3.6 齿轮的加工（课件）《机械基础》同步精品课堂（江苏凤凰教育出版社）

《机械基础》江苏凤凰教育出版社 同步精品课程——中职专业课 第三章 机械传动 第六节 齿轮的加工（第6课时） 知识目标 掌握齿轮轮齿的加工方法； 能力目标 能够学会变位齿轮的内容； 情感目标 能够结合本节课所学知识，认识变位齿轮传动的类型。 学习目标 第三章机械传动 导入情景 01 在机械制造领域，高精度齿轮加工技术广泛应用于精密机床和工业机器人的传动系统。这些齿轮需要在高速、高精度和高效率的条件下运行，因此对加工精度和稳定性要求极高。例如，高速加工中心的齿轮传动系统需要通过精密磨削和啮合检测等工艺来保证其精度。 新知学习 02 一、齿轮的加工 齿轮轮齿的加工方法很多，如切削、冲压、铸造、轧制等，其中常用的是切削加工。切削加工方法分为仿型法和展成法两类。 (一)齿轮轮齿的加工方法 新知学习 02 一、齿轮的加工 1.仿型法(又称成型法) 仿型法是在铣床上用具有渐开线齿形的成形刀具直接切出齿形的加工方法。通常在普通铣床上用盘状或指状铣刀，辅以分度头进行加工。 新知学习 02 一、齿轮的加工 图(a)所示为在卧式铣床上用盘状铣刀进行铣齿。 新知学习 02 一、齿轮的加工 图(b)所示为在立式铣床上用指状铣刀进行铣齿。由于铣齿是逐齿进行加工的，每铣完一个齿槽后，需转动分度头将齿坯转过一个齿，生产效率低，且分度的累积误差大，加工后的齿轮精度不高，因此，仿型法主要用于单件或小批量生产。 新知学习 02 一、齿轮的加工 2.展成法(又称范成法) 用展成法加工齿轮时刀具与齿坯的运动就像一对互相啮合的齿轮，最后刀具将齿坯切出渐开线齿廓。范成法切制齿轮常用的刀具有齿轮插刀、齿条插刀和齿轮滚刀三种，如图所示。 新知学习 02 一、齿轮的加工 2.展成法(又称范成法) 用展成法加工齿轮，同一模数和齿形角而齿数不同的齿轮，可以使用同一把刀具加工，且齿轮加工精度与生产效率均较高，但必须在专用的齿轮加工机床上加工。展成法加工主要用于批量生产。 新知学习 02 一、齿轮的加工 1.根切现象 用展成法加工齿轮时，当被加工齿轮的齿数较少时，会出现齿轮刀具的顶部切入到轮齿的根部，使轮齿根部渐开线齿廓被多切去一部分，如图3-34所示，这种现象称为齿轮的根切现象。 (二)变位齿轮 新知学习 02 一、齿轮的加工 2.最少齿数 用展成法加工齿轮时，轮齿产生根切的现象与齿数有关，用齿条形刀具切制标准直齿圆柱齿轮不产生根切的最少齿数可用下式求得： (二)变位齿轮 当α=20°,ha=1时，Zmin=17。 新知学习 02 一、齿轮的加工 3.齿轮变位的概念 标准齿轮由于尺寸计算简单，传动性能(如重合度、齿侧间隙等)一般能得到保证而无须进行核验，因此得到广泛的应用。 (二)变位齿轮 但标准齿轮在齿轮转动中的应用存在着加工齿数不少于17、小齿轮使用寿命低、不适于非标准中心距场合、磨损后不能按标准齿轮修复等局限性，要克服这些局限性，可以采用非标准的变位齿轮。 新知学习 02 一、齿轮的加工 用展成法加工齿轮时，当齿条刀具的基准平面与被加工齿轮的分度圆柱面相切时，加工出的齿轮为标准圆柱齿轮，其分度圆上的齿厚与齿槽宽相等，如图(a)所示。 (二)变位齿轮 新知学习 02 一、齿轮的加工 如果改变齿条刀具与被加工齿轮的相对位置，使基准平面与分度圆柱面分离或相切割，如图(b)(c)所示，加工出来的齿轮，其分度圆上的齿厚与齿槽宽不相等。这种通过改变齿条刀具与齿坯相对位置而展成加工出来的齿轮称为变位齿轮。 (二)变位齿轮 新知学习 02 一、齿轮的加工 齿轮变位时，齿条刀具的基准平面与被加工齿轮的分度圆柱面沿径向度量的距离称为径向变位量(简称变位量)。 按照惯例，基准平面与分度圆柱面分离时变位量取正值，这种变位称为正变位； 基准平面切割分度圆柱面时，变位量取负值，这种变位称为负变位。 (二)变位齿轮 新知学习 02 一、齿轮的加工 径向变位量除以模数所得到的商，称径向变位系数(简称变位系数),用符号x表示。变位齿轮的部分几何要素发生了改变，具体见表。 (二)变位齿轮 新知学习 02 一、齿轮的加工 正变位不但可以避免根切，而且加工出来的齿轮分度圆上的齿厚大于齿槽宽，相应轮齿根部厚度增大，提高了轮齿的强度，但齿顶变尖。负变位则容易引起根切或使根切加剧，轮齿强度也有所降低。 (二)变位齿轮 新知学习 02 一、齿轮的加工 4.变位齿轮传动的类型 至少包含一个变位齿轮的齿轮传动称为变位齿轮传动。变位齿轮传动中有名义中心距和标准中心距之分。名义中心距是指安装齿轮的两轴线之间的距离，也称为实际中心距，用a'表示。标准中心距是指标准齿轮正常安装时的中心距，用a表示。 (二)变位齿轮 新知学习 02 一、齿轮的加工 按名义中心距与标准中心距关系，可分为高度变位和角度变位两种传动类型，见表。 (二)变位齿轮 类型 高度变位齿轮传动 角度变位齿轮传动 正角度变位齿轮传动 负角度变位齿轮传动 变位系数 x₁+x₂=0(零传动) x₁十x₂>0 Ii+x₁<0 中心距 a'=a a'>a a'<a 啮合角 a'=α a'>a a'<a 啮合线 位置不变 位置改变 节点 位置不变 位置改变 节圆 与分度圆重合 与分度圆不重合     应用 小齿轮采用正变位，使齿根变厚，强度和寿命提高，最少齿数变大；大齿轮则采用负变位，齿根强度相应有所降低，两轮的强度和使用寿命相接近 用来凑配中心距。两轮轮齿根部厚度增加，可提高轮齿的强度和减轻齿根处的相对滑动磨损，应用广泛   轮齿强度减弱，并须防止根切，在凑配啮合中心距小于标准中心距时使用 新知学习 02 一、齿轮的加工 传动名义中心距等于标准中心距的变位齿轮副称为高度变位圆柱齿轮副，简称高变位。传动名义中心距不等于标准中心距的变位齿轮副称为角度变位圆柱齿轮副，简称角变位。 当两轮变位系数之和x₁+x₂>0时，称为正角度变位齿轮传动，简称正传动； 当x₁+x₂<0时，称为负角度变位齿轮传动，简称负传动。 (二)变位齿轮 课堂小结 03 小试牛刀 变位齿轮传动中，名义中心距是指（ ）。 A. 标准齿轮正常安装时的中心距 B. 安装齿轮的两轴线之间的距离 C. 齿轮设计时的理论中心距 D. 齿轮加工时的中心距 答案：B 解析： 名义中心距是指安装齿轮的两轴线之间的距离，也称为实际中心距，用 a 表示。选项 A 错误，标准中心距是指标准齿轮正常安装时的中心距；选项 C 和 D 错误，名义中心距是实际安装时的中心距，与设计和加工时的中心距不同。 小试牛刀 标准中心距是指（ ）。 A. 安装齿轮的两轴线之间的距离 B. 标准齿轮正常安装时的中心距 C. 齿轮设计时的理论中心距 D. 齿轮加工时的中心距 答案：B 解析： 标准中心距是指标准齿轮正常安装时的中心距，用 a 表示。选项 A 错误，名义中心距是指安装齿轮的两轴线之间的距离；选项 C 和 D 错误，标准中心距是标准齿轮正常安装时的中心距，与设计和加工时的中心距不同。 小试牛刀 高度变位圆柱齿轮副是指（ ）。 A. 传动名义中心距等于标准中心距的变位齿轮副 B. 传动名义中心距不等于标准中心距的变位齿轮副 C. 两轮变位系数之和大于零的变位齿轮副 D. 两轮变位系数之和小于零的变位齿轮副 答案：A 解析： 高度变位圆柱齿轮副是指传动名义中心距等于标准中心距的变位齿轮副，简称高变位。选项 B 错误，这是角度变位圆柱齿轮副的定义；选项 C 和 D 错误，这是正角度变位和负角度变位齿轮传动的定义。 小试牛刀 角度变位圆柱齿轮副是指（ ）。 A. 传动名义中心距等于标准中心距的变位齿轮副 B. 传动名义中心距不等于标准中心距的变位齿轮副 C. 两轮变位系数之和大于零的变位齿轮副 D. 两轮变位系数之和小于零的变位齿轮副 答案：B 解析： 角度变位圆柱齿轮副是指传动名义中心距不等于标准中心距的变位齿轮副，简称角变位。选项 A 错误，这是高度变位圆柱齿轮副的定义；选项 C 和 D 错误，这是正角度变位和负角度变位齿轮传动的定义。 小试牛刀 正角度变位齿轮传动是指（ ）。 A. 两轮变位系数之和大于零的变位齿轮副 B. 两轮变位系数之和小于零的变位齿轮副 C. 传动名义中心距等于标准中心距的变位齿轮副 D. 传动名义中心距不等于标准中心距的变位齿轮副 答案：A 解析： 正角度变位齿轮传动是指两轮变位系数之和大于零的变位齿轮副，简称正传动。选项 B 错误，这是负角度变位齿轮传动的定义；选项 C 和 D 错误，这是高度变位和角度变位圆柱齿轮副的定义。 答案：D 解析：弹性滑动是由于带在紧边和松边位置受到的拉力不同，导致带的拉伸变形量不同而引起的。因此，选项D正确。 小试牛刀 径向变位量是指（ ）。 A. 齿条刀具的基准平面与被加工齿轮的分度圆柱面沿径向度量的距离 B. 齿条刀具的基准平面与被加工齿轮的齿顶圆柱面沿径向度量的距离 C. 齿条刀具的基准平面与被加工齿轮的齿根圆柱面沿径向度量的距离 D. 齿条刀具的基准平面与被加工齿轮的节圆柱面沿径向度量的距离 答案：A 解析： 径向变位量是指齿条刀具的基准平面与被加工齿轮的分度圆柱面沿径向度量的距离。选项 B、C 和 D 错误，径向变位量与齿顶圆柱面、齿根圆柱面和节圆柱面无关。 小试牛刀 正变位是指（ ）。 A. 基准平面与分度圆柱面分离时的变位 B. 基准平面切割分度圆柱面时的变位 C. 变位量取负值的变位 D. 变位量为零的变位 答案：A 解析： 正变位是指基准平面与分度圆柱面分离时的变位，变位量取正值。选项 B 错误，这是负变位的定义；选项 C 错误，负变位的变位量取负值；选项 D 错误，变位量为零时没有变位。 小试牛刀 负变位是指（ ）。 A. 基准平面与分度圆柱面分离时的变位 B. 基准平面切割分度圆柱面时的变位 C. 变位量取正值的变位 D. 变位量为零的变位 答案：B 解析： 负变位是指基准平面切割分度圆柱面时的变位，变位量取负值。选项 A 错误，这是正变位的定义；选项 C 错误，正变位的变位量取正值；选项 D 错误，变位量为零时没有变位。 作业布置 04 1.简述展成法(又称范成法)。 2.简述根切现象。 3.简述齿轮变位的概念。 感谢观看 $$