减速机齿轮轴的加工与工艺

减速机齿轮轴的工艺与加工目录前言...........................................................1一减速机的基本知识..............................................21.1减速机概述...................................................21.2减速机的作用及工作原理.......................................21.3减速机的分类和种类...........................................3二减速机齿轮轴的材料与热处理....................................42.1轴类零件的材料...............................................42.2轴类零件的热处理.............................................8三齿轮轴的加工工艺分析.........................................113.1数控车削加工................................................113.2轴类零件的加工内容..........................................133.3齿轮轴的工艺分析与加工......................................14四总结.........................................................25参考文献........................................................26致谢..........................................................272012届毕业项目1前言随着国家对机械制造业的重视，重大装备国产化进程的加快以及城市化进程的加快，减速机行业仍保持着快速发展的态势，减速机作为现代化建设中必不可少的传动设备，被应用于各个行业之中，减速机的发展极大的影响着机械行业的发展，而齿轮轴在整个减速机当中起着极其重要的作用，从减速机齿轮轴从无到有的整个过程的每一个细小的环节都对齿轮轴的寿命、作用等起着很大的作用。在这我做此毕业项目来介绍整个减速机齿轮轴的加工制造过程，通过查阅大量关于齿轮轴的材料、热处理、详细加工等资料，再经过我自己在神工集团实习期间，亲自对齿轮轴的实际加工的了解，做出的此毕业项目与往届学长做的关于轴的设计更具有特色。本毕业项目是我根据大学三年在学校学到的理论知识加上我在神工实习的实践经验的结果，其特点是更具有实用性。在我查阅资料的时候大多数都是介绍轴的机械加工，或者是数控加工，而我根据我自己实际操作程序步骤，采用了机械加工与数控加工相结合的方法加工此轴，详细的介绍了整个轴从无到有的过程，详细的介绍了这种齿轮轴的各种材料，以及各种材料制造出的轴对整个减速机的不同的影响，从而获得最佳材料。还有毛坯料的选择，为什么选择锻坯而不是铸造等其他的毛坯料。热处理的选择也是对轴的性能起重要作用的。整个齿轮轴的加工重要的就是车削加工与滚齿加工，在这我详细介绍了机械车削，数控车削，还有滚齿的加工等。希望通过此次项目对机械行业更深入了解，积累更多的经验。2012届毕业项目21减速机的基本知识1.1减速机概述减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中，其作为现代化建设中必不可少的传动设备，被应用于各个行业之中。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。随着国家对机械制造业的重视，重大装备国产化进程的加快以及城市化改造进程的加快，减速机行业仍将保持快速发展态势，尤其是齿轮减速机的增长将会大幅度提高，这与进口设备大多配套采用齿轮减速机有关。因此，业内专家希望企业抓紧开发制造齿轮减速机，尤其是大、中、小功率硬齿面减速机，以满足市场的需求。1.2减速机的作用及工作原理1.2.1作用①降低速度，但是提高了输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但不能超过减速机的额定扭矩。②减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。一般电机都会有一个惯量数值。1.2.2工作原理减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机.内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。2012届毕业项目31.3减速机的分类和种类减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途分类：1、按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；2、按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；3、按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥－圆柱齿轮减速器；4、按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。常用的减速机种类：1、摆线减速机、硬齿面圆柱齿轮减速机3、行星齿轮减速机4、软齿面减速机5、三环减速机6、起重机减速机7、蜗杆减速机8、轴装式硬齿面减速机9、无级变速机蜗轮蜗杆减速机的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。谐波减速机的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。行星减速机其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。2012届毕业项目42减速机齿轮轴的材料与热处理2.1轴类零件的材料2.1.1轴简述轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。齿轮轴是齿轮减速机最重要的部件，它在很大程度上影响着齿轮减速机的寿命，齿轮传动所传递的力或扭矩都附加在减速机的轴上。齿轮传动是靠主动轮轮齿廓依次推动从动轮轮齿齿廓实现的。因此，齿轮传动的基本要求之一是瞬时传动比保持不变；否则，当主动轮等角速度回转时，从动轮的角速度为变量.从而产生惯性力。这种恨性力不仅影响齿轮的寿命，而且还引起机器的振动和嗓声.影响传动精度。所以齿轮齿廓的形状应满足舜时传动比恒定不变的条件。常见齿轮减速的的轴的作用：轴是组成机械的重要零件之一其功用主要有:1．支承轴上的零件.以实现轴上零件的回转或往复运动;2．传递运动和扭矩(或力)3．承受弯矩。按承载类型分类：①转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴(图2.1)等。图2.1齿轮轴2012届毕业项目5②心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴（图2.2）等。图2.2心轴根据轴工作时是否转动，心轴又可分为转动心轴和固定心轴③传动轴，连接或装配各项配件而可移动或转动的圆形物体配件，一般均使用轻而抗扭性佳的合金钢管制成。对前置引擎后轮驱动的车来说是把变速器的转动传到主减速器的轴，它可以是好几节由万向节连接。主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴（图2.3）等。由轴管、伸缩套和万向节组成。伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间距离的变化。万向节是保证变速器输出轴与[2]驱动桥输入轴两轴线夹角的变化，并实现两轴的等角速传动。图2.3传动轴图2.4曲轴按抽线形状分类①直轴②曲轴（图2.4）2012届毕业项目6③挠性钢丝轴。由几层紧贴在一起的钢丝构成。可将运动和转矩传到所要求的位置。按抽的外形分类①阶梯轴.各段直径不同.有利于轴上零件的定位和装拆。②光轴，整根轴直径相同。2.1.2轴材料的选择2.1.2.1金属材料概述金属材料属于工程材料，其因具有良好的力学性能、物理性能、化学性能能和工艺性能，所以成为机器零件最常用的材料，前三者为使用性能，工艺性能是指金属材料是机械加工过程中反映出来的各种特性，它决定材料是否易于加工或如何进行加工等重要因素。其分一下几类：黑色金属①铸铁是含碳质量分数大于2.06%的铁碳合金。工业上常用铸铁的含碳质量分数一般为2.5%~4.05%.由于铸铁具有良好的铸造性、抗震性、切削加工性以及一定的力学性能，并且价格低廉、生产设备简单，所以在机器零件材料中占有很大的比重，广泛的用来制作各种机架、底座、箱体、缸套等形状复杂的零件。有白口铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁，其中灰铸铁具有良好的锻造性、耐磨性、抗震性和切削加工性，因此它是目前生产中用的最多的一种铸铁，有HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350，我们神工机械制造有限公司的减速机的箱体、闷盖，透盖轴承压盖等都是用HT200的珠光体灰铸铁铸造而成的。②碳素钢含碳质量分数在2.06%以下的铁谈合金称为钢，碳素钢可以轧制成板材和型材，也可以锻造成各种形状的锻件，常用的几种碳素钢有普通碳素结构钢、优质碳素结构钢，碳素工具钢、铸钢等，其中普通碳素结构钢通常为轧钢板、型钢、棒钢等，可以制作焊接、铆接、螺栓链接的一般工程构件，大多数不需要热处理，可以直接在供应状态下使用。碳素结构钢在我们神工机械制造有限公司用的也是很广泛的，像大型的五级油田减速器的箱体、箱盖都是碳素结构钢Q235-A焊接而成的，还有相关的轴承压盖、大闷盖、大透盖等等也是由Q235-A材料的板材加工而成的，还有放在轴承与齿轮之间有定距作用的定距环，放在轴承与压盖之间具有调整距离作用的调整换，键等等是由优质碳素结构钢45#钢加工而成的。③合金钢为了提高钢的性能，有意识的在碳素钢里加入一定量的合金元素，如硅、锰、铬、镍、钼、钒、钛等，即构成合金钢。由于合金元素的加入，细化了钢的晶粒，提高了2012届毕业项目7钢的综合力学性能和热硬性、渗透性。一般可分为合金结构钢、合金工具钢，特殊结构钢三类。其中合金工具钢常用来制造各种刃具、量具、和模具，因此对应的就有刃具钢、量具钢和模具钢。而特殊性能合金钢是指具有特殊的物理、化学性能的一种高合金钢，主要包括不锈钢、耐热钢和磁性钢。有色金属工业生产中通常称钢铁为黑色金属，而称铜、铝、镁、铅等及其合金为有色金属。由于有色金属具有某些特殊的性能，如良好的导热性、导电性以及耐腐蚀性，已经成为现代工业技术中不可缺少的重要材料，主要有铜及其合金，铝及其合金，轴承合金等。2.1.2.2轴材料以上的金属材料中有很多都是可以作为轴的材料的，但选择时应主要考虑如下因素：轴的强度、刚度及耐磨性要求，轴的热处理方法及机加工工艺性的要求，轴的材料来源和经济性等。所以轴的材料是上面的其中的两种碳素钢和合金钢。碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.25～0.5%的中碳钢。尤其是45号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等普通碳素钢。合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中