机械传动齿轮加工质量提升措施研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 06 日 作者简介：李贵庭（1985），男，汉族，江西吉安人，本科，赣州合盛传动系统有限公司，研究方向为齿轮加工。-29-机械传动齿轮加工质量提升措施研究 李贵庭 赣州合盛传动系统有限公司，江西 赣州 341000 摘要：摘要：机械传动齿轮加工对于精度要求较高，为了确保机械传动齿轮的加工品质，在加工过程中，相关人员需要采用特殊处理工艺来确保整体性格。随着我国制造业的不断发展，机械加工的技术社保也在不断突破，给高性能的机械传动齿轮的加工提供更多的有利条件。但是，在机械传动齿轮加工的过程中，仍然有一些突出的问题，这对于制造行业的发展提出了更多的挑战和要求。现阶段，为了提升机械传动齿轮加工的精度，制造企业需要对加工技术和设备进行优化和创新，不断改进加工方法，确保机械传动齿轮加工质量和效率。本文首先针对机械传动齿轮的特效进行分析，然后探讨机械传动齿轮加工存在的问题，最后提出机械传动齿轮加工的优化方法，旨在改善机械传动齿轮的加工质量。关键词：关键词：机械传动齿轮；加工质量；提升方法 中图分类号：中图分类号：TH16 随着我国经济发展进入到转型时期，制造行业作为我国的支柱性产业，其发展也迈入到新阶段。但是，国内的机床行业的生产工艺还比较落后，在齿轮加工方面仍然还是采用传统的手工加工方式，导致齿轮加工的产品质量不稳定，对制造企业的整体经济效益产生了很大的冲击1。在科学技术不断地进步下，机械传动齿轮的结构形式和工作原理也变得更加复杂，不仅在机械齿轮刚度和强度做了更多的改进，而且对机械齿轮精度和可靠性提出了更高的。在这种情况下，机械传动齿轮加工需要不断提升质量。其核心是在于提高加工精度，才能有效降低机械传动齿轮的运营成本，提高制造业的经济效益。1 机械传动齿轮的基本原理 1.1 机械传动齿轮的特性 齿轮传动是机械传动中一种常见的运转方式，在这个过程中，它是利用两个或多个齿轮的啮合来实现动力传递和运动转换，其目的是通过将较大齿轮的转速降低到较小齿轮的转速，最终达到减速的目的。因此，在机械传动齿轮转动中，齿数越多、轮齿越细长的减速性能会更强。齿轮传动需要精确地啮合作为前提条件，这对于齿轮材料质量的质量选择有更高的要求，并且还要确保加工过程中高精度，这样才能确保可靠性高。与链传动的质量对比来看，齿轮传动在制造中提高运作效率，但是也会存着相当程度上的磨损，增加齿轮损耗。另外，齿轮的结构设计和材料选择是影响齿轮传动的刚度和稳定性的重要环节2。具体来说，机械传动齿轮可以采用大直径、小模数的模型来设计。当一对齿轮相互接触时，它们之间会形成一种自我约束的力矩，令其维持相对的静态。这种自锁特性，在某些领域堪称关键（如自动变速器之例）。在特定场景中，齿轮传动得以承担逆向运转的使命。此种情况可通过调整轮轴方向或采用独特设计的齿轮来达成。1.2 机械传动齿轮的加工原理 齿轮通过齿轮间的啮合，将运动与转矩顺畅地传递至另一端,让旋转部件得以无缝衔接，使其同步运转。因此，了解齿轮加工原理，是洞察机械传动系统运转关键所在。在设计阶段，为了锻造一件精良的齿轮，企业须得选取适宜的钢材。常见的用料如钢材、铝合金属及钛合金等。这些材料的坚韧与耐磨程度各有差异，因此在构思阶段，工程师们需依据实际需求作出相应抉择。除此之外，金属制的齿轮，在硬度和刚度方面有所欠缺，必经高温历练，方能蜕变。比如，钢铁可通过固溶与调质两大工序予以塑造。齿轮的塑造需要考虑众多因素，譬如说，像齿轮的齿数、模数，以及压力角等。齿数，即齿轮上相邻两齿之间的间距，它对齿轮的转速与输出扭矩的规模至关重要3。此外，模数是源于齿轮基准圆直径的度量，中国科技期刊数据库 工业 A-30-其大小与齿轮的外径紧密相连，进而关乎其尺寸与重量。此外，压力角作为其中的角度，当齿轮的齿顶与齿根接触线相遇时，它便产生尖锐的角，而齿轮的运转效能深受其影响。在工艺锻造方面，加工齿轮的技术路径通常涵盖车削、铣削以及平面磨削等环节。在其中，车削工艺在众多方法中备塑造各式大小齿轮之能。此外，铣削技术多用于磨砺繁复曲线之齿轮，然而，平面磨削技艺能够对齿轮表层进行细腻的抛光和打磨。在组装环节，齿轮的装配与调整关乎整个机械运行的顺畅，是整个操作中最重要的程序。因此，技术人员须对齿轮进行加固处理，以保障其正常运转。同时，还需定期查验并养护齿轮，以确保其精度与寿命得以延续。2 机械传动齿轮加工存在的问题 2.1 齿形误差 受齿轮的齿数及模数等因素制约，齿轮在转动时未能紧密相接，因而产生缝隙。这种现象便会使齿轮的运转效能受损，噪音加剧等弊端随之而生。此外，在机械运转之际，齿轮之间不可避免地产生摩擦，倘若齿轮表层呈现不适宜的凹凸状，便会导致非对称的磨损之态产生。从而影响齿轮的精确性和稳定性4。此外，在高速运转过程中，齿轮的齿顶与齿根所承受的压力相对较大，且变动颇频,倘若没有足够的力度来承载，齿轮的根部于是面临弯曲变形的情况。同时，当齿轮的齿形失衡时，一个轮齿与另一个轮齿的触碰并不均匀，这也会造成齿轮的运转状态不稳定。2.2 径向跳动 在机械传动齿轮加工过程中，径向跳动问题牵涉到轴上安装的齿轮齿条或齿轮箱体等零件，在旋转之际呈现出不规律的动态轨迹及位置变动。当两个齿轮之间的啮合间隙过于紧密时，它们或许会彼此影响，进而引发互动中的阻碍与失衡，从而使得轮齿的径向颤动加剧。倘若齿轮轴线的中心与旋转中心偏离过多，如此一来，齿轮在旋转过程中便会失去平衡，进而产生径向震荡。这或许是生产过程中的失误、组装环节的错漏，又或是其他方面的原因所诱发。除此之外，在齿轮传动系统之中，或许存在着非线性要素，如同齿轮的几何形态与材质特性等，这些因素皆会波及齿轮运转，从而造成径向跳动的情形。况且，在齿轮传动系统中，失衡的力矩会使旋转中的齿轮产生倾斜，进而使得径向跳动幅度加剧。2.3 非对称齿距偏差 机械传动齿轮加工过程中会出现非对称齿距偏差现象。这种偏差现象源于相邻齿轮的中心间距不一致，致使轮齿相互咬合之际产生缝隙5。在齿轮制造过程中，机床精度与刀具磨损等因素制约着整个过程，如果齿轮的轮廓与尺寸会因此产生细微的变动，从而导致不对称齿距的失衡。此外，在齿轮热处理过程中，若温度调控失误或冷却速度过快，则可能导致处理效果不佳，会引发齿轮之畸变，进而改变它们的结构和大小。此外，在核算齿轮的齿数、模数等数据时，如果计算存在偏差，或者测量工具不尽准确，用可能引发非对称齿距误差的出现。2.4 不平衡载荷 在物体飞速转动之际，其质量会随速度提升而逐步加重；因此，旋转的齿轮也无法避免受到离心力的作用，这样的运转过程便会改变轮齿与轴之间的相对位置。此外，当齿轮开始转动时，惯性使其保持原有状态，并将其继续保持原有的转速与方向。然而，因齿轮的质量分布存在失衡，某些轮齿或会较其他轮齿更易遭受惯性力的冲击，这样无疑会造成轮齿消耗更严重，还会产生一定程度的阻力。当齿轮的结构设计或生产存在疏忽，又或者是因为润滑不足，导致摩擦力过大，这样也会导致齿轮失衡载重。2.5 热处理缺陷 当所选材质不宜进行热处理，后续在使用过程中，齿轮或许会出现裂纹、变形等状况。比如，某些材质的坚韧度尚待提升，在高温与高压的环境中，承受力的限度达到极限，这样增大热处理环节出现裂纹的风险。除此之外，不同的冷却途径会对零件组织与性能产生效应。例如，快速的低温收缩或许会使零件内核涌现焦点，而零件的形态变化概率随之上升；零件的硬度会在缓慢冷却的过程中有所下降，减损其耐磨性。其次，热处理过程中，如果淬火技艺掌握不当，齿轮品质亦可能因此受到影响。比如，热处理过程中，淬火的温度、时间以及介质的选择均存在不合理之处，皆有可能致使部件性能衰退乃至破损。同时。淬硬层的厚薄与均匀程度同样会在一定程度上受到影响，进而导致整体功能收到冲击。此外，零件的损伤往往源中国科技期刊数据库 工业 A-31-于热处理时的加热速度过快或温度过高。由于过快的加热使得零件内部结构变得不稳定，且过高温度或许会使零件表层氧化、脱碳等问题接踵而至；这些因素将波及齿轮的运转寿命及安全性能。3 机械传动齿轮加工质量提升的有效策略 3.1 优化工艺参数 在机械传动齿轮加工的过程中，技术工人需依据齿轮的材质、齿形及精度需求来加工，选取适宜的刀具种类与尺寸。在刀具加工过程中，对切削速度、进给量、背吃刀量以及刀尖圆角半径等参数进行合理配置。除此之外，各种材质均有其独特的处理方式及应用范畴；对于高精度的齿轮，技术工人在实践中应当优先采用精密切削或电火花加工进行操作6。在锻造的过程中，技术工人需对工件表面的糙、竖、圆等进行打磨。运用超声波探测设备，对内部瑕疵进行检测，保障轮齿的稳定性和可靠性。3.2 提高机床精度 在机械传动齿轮加工过程中，适宜机械传动齿轮加工之刀具材料关乎机床精度提升。技术工人可以利用各种精密测量对仪器齿轮的尺寸和形状进行严格把关。这些仪器的精度越高，齿轮出现偏差的情况越小，还能及时采取+有效措施进行改进。同时，机床的润滑系统、冷却系统以及传感器等部件是确保齿轮运转的前提条件，在日常工作中，技术工人员需要定期检查和清洁，从而提高齿轮的精度。另一方面，选择适合机械传动齿轮加工的刀具材料也是提高机床精确度的关键。例如高速钢制成的刀具，以增进削切效益及耐用性质；也可以尝试运用复合陶瓷等创新刀具材料，减轻刀具损耗，增进加工精确度。3.3 选择合适的刀具 在挑选用于机械传动齿轮加工的刀具时，技术工作可参照业内相关规范与标准，诸如 ISO 规范、ASME B109.1-2008 等。这些准则阐述了齿轮加工刀具的基础规范及建议措施，有助于工程技术人员作出明智决策。此外，齿轮的尺寸与重量决定了加工它所需的刀具材质和几何形状。在通常的情形下，较大的齿轮对应的需求是更为坚固和耐用的刀具。因此，各种齿轮加工刀具或因材料差异，或因热处理方式不同，而呈现出各自的特性。例如，钢刀具在高速切削与高温环境下更适用于对齿轮加工，而钛合金刀具在高温与腐蚀性条件下对齿轮加工更有利。3.4 采用先进的检测手段 现阶段，技术工人可以通过调控激光束能够精确地丈量两物之间的间距、角度等几何尺寸。这种技艺恰适用于机械传动齿轮加工中。除此之外，技术工人还可以利用光纤传输探寻旋转运动的轨迹，速度与方向的奥秘便会展露无遗，这种方法可应用于测量齿轮的转速及平面定位精准度。同时，技术工人还可以同步运用 X 射线荧光光谱分析仪（XRF），对金属材料内的元素含量实施定量剖析与构成解析,对材料的纯度和品质进行鉴别，判断其是否符合工艺要求。或者通过超声波的传导速度，来判断金属内部是否有裂痕或其它瑕疵。这种方式能在零部件生产环节，同步追踪齿轮品质状况并对问题迅速应对。3.5 加强热处理能力 为了确保零件在热处理过程中保持稳定性，技术工人应当选用精度较高、波动性较低的加热设备，以及品质优良的保温材料，同时，技术工人还需要依据各类材质及部件大小的不同，需采取相应的方法，通过调控火焰参数，即可控制零部件之结构形态，这样可以确保力学性能和组织均匀性。此外，针对某些难以处理的材质或繁琐的部件，技术工人需要提升器件表面品质及优化内部构造，比如，在进行机械传动齿轮的淬火之前，技术工人可以进行喷丸、滚齿或磨削等初步加工操作，这些是用来提高表层糙度，同时剥离氧化皮等杂质层；在施行回火之前，钢材可先进行正火或调质处理，旨在消除压力，同时提升韧性。4 总结 总得来说，机械传动齿轮加工品质的优化是机床演变过程中的关键环节，这也是我国机床产业未来进步的至关重要的途径。因此，在此情境下，我国机床产业应致力于创新与研究，在探寻高质量发展的道路上，企业应不懈追求产品品质的升华与生产效益的提升，投身世界角逐，力求在全球市场中占据更大份额，以此提升整体的核心力量。中国科技期刊数据库 工业 A-32-参考文献 1董文龙曹壮徐鑫秋王林波.提高机械加工表面质量的措施及热处理技术分析J.现代工业经济和信息化,2022,12(10):248-249.2高国斌.煤矿机械传动齿轮损坏原因及解决方式探讨J.机械管理开发,2022(002):037.3崔富.机械设备齿轮传动润滑故障及其处理措施J.现代工业经济和信息化,2021,011(010):202-203.4夏云才郝海滨毛银.齿轮泵无困油摆线齿廓的逆向设计与低脉动措施J.机械传动,2022,46(4):143-147.5张景全.浅谈机械加工零件表面的质量控制措施J.轻松学电脑,2021,000(001):1-1.6庞晓霞,王强,张峰.基于 GA-ACO 优化 BP 算法的齿轮箱初期故障诊断研究J.中国工程机械学报,2022,20(6):547-551.