1沖制片齒輪的技術(shù)難點(diǎn)

用板、條、帶、卷料一模成形，直接沖制出各種齒型、不同模數(shù)和帶孔或不帶孔、輪輻加厚或減薄的圓形、扇形與特定任意形狀的片齒輪等，其沖壓加工的技術(shù)難點(diǎn)如下：

(1)齒型沖切面即齒廓嚙合面質(zhì)量，往往因材質(zhì)金相組織結(jié)構(gòu)不良、潤(rùn)滑不到位和模具刃口出現(xiàn)不均勻磨損等因素而使沖件沖切面塌角過(guò)大，塌角深度超過(guò)25%T；沖切面完好率不足75%，低于Ⅳ級(jí)而影響使用；沖切面局部毛刺過(guò)大，難以徹底清除；沖切面的整體表面粗糙度值大于RA1.6“m，無(wú)后續(xù)加工工序時(shí)小于RA1.6”m，就無(wú)法使用。

(2)料厚t<1mm的小尺寸片齒輪，尤其當(dāng)t≤0.5mm時(shí)，各種精沖方法都難以加工；用高精度普通沖模沖制，沖切面質(zhì)量，特別是沖切面表面粗糙度值如何減小到符合要求。

(3)小模數(shù)片齒輪，如模數(shù)m<0.25mm的漸開(kāi)線片齒輪，其沖裁模齒形沖切刃口，包括凸模與凹模的齒形刃口在沖裁過(guò)程中，要承受較大的壓力載荷，容易出現(xiàn)崩刃、壓塌、局部過(guò)量磨損……，沖制的工件，齒頂部位塌角大，料厚減薄明顯，而且模數(shù)越小減薄越嚴(yán)重。在齒頂刃口處過(guò)量磨損而失效。也有在齒根圓的位

(4)所有沖制片齒輪的沖模，壽命都很低。多數(shù)都置，凸模出現(xiàn)了裂紋。由于齒形模數(shù)小，節(jié)圓上的齒寬B遠(yuǎn)小于零件料厚，沖裁時(shí)凸模齒形部位的壓力峰值數(shù)倍于凸模的平均壓應(yīng)力，因而大幅度增加了齒形部位的摩擦力以及由此產(chǎn)生的成倍磨耗，必然導(dǎo)致沖模提前刃磨。

摘要：介紹了精沖片齒輪的工藝方法及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，希望能為類(lèi)似零件模具設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：片齒輪；精沖；工藝分析；模具設(shè)計(jì)

1沖制片齒輪的技術(shù)難點(diǎn)

用板、條、帶、卷料一模成形，直接沖制出各種齒型、不同模數(shù)和帶孔或不帶孔、輪輻加厚或減薄的圓形、扇形與特定任意形狀的片齒輪等，其沖壓加工的技術(shù)難點(diǎn)如下：

(1)齒型沖切面即齒廓嚙合面質(zhì)量，往往因材質(zhì)金相組織結(jié)構(gòu)不良、潤(rùn)滑不到位和模具刃口出現(xiàn)不均勻磨損等因素而使沖件沖切面塌角過(guò)大，塌角深度超過(guò)25%T；沖切面完好率不足75%，低于Ⅳ級(jí)而影響使用；沖切面局部毛刺過(guò)大，難以徹底清除；沖切面的整體表面粗糙度值大于RA1.6“m，無(wú)后續(xù)加工工序時(shí)小于RA1.6”m，就無(wú)法使用。

(2)料厚t<1mm的小尺寸片齒輪，尤其當(dāng)t≤0.5mm時(shí)，各種精沖方法都難以加工；用高精度普通沖模沖制，沖切面質(zhì)量，特別是沖切面表面粗糙度值如何減小到符合要求。

每一支機(jī)械手表都有許多小齒輪，而手表要正常運(yùn)轉(zhuǎn)，全靠著這些小齒輪的幫助，而抽油機(jī)維修隊(duì)就是石油隊(duì)伍中的小齒輪，他們總是默默奉獻(xiàn)，不畏艱辛的在隊(duì)伍背后支持著整個(gè)隊(duì)伍的運(yùn)作，用他們的專(zhuān)業(yè)維護(hù)著每一臺(tái)抽油機(jī)，當(dāng)夜深人靜時(shí)，人們的紛紛休息的時(shí)候，他們依舊奮斗在每一臺(tái)抽油機(jī)中，只為了保證工程的運(yùn)作正常，他們沒(méi)有華麗的言語(yǔ)能夠形容，因?yàn)樗麄兗炔幻利?，也不偉大。但他們卻用自己的色彩，描繪出一幅幅生動(dòng)的畫(huà)，同時(shí)也再創(chuàng)造中把自己升華。他們就是石油公司的抽油機(jī)維修隊(duì)。

維修隊(duì)的苦事藏在心中的。走在石油開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)，你總能夠看到這樣一群人，他們圍著一臺(tái)抽油機(jī)，有的爬到高處檢查，有的伏在地上檢測(cè)，有的對(duì)這臺(tái)機(jī)器的問(wèn)題進(jìn)行分析商量著，然后他們開(kāi)始著手開(kāi)干，他們一張張臉上都現(xiàn)象著他們的緊張，因?yàn)闉榱瞬坏⒄`整個(gè)隊(duì)伍的進(jìn)度，他們的任務(wù)就是盡快讓機(jī)器恢復(fù)正常，這時(shí)的他們就如同沒(méi)有思想機(jī)器人，站在自己的崗位仔細(xì)的工作著，認(rèn)真的對(duì)機(jī)器問(wèn)題進(jìn)行修復(fù)。那怕是攀高的危險(xiǎn)，那怕是汗如雨下，那怕是冰天雪地，但他們絲毫不敢怠慢，只為了后面開(kāi)采隊(duì)的安全，他們漆黑冷雨殘?jiān)露鴼w那是常事，但他們都深深的牢記著自己的責(zé)任，只為將工作做到最好，保障隊(duì)伍的運(yùn)作、保證同事的安全，如果你看到他們歡呼或者微笑，那么一定是他們又一次的戰(zhàn)勝了困難，這就是他們，石油抽油機(jī)維修隊(duì)，每一臺(tái)抽油機(jī)都凝聚著工人們辛勤勞動(dòng)的點(diǎn)滴，再苦再累他們都堅(jiān)持工作，默默奉獻(xiàn)著自己的青春年華。

猶記得十月國(guó)慶節(jié)時(shí)，在這個(gè)黃金時(shí)期，大家都放假在家休息了，而抽油機(jī)維修隊(duì)卻放棄了假期，奮戰(zhàn)在一線，只因全廠的低產(chǎn)低效井需要進(jìn)行拆卸維修，為了保證假期之后開(kāi)采能夠正常運(yùn)作，他們甘愿放棄假期，留在前線工作，當(dāng)大家都能夠看到家人的時(shí)候，他們只能默默的打個(gè)電話說(shuō)一句：工作需要，不能回去。當(dāng)大家都與家人團(tuán)聚開(kāi)懷大笑的時(shí)候，他們卻汗流浹背的在機(jī)器間忙碌著。為了將工作進(jìn)度提升，他們自愿每天上前線兩到三個(gè)班組，過(guò)著早出晚歸的生活，在他們的辛勞下，至今已完成了114口低產(chǎn)低效井的拆卸修理工作，可能我們不能理解這個(gè)數(shù)字，但這個(gè)數(shù)字卻包含了他們的汗水和犧牲。

當(dāng)大家看到華麗表面時(shí)，往往容易忽視它背后的小齒輪，而維修工人們卻從未抱怨過(guò)什么，因?yàn)?，他們明白，既然選擇了這個(gè)崗位，那么只要一心將它完成就是最大的榮耀，他們甘為公司發(fā)展的背后推力，他們努力的創(chuàng)造著奇跡，維修工人們有他們的雙手鑄就著未來(lái)，滿身的油污已是他們自豪的標(biāo)志，布滿風(fēng)塵的面龐顯示著他的驕傲。

1汽車(chē)維修中齒輪技術(shù)發(fā)展概況

在當(dāng)前社會(huì)背景下，汽車(chē)整體數(shù)量不斷攀升，普通百姓對(duì)于汽車(chē)的需求量越來(lái)越大，汽車(chē)維修技術(shù)體現(xiàn)著汽車(chē)的可持續(xù)發(fā)展能力，直接關(guān)系著汽車(chē)行業(yè)的整體發(fā)展水平，影響著汽車(chē)行駛安全性和構(gòu)件的工作性能，所以，需要加強(qiáng)對(duì)于汽車(chē)維修中齒輪技術(shù)的研究與應(yīng)用，了解該項(xiàng)技術(shù)，以此來(lái)確保汽車(chē)維修的有效性，保證汽車(chē)駕駛的安全性。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，在汽車(chē)維修中齒輪技術(shù)包含以下三個(gè)方面：第一，具備完善齒輪技術(shù)知識(shí)的工作人員應(yīng)該了解各種各樣的齒輪種類(lèi)，針對(duì)不同齒輪的規(guī)格、型號(hào)等，做到能夠具體區(qū)分，更好地為維修實(shí)踐與故障排查分析服務(wù)。因?yàn)槟壳吧鐣?huì)上汽車(chē)種類(lèi)眾多，眾多的汽車(chē)種類(lèi)決定了其擁有不同的種齒輪類(lèi)型，齒輪規(guī)模、型號(hào)也各有差異，這會(huì)在無(wú)形之中加大汽車(chē)維修的難度，對(duì)相關(guān)維修人員是一項(xiàng)比較大的考驗(yàn)。所以了解齒輪是齒輪技術(shù)的首要內(nèi)容。第二，齒輪切削方法的使用是汽車(chē)維修中齒輪技術(shù)的重要內(nèi)容，因?yàn)樵诰唧w實(shí)踐的過(guò)程中，為了保證齒輪參數(shù)設(shè)置的規(guī)范性與合理性，保證汽車(chē)的穩(wěn)定性與安全性，加強(qiáng)齒輪結(jié)構(gòu)的科學(xué)性，一般需要使用齒輪切削方法，而針對(duì)不同汽車(chē)現(xiàn)狀的不同齒輪切削方法體現(xiàn)著汽車(chē)維修水平。這是促使汽車(chē)有效運(yùn)行的重要技術(shù)內(nèi)容。加強(qiáng)齒輪切削方法的使用，確保其有效性、科學(xué)性、安全性，能夠提升汽車(chē)維修中齒輪技術(shù)的成熟化發(fā)展。所以，此項(xiàng)為汽車(chē)維修中齒輪技術(shù)的重要內(nèi)容。第三，技術(shù)水平高的汽車(chē)維修人員還需要在對(duì)不同類(lèi)型的齒輪有一定的了解的基礎(chǔ)上，能夠結(jié)合運(yùn)用其他工具技術(shù)、機(jī)床技術(shù)，提高齒輪加工的工藝水平，促進(jìn)汽車(chē)維修水平的有效提升。汽車(chē)齒輪一般有圓錐、圓柱等類(lèi)型，在具體的維修過(guò)程中，會(huì)涉及到多種多樣的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，所以需要齒輪技術(shù)人員在維修過(guò)程中配合使用各種工具，提高工具的應(yīng)用能力，切實(shí)的提高齒輪加工的質(zhì)量。綜上所述，汽車(chē)維修中齒輪技術(shù)涉及到了三個(gè)方面的具體內(nèi)容，相關(guān)維修人員還需要具體問(wèn)題具體分析，提出有效化的、具體話的維修方案，促進(jìn)齒輪技術(shù)的穩(wěn)步提升。

2加強(qiáng)汽車(chē)維修中齒輪技術(shù)的運(yùn)用能力，提升汽車(chē)維修中齒輪故障處理技術(shù)是基本內(nèi)容

維修技術(shù)人員需要根據(jù)汽車(chē)的具體狀況，對(duì)齒輪的故障進(jìn)行分析與排查。首先需要明確齒輪特點(diǎn)以及使用狀況，而后再與正常的齒輪狀況進(jìn)行對(duì)比，運(yùn)用先進(jìn)的工具、技術(shù)手段進(jìn)行故障診斷?？梢赃\(yùn)用到目前較為流行的故障診斷技術(shù)，確定汽車(chē)齒輪存在的故障部位以及故障產(chǎn)生的原因，從而進(jìn)行進(jìn)一步的汽車(chē)維修。汽車(chē)維修進(jìn)行齒輪故障處理，需要運(yùn)用到計(jì)算機(jī)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，使齒輪故障處理技術(shù)得到有效的運(yùn)用，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)可以構(gòu)建出ARMA模型。這一模型在齒輪故障處理技術(shù)中的應(yīng)用較為常見(jiàn)，運(yùn)用該技術(shù)可以對(duì)汽車(chē)齒輪的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析、采集狀態(tài)數(shù)據(jù)。可以融數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)分析以及保存回放等功能為一體，有效的檢測(cè)汽車(chē)齒輪存在的故障。相關(guān)技術(shù)人員還需要提升運(yùn)用ARMA模型的技術(shù)能力，豐富齒輪基本理論知識(shí)，對(duì)模型軟件的數(shù)據(jù)進(jìn)行基于理論知識(shí)的科學(xué)分析，完成對(duì)于汽車(chē)齒輪狀態(tài)以及齒輪故障的排查分析，促進(jìn)汽車(chē)維修水平的提升。加強(qiáng)齒輪故障處理技術(shù)還需要相關(guān)維修人員運(yùn)用ARMA模型獲取所需的驅(qū)動(dòng)橋授予相關(guān)信息，為汽車(chē)齒輪維護(hù)工作提供必要的參考數(shù)據(jù)，優(yōu)化齒輪故障的處理解決辦法，提升齒輪故障處理技術(shù)的水平，延長(zhǎng)齒輪的使用年限，從而提高汽車(chē)維修的水平。相關(guān)維修工作人員需要提高齒輪故障處理技術(shù)的利用效率，為齒輪技術(shù)的成熟化發(fā)展注入生命力。綜上所述，加強(qiáng)汽車(chē)維修中齒輪技術(shù)的運(yùn)用能力，提升汽車(chē)維修中齒輪故障處理技術(shù)是基本內(nèi)容。

3加強(qiáng)汽車(chē)維修中齒輪技術(shù)的運(yùn)用能力，提升汽車(chē)維修中齒輪恢復(fù)技術(shù)是有效手段

相關(guān)維修人員需要加強(qiáng)齒輪恢復(fù)技術(shù)。齒輪恢復(fù)技術(shù)能夠延長(zhǎng)齒輪使用的壽命。在汽車(chē)上應(yīng)用過(guò)程中，如果齒輪的使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能會(huì)使其性能水平下降，嚴(yán)重情況下會(huì)出現(xiàn)交通安全事故，所以維修人員需要提升齒輪恢復(fù)技術(shù)，一方面保證汽車(chē)安全行駛，另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)社會(huì)資源的可持續(xù)利用，促進(jìn)資源的合理配置。相關(guān)維修人員對(duì)于磨損較為嚴(yán)重的齒輪進(jìn)行維修，增強(qiáng)其裂紋的修復(fù)效果。也可以結(jié)合磷化、打磨焊層、拋光等恢復(fù)工序進(jìn)行齒輪恢復(fù)操作，提升齒輪恢復(fù)技術(shù)，達(dá)到汽車(chē)安全運(yùn)行的最終目的。維修人員需要結(jié)合齒輪箱的實(shí)際情況，選擇可靠的焊接材料，加強(qiáng)焊接的有效率?？梢赃\(yùn)用到高強(qiáng)鋼補(bǔ)焊法等先進(jìn)的焊接手段，使齒輪箱裂紋得到有效的恢復(fù)與處理。如果汽車(chē)齒輪發(fā)生斷齒，技術(shù)人員則可以在虛擬維修接測(cè)法的支持下，綜合運(yùn)用堆焊法拼接法等不同修復(fù)方法，加強(qiáng)齒輪的修復(fù)效率，保證汽車(chē)的有效運(yùn)行。技術(shù)人員在判斷齒輪故障時(shí)，可以從汽車(chē)行駛過(guò)程中轉(zhuǎn)速異常、汽車(chē)外形、汽車(chē)產(chǎn)品設(shè)計(jì)等多方面進(jìn)行考慮，在維修過(guò)程中也需要考慮到這些現(xiàn)實(shí)性的因素，綜合提出以及落實(shí)解決辦法，有效的進(jìn)行齒輪修復(fù)與處理，提升汽車(chē)維修中齒輪修復(fù)與處理方面的技術(shù)。綜上所述。加強(qiáng)汽車(chē)維修中齒輪技術(shù)的應(yīng)用能力，提升汽車(chē)維修中齒輪恢復(fù)技術(shù)是有效手段。

摘要：分析了煤礦機(jī)械齒輪斷裂的主要原因，提出了提高煤礦機(jī)械故障維修技術(shù)水平的可行性措施，比如運(yùn)用先進(jìn)的潤(rùn)滑技術(shù)、盡可能地使用新型材料、提高技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)水平，探討了煤礦機(jī)械故障診斷技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械；齒輪；軸承；故障診斷

在中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展歷程中，煤炭資源占到了非常重要的一部分。然而，如何才能保證煤炭品質(zhì)卻是一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題，這就需要深度思考煤礦機(jī)械的性能問(wèn)題。由于機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間一般都很長(zhǎng)，而且煤礦機(jī)械在很惡劣的環(huán)境中工作，使得企業(yè)對(duì)煤礦機(jī)械的保養(yǎng)及維護(hù)有一定的難度。在這種情況下，要保證機(jī)械的穩(wěn)定運(yùn)行更是難上加難。相關(guān)資料顯示，機(jī)械設(shè)備中70%的故障是因機(jī)械振動(dòng)引起的，而機(jī)械振動(dòng)又主要是因齒輪問(wèn)題引發(fā)的。機(jī)械設(shè)備中齒輪起著承受和傳遞載荷的作用，它們的運(yùn)行狀況會(huì)直接影響到設(shè)備的整體性能，因此需要對(duì)煤礦機(jī)械的故障診斷技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化及運(yùn)用。

1煤礦機(jī)械齒輪斷裂的主要原因

煤礦機(jī)械齒輪斷裂的原因主要有：a)軸承的內(nèi)外圈滾道出現(xiàn)損傷，接觸面不夠光滑，引發(fā)齒輪斷裂；b)在工作中軸承受力不均勻，導(dǎo)致斷裂；c)齒輪本身質(zhì)量不佳，導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度不足，嚴(yán)重影響齒輪的使用壽命，導(dǎo)致齒輪運(yùn)行中斷裂；d)齒輪無(wú)法承受較強(qiáng)的靜載荷，較薄的位置會(huì)受到影響，導(dǎo)致斷裂；e)齒輪運(yùn)行時(shí)間超過(guò)壽命周期，導(dǎo)致因過(guò)度使用而使得齒輪斷裂；f)齒輪所承受的靜載荷超過(guò)自身極限，從而因載荷過(guò)大而導(dǎo)致斷裂。由以上斷裂原因可以看出，要延長(zhǎng)齒輪的使用壽命，就需要從以下幾個(gè)方面做起。a)設(shè)計(jì)方面。由于礦井使用條件的限制，如何保證在齒輪外形尺寸一致的情況下提高每一個(gè)齒輪的強(qiáng)度，延長(zhǎng)其使用壽命是一個(gè)很重要的問(wèn)題。在一些特定的情況下，齒輪所承受的沖擊載荷要求齒輪彎曲極限應(yīng)力達(dá)到1200MPa，接觸耐久性極限強(qiáng)度增加到1600MPa[1]。要達(dá)到這樣的標(biāo)準(zhǔn)，就需要準(zhǔn)確計(jì)算載荷、修正強(qiáng)度計(jì)算公式、選擇合適的材料、運(yùn)用良好的加工和處理工藝，進(jìn)一步優(yōu)化齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)，主要包括表面光潔度、硬度、嚙合參數(shù)、裝配要求等，并進(jìn)一步提高標(biāo)準(zhǔn)。b)制造過(guò)程方面。煤礦機(jī)械使用的齒輪大多數(shù)是低速重載齒輪，對(duì)強(qiáng)度的要求比較高，因此在制造齒輪的過(guò)程中，應(yīng)該少用鑄鋼制作，多用鍛鋼；對(duì)于一些大齒輪，使用鍛鋼制作有較大的難度，此時(shí)可以利用鑄鋼齒輪的輪芯鑲嵌鋼齒圈組合件，而且要注意鍛鋼的鍛造過(guò)程中鍛造比要大于3[2]。另外，不管是鍛件還是鑄件，都要對(duì)其品質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的把控，并且要對(duì)其進(jìn)行超聲波探傷，確保產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)要求。c)注重改善齒輪的熱處理技術(shù)。齒輪表面硬度和剪切強(qiáng)度決定了煤礦機(jī)械的承載能力。對(duì)于齒輪硬化處理，可以采用深層滲碳淬火的方法，利用深層滲碳淬火，得到性價(jià)比相對(duì)較高的齒輪芯部硬度。齒輪齒面的含碳量必須控制在0.8%～1%。滲碳齒輪經(jīng)過(guò)淬火和回火后，要求表面硬度為HRC62，消除齒輪的殘余內(nèi)應(yīng)力，可以將碳的滲入深度控制在0.2mm以內(nèi)，這樣不僅能保證齒輪表層得以硬化，還能產(chǎn)生壓應(yīng)力。采用這種工藝時(shí)，單單滲碳齒輪的強(qiáng)度極限應(yīng)力就可以提高13%以上。熱處理過(guò)后，還要進(jìn)行人工時(shí)效處理，消除熱處理過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。對(duì)齒輪表面進(jìn)行熱處理后，還應(yīng)該對(duì)齒輪齒面和齒根做噴丸強(qiáng)化處理。噴丸強(qiáng)化處理的過(guò)程要嚴(yán)格按照其要求工藝進(jìn)行操作。因?yàn)閲娡鑿?qiáng)化處理不僅可以使齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度變得更高，還可以有效阻止裂紋出現(xiàn)，使齒輪的載荷小于外加載荷，這樣既可以有效減少破壞，又可以極大地提升耐久性。除此之外，齒輪噴丸強(qiáng)化處理還可以有效消除加工過(guò)程中出現(xiàn)的一些刀痕和磨削導(dǎo)致的缺陷。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，經(jīng)過(guò)噴丸強(qiáng)化處理后的齒輪與沒(méi)有經(jīng)過(guò)噴丸強(qiáng)化處理的齒輪相比，壽命顯著延長(zhǎng)，大量的統(tǒng)計(jì)資料表明，壽命可以延長(zhǎng)6倍以上[3]。d)齒輪的安裝和使用過(guò)程。在使用過(guò)程中必須注意相關(guān)的操作規(guī)范和技術(shù)要求，尤其是在安裝、更換、檢修齒輪時(shí)，要注意齒輪軸心的中心距、平面度和水平度等重要參數(shù)，一定要保證這些參數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。在檢修過(guò)程中，如果齒輪的磨損較大，或者已經(jīng)損壞，要盡可能地按照原有的安裝方法合理地調(diào)整齒輪的安裝位置，確保齒輪正常嚙合。齒輪不可以單換，要對(duì)相應(yīng)的齒輪進(jìn)行成對(duì)更換。在使用過(guò)程中，要注意齒輪的潤(rùn)滑。在齒輪相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮齒輪的潤(rùn)滑情況，但同時(shí)也不能忽視齒輪的維護(hù)過(guò)程。在煤礦機(jī)械傳動(dòng)中，使用的基本都是低速重載齒輪，這種齒輪要求有更高的接觸應(yīng)力，因此一定要保證其接觸表面不能有局部的彈性形變。輪齒在共軛嚙合過(guò)程中，除了切點(diǎn)附近的部位以外，其余都是滾動(dòng)和滑動(dòng)運(yùn)行，這樣更加符合彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論。目前，中國(guó)煤礦機(jī)械設(shè)備的事故率仍較高，煤炭生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中仍存在較多問(wèn)題。在煤礦機(jī)械的運(yùn)行過(guò)程中，故障出現(xiàn)最多的原因就是機(jī)械齒輪失效。因此，對(duì)各種齒輪的失效形式及原因進(jìn)行相應(yīng)的分析和討論，對(duì)于改善煤礦機(jī)械設(shè)備事故率高的狀況有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2提高煤礦機(jī)械故障維修技術(shù)水平的可行性措施

模具是工業(yè)生產(chǎn)上通過(guò)注塑、吹塑、擠出、壓鑄、鍛壓成形、冶煉、沖壓等成形方法獲得所需工業(yè)產(chǎn)品的各種模子和工具的統(tǒng)稱(chēng)。齒輪作為重要的傳動(dòng)件，在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。齒輪成形按加工方式分為無(wú)切削加工和有切削加工兩大類(lèi)，其中無(wú)切削加工主要包括熱軋、冷軋、精鍛、粉末冶金等新成形工藝，該類(lèi)成形方式需要齒輪模具；有切削加工主要包括成形法和展成法等成形方式。齒輪模具是齒輪制造成形過(guò)程中的重要組成部分，直接影響齒輪成形精度和疲勞壽命，因此對(duì)齒輪模具進(jìn)行相關(guān)研究顯得尤為必要。基于其他學(xué)者對(duì)齒輪成形模具的研究，以某齒輪模具為研究對(duì)象，運(yùn)用模具建模軟件UG對(duì)齒輪模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，運(yùn)用有限元仿真軟件ANSYSWorkbench對(duì)設(shè)計(jì)的齒輪模具進(jìn)行有限元仿真，為齒輪模具優(yōu)化設(shè)計(jì)及仿真分析提供參考。

1模鍛齒輪分析

（1）齒輪結(jié)構(gòu)特性研究對(duì)象為某帶偏心軸的直齒圓柱齒輪，該類(lèi)齒輪廣泛應(yīng)用于煤礦機(jī)械、汽車(chē)、工業(yè)品生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備中，帶偏心軸的直齒圓柱齒輪主要用于實(shí)現(xiàn)特殊軌跡的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中，要求傳動(dòng)平穩(wěn)可靠、齒輪精度高、振動(dòng)噪聲小。帶偏心軸的直齒圓柱齒輪三維模型及主要二維尺寸如圖1所示。為了獲得圖1所示的帶偏心軸的直齒圓柱齒輪，需要對(duì)齒輪材料和模鍛模具材料進(jìn)行選型和分析，同時(shí)對(duì)齒輪模鍛成形模具進(jìn)行精確設(shè)計(jì)和優(yōu)化。（2）齒輪及模具材料選型及特性根據(jù)帶偏心軸的直齒圓柱齒輪形狀，結(jié)合齒輪實(shí)際使用工況，選取齒輪精度為7級(jí)，齒輪要求有較高的強(qiáng)度和剛度，綜合力學(xué)性能和耐磨性優(yōu)良，自潤(rùn)滑性好，耐疲勞和耐熱性好。選取齒輪模鍛坯料材料為40Cr，模鍛模具材料為H13模具鋼，齒輪及模具材料特性如表1所示。

2齒輪模具設(shè)計(jì)

為了提高加工效率及保持模鍛力均衡，在模具設(shè)計(jì)中考慮同時(shí)加工2件帶偏心軸的直齒圓柱齒輪，比單件加工生產(chǎn)效率提高了1倍。齒輪模鍛模具主要由模鍛上模、定位銷(xiāo)、模鍛下模等零部件組成，運(yùn)用專(zhuān)業(yè)三維模具建模軟件UG建立由模鍛上模、定位銷(xiāo)、模鍛下模等零部件組成的直齒圓柱齒輪模鍛模具三維模型如圖2所示。根據(jù)圖2，結(jié)合模具設(shè)計(jì)原則和工作原理，得到帶偏心軸直齒圓柱齒輪模鍛模具的主要二維尺寸如圖3所示。

3有限元建模及工況添加

摘要：行星減速器齒輪軸是行星重要的組成部分，主要用于行星減速，連接發(fā)動(dòng)機(jī)與減速器齒輪，主要起到傳輸動(dòng)力以及減速的作用。行星減速器齒輪軸又簡(jiǎn)稱(chēng)為軸，隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及綜合國(guó)力的提高，我國(guó)的行星減速器技術(shù)也得到十足的提升，但隨著時(shí)代的改變，我們對(duì)于行星減速器熱處理技術(shù)以及機(jī)械加工工藝的要求也越來(lái)越高。

關(guān)鍵詞：行星減速器；齒輪軸；熱處理技術(shù)；加工工藝

我們知道行星減速器主要用于行星的減速作用，是連接傳動(dòng)裝置傳輸減小動(dòng)力的主要裝置，而齒輪軸是行星減速器中最為重要的裝置。齒輪軸性能的好壞以及機(jī)械加工工藝是否精湛直接關(guān)系到行星系統(tǒng)的安全，因此我們對(duì)于行星減速器的要求很高。在行星減速器的制作工藝過(guò)程中，行星減速器齒輪軸的熱處理技術(shù)以及機(jī)械加工制作工藝是判定行星減速器質(zhì)量好壞的關(guān)鍵因素。在我們?nèi)粘５纳a(chǎn)工作中，通過(guò)科學(xué)的理論以及不斷地實(shí)踐總結(jié)，我們通過(guò)三級(jí)行星減速器的加工制作工藝，能夠準(zhǔn)確的分析出減速效果，保證傳輸動(dòng)力的精確度，并且使用壽命比傳統(tǒng)技術(shù)制造的壽命要延長(zhǎng)。因此，筆者在實(shí)踐總結(jié)中，本文重點(diǎn)介紹行星減速器齒輪軸的熱處理與機(jī)械加工工藝研究。

一、行星減速器技術(shù)簡(jiǎn)介

行星齒輪減速機(jī)又稱(chēng)為行星減速機(jī)，伺服減速機(jī)。在減速機(jī)家族中，行星減速機(jī)以其體積小，傳動(dòng)效率高，減速范圍廣，精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)等傳動(dòng)系統(tǒng)中。其作用就是在保證精密傳動(dòng)的前提下，主要被用來(lái)降低轉(zhuǎn)速增大扭矩和降低負(fù)載/電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比。行星齒輪減速機(jī)主要傳動(dòng)結(jié)構(gòu)為：行星輪，太陽(yáng)輪，內(nèi)齒圈。行星減速機(jī)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)原因，單級(jí)減速最小為3，最大一般不超過(guò)10，常見(jiàn)減速比為：3/4/5/6/8/10，減速機(jī)級(jí)數(shù)一般不超過(guò)3，但有部分大減速比定制減速機(jī)有4級(jí)減速。相對(duì)其他減速機(jī)，行星減速機(jī)具有高剛性、高精度(單級(jí)可做到1分以內(nèi))、高傳動(dòng)效率(單級(jí)在97%-98%)、高的扭矩/體積比、終身免維護(hù)等特點(diǎn)。因?yàn)檫@些特點(diǎn)，行星減速機(jī)多數(shù)是安裝在步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)上，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩，匹配慣量。行星減速機(jī)額定輸入轉(zhuǎn)速最高可達(dá)到18000rpm(與減速機(jī)本身大小有關(guān)，減速機(jī)越大，額定輸入轉(zhuǎn)速越小)以上，工作溫度一般在-25℃到100℃左右，通過(guò)改變潤(rùn)滑脂可改變其工作溫度。精密行星減速機(jī)因搭配伺服電機(jī)所以背隙等級(jí)(弧分)相當(dāng)重要，不同背隙等級(jí)價(jià)格差異相當(dāng)大，行星減速機(jī)可做多齒箱連結(jié)最高減速比達(dá)100000。

二、行星減速器工作原理與齒輪軸性能分析

摘要

我國(guó)機(jī)械工業(yè)迅速發(fā)展的今天，每年所生產(chǎn)的齒輪數(shù)以千萬(wàn)計(jì)，而加工時(shí)由于機(jī)床，刀具及工件系統(tǒng)的影響，被切齒輪的齒形會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。這個(gè)誤差如果不能控制在一定范圍內(nèi)，將會(huì)影響齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性，并引起噪音和振動(dòng)。因此對(duì)齒形誤差進(jìn)行測(cè)量是評(píng)定齒輪質(zhì)量的一個(gè)重要方面。同時(shí)還能從中分析出產(chǎn)生誤差的原因，并研究出提高質(zhì)量的措施。

隨著科學(xué)技術(shù)和制造業(yè)的發(fā)展，許多機(jī)器和設(shè)備所需的動(dòng)力速度愈來(lái)愈大，因而對(duì)齒輪的精度要求也將越來(lái)越高。一些老式的齒輪測(cè)量?jī)x已經(jīng)跟不上時(shí)代的步伐，但在其基礎(chǔ)上，通過(guò)某些方面的改進(jìn)，可使之重新煥發(fā)青春，以免過(guò)早淘汰。

本次設(shè)計(jì)的目的是對(duì)一臺(tái)單盤(pán)式漸開(kāi)線檢查儀進(jìn)行改裝，以改善其功能。

原來(lái)的單盤(pán)式漸開(kāi)線檢查儀，存在著諸多不足，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我著重考慮了以下三個(gè)方面的不足：

一、定位裝置采用圓錐定位，限制了儀器只能測(cè)量帶孔齒輪，而對(duì)帶軸齒無(wú)能為力。

摘要:弧齒錐齒輪的精確3D幾何模型是虛擬裝配、接觸性能分析和精密測(cè)試的基礎(chǔ)。由于弧齒錐齒輪齒面屬于復(fù)雜曲面，形狀和結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，當(dāng)今的齒面成型技術(shù)還不成熟，以至于齒面無(wú)法精確成型。為提高齒面成形精度，研究一種快速精確的齒面成形方法。以齒輪嚙合原理為理論依據(jù)，MATLAB為主要運(yùn)算工具，精確輸出齒面點(diǎn)三維坐標(biāo);采用3D建模軟件SolidWorks進(jìn)行三維建模。結(jié)果表明:該方法可以提高齒輪齒面的精度。

關(guān)鍵詞:弧齒錐齒輪;齒面成形;建模

弧齒錐齒輪正朝著高速、重載和輕量化的方向發(fā)展。長(zhǎng)期以來(lái)，可用于螺旋錐齒輪的齒面類(lèi)型受到限制，并且型號(hào)很少。齒輪齒面的形狀取決于所用機(jī)床刀具的形狀，嚴(yán)重影響了工業(yè)設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用［1］。目前可查到的文獻(xiàn)，主要通過(guò)分析齒面的幾何設(shè)計(jì)、加工制造及接觸，實(shí)現(xiàn)齒面優(yōu)化，提高齒面的承載能力。但尚未查到關(guān)于提高齒輪傳動(dòng)性能的研究?；↓X錐齒輪的嚙合過(guò)程和齒面形狀極為復(fù)雜，因此其建模過(guò)程異常困難。該方法和一般齒輪的共軛曲面成形理論不同，它以齒輪的嚙合理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用MATLAB作為運(yùn)算輔助工具，利用三維軟件Solid-Works進(jìn)行三維繪制，以研究一種快速精確的齒輪齒面設(shè)計(jì)方法。該方法的研究有利于推進(jìn)弧齒錐齒輪制造工藝的發(fā)展和進(jìn)行齒輪有限元分析［2］。

1齒面成形機(jī)制

1.1齒輪的嚙合方程

2個(gè)齒輪相互嚙合傳動(dòng)的基本要求是齒輪2個(gè)相互接觸的齒面必須相切于空間的某一點(diǎn)，如圖1所示。分別設(shè)置S1和S2為齒輪相互嚙合的2個(gè)齒面，且相切于點(diǎn)M，無(wú)論2個(gè)齒面如何運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)M都在2個(gè)運(yùn)動(dòng)曲面上。這2個(gè)齒面S1和S2上分別有坐標(biāo)系σ1和σ2，并隨著齒面的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。在曲面S1和S2上分別設(shè)置徑向矢量r1和r2、法向矢量n1和n2，設(shè)置O1和O2分別為坐標(biāo)系σ1和σ2的原點(diǎn)，則由O1到O2徑向矢量m=O1O2［3］。根據(jù)齒輪的嚙合原理，切點(diǎn)M處的2個(gè)曲面必須滿足接觸并且相切的要求，則有如下方程組當(dāng)齒輪的2個(gè)接觸齒面在點(diǎn)M處接觸時(shí)，條件是上述方程組中的第1個(gè)公式;當(dāng)2個(gè)齒面在點(diǎn)M處相切時(shí)，條件是上述方程組中的第2個(gè)公式［4］。齒輪在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中要達(dá)到嚙合狀態(tài)，必須滿足方程組(1)。采用相對(duì)微分的方法，對(duì)接觸點(diǎn)的曲率、速度進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在齒面嚙合接觸的位置，還需要滿足以下條件:v12·n=0(2)該方程的物理含義:2個(gè)運(yùn)動(dòng)表面的法向子速度必須相等，以確保2個(gè)運(yùn)動(dòng)表面連續(xù)嚙合。否則，這2個(gè)表面將在下一刻分離或彼此嵌入，但這是不被允許的［5－6］。在弧齒錐齒輪2個(gè)相互接觸嚙合的齒面，無(wú)論是線接觸還是點(diǎn)接觸均應(yīng)同時(shí)滿足公式(1)和公式(2)［7］。

傳統(tǒng)齒輪加工機(jī)床的運(yùn)動(dòng)關(guān)系復(fù)雜，以滾齒機(jī)(或蝸桿砂輪磨齒機(jī))為例，在齒輪機(jī)床中存在著展成分度鏈、差動(dòng)鏈、進(jìn)給傳動(dòng)鏈等。調(diào)整既復(fù)雜又費(fèi)時(shí)?？焖仝吔⒐みM(jìn)、快退的位置和距離都需要精心調(diào)試或試切才能完成，且需要的輔件多。

為了提高齒輪加工精度和加工效率，到了20世紀(jì)80年代以后，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始對(duì)齒輪加工機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造和生產(chǎn)數(shù)控齒輪加工機(jī)床。特別是近年來(lái)，由于微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和以現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ)的高精度、高速響應(yīng)交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，為齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇。我們將齒輪加工系統(tǒng)分為全功能和非全功能兩大類(lèi)。

差動(dòng)掛輪箱

非全功能齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

配這類(lèi)數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床進(jìn)給軸為數(shù)控軸，多采用伺服系統(tǒng)。由于80年代齒輪加工數(shù)控化剛開(kāi)始起步，當(dāng)時(shí)數(shù)控技術(shù)無(wú)法滿足齒輪加機(jī)床展成分度鏈的高同步性的要求,因此展成分度鏈和差動(dòng)鏈仍為傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)。這種數(shù)控加工方式，調(diào)整比機(jī)械式齒輪加工機(jī)床要方便的多。它們可以通過(guò)幾個(gè)坐標(biāo)軸的聯(lián)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)齒向修形齒輪的加工，省去了傳統(tǒng)加工修形齒輪所需要的靠模等裝置，提高了生產(chǎn)率和加工精度。但是這類(lèi)齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)屬經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，由于其展成分度鏈和差動(dòng)鏈仍為傳統(tǒng)的機(jī)械式，齒輪加工精度取決于機(jī)械傳動(dòng)鏈的精度。目前這種齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)多用于對(duì)現(xiàn)有機(jī)械式齒輪加工機(jī)床的數(shù)控改造。

全功能齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)