國際上潭拖,動力傳動齒輪裝置正沿著小型化芋总、高速化、標準化方向發(fā)展.特殊齒輪的應(yīng)用崖叫、行星齒輪裝置的發(fā)展黄锤、低振動、低噪聲齒輪裝置的研制是齒輪設(shè)計方面的一些特點.為達到齒輪裝置小型化目的,可以提高現(xiàn)有漸開線齒輪的承載推力。各國普遍采用硬齒面技術(shù)慢沉,提高硬度以縮小裝置的尺寸;也可應(yīng)用以圓弧齒輪為代表的特殊齒形滥氏。英法合作研制的艦載直升飛機主傳動系統(tǒng)采用圓弧齒輪后备洽,使減速器高度大為降低。隨著船舶動力由中速柴油機代替的趨勢妈踊,在大型船上采用大功率行星齒輪裝置確有成效了嚎;現(xiàn)在冶金、礦山廊营、水泥一軋機等大型傳動裝置中歪泳,行星齒輪以其體積小、同軸性好露筒、效率高的優(yōu)點而應(yīng)用愈來愈多夹囚。
由于機械設(shè)備向大型化發(fā)展,齒輪的工作參數(shù)提高了邀窃。如高速齒輪的傳遞功率為1000-30000kw。齒輪圓周速度為20~200m/s(1200-12000r/min)假哎,設(shè)計工作壽命為5X104-10X104小時瞬捕;軋鋼機齒輪的圓周速度已由每秒幾米提高到20m/s,甚至30~50m/s舵抹。傳遞扭炬達l00~200t.m,要求使用壽命在20~30年以上肪虎。這些齒輪的精度等級一般在3~8級。并對平穩(wěn)性與噪聲有較高的要求惧蛹。對于高速齒輪(包括透平機械齒輪)蚣狠。在圓周速度超過100m/s時由于運轉(zhuǎn)中的熱效應(yīng)要求在設(shè)計始對產(chǎn)生的熱變形進行修正,使齒輪在工作時達到一個正常的嚙合狀態(tài)弥败。特別對于高速重載齒輪号蒙。更要加以考慮。其次渣先,對于低速重載齒輪如軋鋼機齒輪物坝,由于采用硬齒面齒輪后,其齒面負荷系數(shù)增加而引起的整個齒輪裝置系統(tǒng)的彈性變形變得突出了赫淋,所以有時也要對反映到齒面的彈性變形進行修正妖职。這種對齒輪輪齒修形的技術(shù)是目前大功率、高速期庆、重載齒輪制造的一個重要趨勢歇懂。在齒輪制造技術(shù)方面.重點是進行硬齒面加工瓷忙,尤其是大型硬齒面齒輪的切切與熱處理工藝的發(fā)展,如超硬切齒晃尖、滾內(nèi)齒泵网、成形磨齒、大模數(shù)齒輪珩齒柬泽、彈性砂輪拋光慎菲、輪齒修形、以及深層沙碳等新工藝正在生產(chǎn)上不斷地試驗與應(yīng)用锨并。
齒輪制造工藝的發(fā)展很大程度上表現(xiàn)在精度等級與生產(chǎn)效率的提高.自七十年代以來各種齒輪的制造精度露该,普遍提高一級左右.有的甚至2~3級.一般低速齒輪精度由過去的8~9級提高到7~8級。機床齒輪由6~8級提高到4~6級.軋機齒輪由7~8級提高到5~6級第煮。
對于模數(shù)不大的中小規(guī)格齒輪解幼,由于高性能滾齒機的開發(fā),加上刀具材料的改善包警,滾齒效率有了顯著提高撵摆。采用多頭滾刀,在大進給且條件下害晦,可達到的切削速度為90m/s特铝。如用超硬滾刀加工模數(shù)3左右的調(diào)質(zhì)鋼齒輪,切削過度可達200m/s.提高插齒效率壹瘟,要受到插齒機刀具往復運動機構(gòu)的限制鲫剿。最近在開發(fā)采用刀具卸載,使用靜壓軸承宽剪,增強刀架與立柱剛性等新結(jié)構(gòu)后锭鸣,效率有明顯提高。新型插齒機的沖程數(shù)可達到2000次/分葵张。
由于硬齒面齒輪廣泛應(yīng)用局限,以及高速、高性能要求的齒輪日益增多哀擒,因此要求磨齒加工棵辟,在效率和質(zhì)量上都要提高。一般來說讳董。展成法磨齒用得較普遍.而成形法磨齒則少.MAAG磨齒法捕诲,雖然磨齒精度高,但效率低卿怀。不適合重磨削卿裙。而Niles與Hofler公司生產(chǎn)的單砂輪磨齒機剛性好精度可靠,適合于大進給量加工镣凯,效率高外卷。近年來砍的,為提高效率也在改進磨制方法,如減少磨削次數(shù)莺治,壓縮展成長度廓鞠,縮短尾削沖程;為此MAAG公司提出的"K"一磨削法與Niles公司提出的"雙面磨削法"都提高了實際磨削效率谣旁。目前對于成批磨削中床佳、小用數(shù)齒輪,傾向于采用蝸桿砂輪磨齒機榄审,磨削效率很高砌们,對于磨削大模數(shù)齒輪,除可應(yīng)用能重磨削的單砂輪磨齒外搁进,采用成形圖削方法浪感。也是一種高效磨削的有效途徑。
此外饼问,還有一些新的工藝方法影兽,如美國格利森公司研制的G-TRACNo765型軌道式切齒機,每小時能加工88個齒輪莱革,比普通滾齒機提高3~4倍掂篷。雙刀盤高效切齒工藝.切削速度可達137m/s,粗揣洁、精加工一個m=1.5mm鳖弱、外徑24.43mm、齒寬19mm的斜齒輪蚊来,只需6秒鐘,其效率為該齒的5~10倍.美國密芝根工具公司的多刀頭插齒汗歧,效率比普通插齒提高5~10倍逢君,汽車行業(yè)齒輪冷成型工藝,冷擠惶嗓、熱軋等少無切削工藝也不斷獲得新的發(fā)展蒲妹。
關(guān)于齒輪材料與熱處理.隨著便自面齒輪的發(fā)展,也逐漸受到人們的重視尸粒。
齒輪用鋼的發(fā)展趨勢块透;一是含Cr,Ni事矾,Mo的低合金鋼巍碍;二是硼鋼;三是碳氮共滲用鋼甥材;四是易切削鋼盯另。由于我國缺乏Ni性含、Cr,常用20CrMnTi滲碳鋼或用含硼加稀土鋼鸳惯。重型機械常用18CrMnNiMo滲碳鋼或中碳合金鋼商蕴。機床行業(yè)食用40Cr,38CrMoAl等鋼以及高速齒輪用25Cr2MoV鋼進行氮化芝发。
齒輪熱處理工藝一般有碳滲(或碳氮共滲)绪商、氮化、感應(yīng)淬火辅鲸、調(diào)質(zhì)等四類.當前總的趨勢是提高齒面硬度格郁,滲碳淬火齒輪的承載能力可比調(diào)質(zhì)齒輪提高2~3倍,表111#出用不同加工方法制造的齒輪.其中心距瓢湃、重量理张、安全系數(shù)的對比。
滲碳淬火齒輪可以獲得高的表面硬度绵患、耐磨性拔馆、韌性和抗沖擊性能,能提供高的抗點蝕图瘾、抗疲勞性能勇剃。心部和滲碳層的性能主要取決于選用何種熱處理工藝,如將齒輪調(diào)質(zhì)處理到360HB時赏晃,其齒面接觸疲勞極限應(yīng)力ph.-750N/mm2好佃,如表面淬火到HRC56-60-時,pJ1500N/mm2,如表面滲碳到同樣硬度時yi.-1200N/mm2施司,對于調(diào)質(zhì)齒輪.由于齒輪刀具材料的改進.已將小齒輪的齒面硬度提高到360HB,大齒輪提高到280HB以上毫胎。
齒輪滲碳大多數(shù)采用氣體滲碳法。常用丙烷氣發(fā)生爐生成氣體衍周,送入滲碳爐進行茄焊,也有用液注式滲碳爐,使有機液體在爐內(nèi)氣化進行滲碳.這種方法占地少窍绸,原料與處理費用低:爐子不穩(wěn)定工作時間也短茵冗,有利于節(jié)約能源和成本.最近發(fā)展的真空離滲碳法,尤其對于深層滲碳要求的齒輪叮姑,可進一步縮短時間唉地,減少變形。
電子計算機在各工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用传透;促進了各項技術(shù)的發(fā)展.同樣耘沼,在齒輪的設(shè)計、計算方面進展也很快,人們利用計算機能對各種可能的設(shè)計方實進行計算耕拷、分析和比較讼昆,并通過優(yōu)選,取得較為理想的結(jié)果.例如在分析齒面接觸區(qū)骚烧,求嚙合線與相對速度夾角中浸赫,對彈流潤滑計算以及幾何參數(shù)計算等方面編制了程序。還有赃绊,在齒輪修形計算與齒輪承載能力計算方面都編有程序.我國已編制了GB3480-83漸開線圓柱齒輪承載能力計算標準的程序軟件,供生產(chǎn)應(yīng)用.在齒輪加工方面既峡,可以利用計算機控制整個切齒過程.使制造質(zhì)量穩(wěn)定可靠.目前,國內(nèi)在研究應(yīng)用微機對弧齒錐齒輪的切齒調(diào)整卡進行計算碧查,可對加工偏差及時調(diào)整.使齒面接觸達到比較理想的位置运敢,并大大提高了工效。此外舅尸,根據(jù)數(shù)控原理斯身,應(yīng)用微機對環(huán)面蝸桿螺旋齒面進行拋物線修形,已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)得鸳。雖然這方面的工作在國內(nèi)還處于起步階段遍考,但它對提高齒輪制造質(zhì)量和技術(shù)水平具有重要意義。