众所周知,变速箱齿轮的工况比较恶劣,经常在高转速、高负荷情况下工作,所承载的转速和负荷又是在不断变化的,所以齿轮易损坏。齿面磨损、疲劳点蚀与拉伤是齿轮损伤原因之一。变速器齿轮的齿面既有滚动摩擦,又有滑动摩擦,而且经常处于高转速,大负荷及频繁换挡,齿面承受冲击力和交变载荷,所以不可避免地产生磨损与疲劳点蚀。当润滑油不足或油质较差,磨料进入齿间,润滑油中有腐蚀性物质时,都将加速齿面磨损,并易产生拉伤及疲劳。变速器有关零件加工质量差或变形,使用操作不当等都将造成齿轮的早期损伤。所以,要从变速箱油品和齿轮加工质量方面避免齿面磨损,点蚀和拉伤。直齿圆柱齿轮齿轮齿长方向线与齿轮轴线平行。四川减速箱齿轮轴
我们常见的齿轮是直齿轮,但变速箱里用的齿轮大多是斜齿轮。它们各有什么优缺点呢?直齿齿轮及传动的优点就是制造简单、装配容易、可实现不用同步器直接啮合,轴端安装可直接采用深沟球轴承,基本无轴向力。缺点是直齿齿轮传动平稳性差,易产生冲击、震动和噪音。因此不适合高速和重载的场合。另外,斜齿齿轮及传动的优点:斜齿轮啮合是逐步进行的,齿的重合度大(有效的啮合齿多),载荷不是突然加上或卸掉的,所以传动平稳、噪音小、使用寿命长,广泛应用于高速重载场合。缺点是制造时稍复杂,工作时有很大轴向力,对轴承不利。所以汽车变速箱中一档和倒档就是因为不长时间工作而且转速不高,所以使用的就是直齿轮(这也是出于经济性及结构紧凑性考虑的)。而其它档位及后桥因为是高速运转对平稳性要求高,所以使用斜齿轮,为了减小轴向力影响采取了轮齿旋向抵消及采用修型齿轮的制造工艺,让齿型带锥度来减小轴承的承载力从而保持平稳运行。可见,虽然斜齿轮的制造工艺和制造成本不占优势,但为了保证变速箱的性能,还是采用了斜齿轮。徐州高精度齿轮轴齿轮轴表面还应具有一定的硬度和耐磨性。
轮齿的裂纹与断裂是齿轮磨损的另外一个主要原因。轮齿断裂是由于工作应力大于轮齿的断裂应力,或有裂纹的轮齿其应力强度因子大于轮齿断裂韧性所致。工作应力增大的常见原因是:机械长期超负荷工作或因操作不当、齿面磨损、齿轮与花键轴配合松旷等产生冲击载荷或因轮齿形位误差过大、箱体形位误差过大,齿轮轴变形等,使齿面啮合性能变坏,局部应力增高。轮齿承载能力低,一是锻造时有细微裂纹、夹层等;二是齿根存在着隐伤产生较大的应力集中。断齿多发生在根部。所以应该从减少工作应力的角度防止轮齿断裂。
合理考虑磨削余量的另外一种形式是在齿轮的2齿面保留有均匀的留磨余量。并且,在进行滚齿的时候,齿轮根位置具有一定的挖根量,而齿轮的根部不留有磨削余量。这种方法的优点在于:因为在齿轮的根部位置具有一定的挖根量,这使得砂轮在进行磨削的时候,其外圆具有足够的让刀空间,为此大幅减少了砂轮外径的脱粒量。采用这种磨齿方式可以大幅提高砂轮的使用寿命。研究表明,这种方法较上一种方法可种提高砂轮 10%-15%的寿命。总体来看,这种余量保持方式更加可取。转轴,工作时既承受弯矩又承受扭矩,是机械中相对常见的轴,如各种减速器中的轴等。
在机加工前的齿轮毛坯热处理很重要。通常有调质处理、普通正火、等温正火、锻造余热等温正火等手段。普通正火处理会造成不同零件或同一零件不同部位的组织、硬度出现较大差别,会降低加工性能和加剧热处理变形,进而影响齿轮精度等级和使用性能。齿轮毛坯终锻温度一般在900℃左右,毛坯仍处在奥氏体阶段,其晶粒会比重新加热明显粗大,而粗大晶粒具有遗传性且转变P+F过程滞后,容易出现贝氏体或断离珠光体,使得加工性变差。等温正火即将毛坯完全加热到Ac3线以上的适当温度得到均匀的奥氏体后,通过速冷方式将毛坯冷至奥氏体等温转变图“鼻尖”温度左右在低温炉中进行等温转变,出炉后再空冷到室温的工艺过程。生产中要根据毛坯材质、尺寸因素来合理选择和控制等温前的冷却速度、等温温度和等温时间这三个工艺参数,使毛坯在相 对恒定的温度下完成组织转变,以此来获得均匀的显微组织和合适的硬度,即硬度在160HB~197HB,金相组织为均匀的F+P。等温正火工艺的特点是正火质量稳定,热处理变形小,适合大批量生产。合适毛坯的硬度和均匀组织能保证刀具切削效率。绪声动力的制造团队对热处理方面有丰富经验。螺旋齿轮大、小齿轮转动方向可以相同,也可以相反。金华齿轮轴仿真
斜齿圆柱齿轮啮合传动较直齿圆柱齿轮传动平稳,传递的力较大。四川减速箱齿轮轴
强力抛丸也是一种齿轮表面处理工艺。所谓强化喷丸就是将钢丸高速射出,通过连续打击后使齿面或齿根部形成一定深度的残余压应力的加工方法。它具有适应性广、工艺简单、生产效率高、强化效果明显的特点,这种残余压应力能够抵消部分外部载荷的拉应力,抑制微裂纹在齿轮承受接触应力时再次扩展,有效地消除设计及工艺过程造成的应力集中的影响,也能部分消除渗碳淬火过程中产生的晶间氧化物造成的影响。因此,强化喷丸可以有效提高轮齿的抗接触疲劳强度和抗弯曲疲劳强度。资料表明,齿轮渗碳淬火后表面呈压应力分布状态,通过强化喷丸会进一步增加零件表面的压应力,也就是进一步增加零件表面的接触疲劳强度。强力抛丸工艺中抛丸的材质,直径的选择等都非常重要。四川减速箱齿轮轴
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