差。传统的范成法虽然铣磨效率高、速度快，但只能铣磨出球面，而不能铣磨出非球面。本文提出了一种改进和拓展了的范成法。基于范成法的原理，借助于现代计算机控制的高精度数控技术，就可以快速、高效、高精度地铣磨出非球面的面型。 2传统铣磨大口径非球面的方法及优缺点 传统的铣磨方法是利用金刚石的平行砂轮和靠模样板铣磨非球面，金刚石砂轮的端面可以是平的，也可以是圆弧的，靠模上端面安装一个滚轮，滚轮下安装平行砂轮部套。 此时该部套的Z 方向位置由滚轮随其在靠模上的升降而确定，该部套X 方向的运动是通过横梁上的丝杆来带动。由于砂轮与玻璃采用点接触，因而与范成法利用一个圆环面铣削相比效率要低得多。由于拖挂了一套东西， 砂轮与玻璃的接触点和滚轮与靠模的接触点在X 方向有一个偏差距离ΔL ，这在安装靠模时可以事先预置。因为即使平行砂轮的端面是平的，在使用了很短的时间后，其侧面也会变成圆弧，而圆弧在铣磨凸凹面时，实际上是使用圆弧的不同部位，这样无论是X 方向还是Z 方向都会产生偏差。再考虑到靠模的安装误差等， 铣磨出来的玻璃面形偏离标准非球面的误差会更大，严重的时候达到1mm 左右。如果将靠模换成计算机控制，仍然用平行砂轮，上述的两个缺点（速度和精度）仍然存在。虽然可以修正圆弧不同部位的铣磨效应,但效率问题仍然无法解决。 3经典的范成法 范成法的原理是用一个球冠（碗状砂轮的端面）， 去斜截被加工面。在旋转的过程中，许多个斜截面的包络面就是所要开的球面。利用碗状砂轮端面成型球面的方法叫范成法。它的最大优点就是用一个环面，而不是一个点去铣磨，因而效率要高得多，其计算公式为 sin α=ρ/(R ±r )或α=arcsin ρ/(R ±r ),（1） 式中α为磨轮轴线倾角，2ρ为磨轮中径，一般取工件直径的70%左右， R 为被加工工件的曲率半径，r 为磨轮端部刃口圆弦半径。式中凸面取“+”号，凹面取“-”号。 图1所示是铣磨的包络线形状图和用范成法铣磨凸凹球面的原理图。经典范成法只能加工出最大直径为砂轮直径1倍的工件，而且只能铣磨出凸、凹球面。如何用小砂轮加工出更大尺寸的球面，如何用范成法加工出非球面，以及进一步用小砂轮铣磨出更大尺寸的非球面，是粗磨光学加工所面临的问题。 4用范成法和精密数控机床铣磨大尺寸凸、 凹球面和凹非球面 由于机床的制造精度和数控技术的提高，采用范成法，用较小的碗状砂轮去开大尺寸工件的球面便成为可能。如图2所示，只要砂轮的倾斜轴G 点始终运动在以所开球面的球心为圆心的圆弧上，倾斜轴线GA 的延长线始终过所开球面的球心，则所开出来的就是一个球面。因此就要求G 点的位置在XZ 平面内能精确地移动，砂轮的倾斜轴线GA 可以精确地偏转，砂轮的半中径ρ相对于球心的半张角α始终保持不变。此时可以精确地计算出砂轮磨头的倾斜轴G 点的XZ 坐标和倾斜轴GA 的倾斜角β，同时还要通过机械和电控使砂轮磨头精确地运动到位。 潘君骅院士在20世纪80年代用逐次逼近和运 中图分类号：TB133 doi:10.3788/LOP20094612.0023 23