装复汽车正时齿轮

活动三　装复汽车正时齿轮

变速箱里面除了常见的直齿圆柱齿轮外，还有斜齿圆柱齿轮。在汽车中，汽车正时齿轮就是斜齿圆柱齿轮，下面我们就通过对汽车正时齿轮的拆装来了解斜齿圆柱齿轮。

1.仔细观察汽车正时齿轮，它们是如何啮合传动的？

2.仔细观察汽车正时齿轮，它们上面有什么记号？

一、汽车正时齿轮拆装

汽车正时齿轮通常有曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮，它们分别安装在曲轴和凸轮轴的轴端，结构如图9－3－1所示。

其中上方大齿轮为凸轮轴正时齿轮，下方小齿轮为曲轴正时齿轮，从图9－3－1中可以看到两个齿轮均为斜齿圆柱齿轮。两齿轮的啮合情况如图9－3－2所示。

图9－3－1　汽车正时齿轮

图9－3－2　正时齿轮的啮合情况

二、凸轮轴正时齿轮的拆卸

拆卸之前先查看两者的正时标记，如图9－3－3所示。

图9－3－3　正时标记

图9－3－4　敲平前

图9－3－5　敲平后

操作步骤如下：

①先将固定螺母的止动垫片敲平。如图9－3－4和图9－3－5所示。

②用扳手拆下固定螺母，取出凸轮轴正时齿轮。如图9－3－6和图9－3－7所示。

图9－3－6　拆下固定螺母

图9－3－7　取出凸轮轴正时齿轮

该齿轮用键和凸轮轴连接，如图9－3－8和图9－3－9所示。

9－3－8　凸轮轴正时齿轮上的键槽

图9－3－9　凸轮轴端的键

装复时要对正正时标记。

1.请装复凸轮轴正时齿轮。

2.转动曲轴，观察斜齿圆柱齿轮的啮合过程，观察凸轮轴正时齿轮转过一圈时曲轴正时齿轮转过多少圈？

3.比较直齿和斜齿圆柱齿轮的齿形和啮合特点。

一、斜齿圆柱齿轮传动

斜齿圆柱齿轮传动的特点和应用

斜齿圆柱齿轮传动与直齿圆柱齿轮传动相同，仅限于传递两平行轴之间的运动。直齿圆柱齿轮传动过程中，齿面总是沿平行于齿轮轴线的直线接触，这样，齿轮的啮合就是沿整个齿宽同时接触，同时分离。斜齿圆柱齿轮齿面接触线是由齿轮一端齿顶开始，逐渐由短而长，再由长而短，至另一端齿根为止，载荷的分配也是由小而大，由大而小，同时啮合的齿数多。因此斜齿轮传动有如下特点：

①传动平稳，冲击、噪声和振动小，所以适于高速传动；

②承载能力强，适于重载情况下工作；

③使用寿命长；

④不能作变速滑移齿轮使用；

⑤传动时产生轴向力。

二、齿轮的失效形式及维护

齿轮失效是指齿轮在传动过程中，由于载荷的作用使轮齿发生折断、齿面损坏等现象，而使齿轮过早地失去正常工作能力的情况。由于齿轮传动的工作条件和应用范围各不相同，影响失效的原因很多。就其装置的形式来说，有开式、半开式和闭式之分。就使用情况来说，又有低速、高速及轻载、重载之别。再加上齿轮材料的性能及热处理工艺的不同，齿轮自身的尺寸、齿廓形状、加工精度等级的差别，齿轮传动出现了不同的失效形式，主要现象是齿根折断、齿面磨损、点蚀、胶合及塑性变形等。开式齿轮失效常因为沙尘落入齿面，加快了轮齿磨损；闭式齿轮失效多是由于轮齿强度、韧性不足，或是齿面硬度、接触强度欠佳所造成。为此除了要在设计时应予以充分注意外，材料选择是否恰当也十分重要。

1.轮齿折断

轮齿折断一般发生在齿根部位。造成折断的原因有两种：一是因多次重复的弯曲应力和应力集中造成的疲劳折断；另一是因短时过载或冲击载荷而造成的过载折断。两种折断均发生在轮齿受拉应力的一侧。

2.齿面点蚀

由于齿面的接触应力是交变的，应力经多次重复后，在节线附近靠近齿根部分的表面上，会出现若干小裂纹，封闭在裂纹中的润滑油，在压力作用下，产生楔挤作用而使裂纹扩大，最后导致表层小片状剥落而形成麻点状凹坑，称为齿面疲劳点蚀。点蚀出现的结果，往往产生强烈的振动和噪声，导致齿轮失效。

提高齿面硬度和润滑油的黏度，采用正变位传动等，均可减缓或防止点蚀产生。

3.齿面磨损

当外界的硬屑落入啮合的齿面间，就可能产生磨料磨损。另外当表面粗糙的硬齿与较软的轮齿相啮合时，由于相对滑动，较软的齿表面易被划伤也可能产生齿面磨料磨损。磨损后，正确的齿形遭到破坏，齿厚减薄，最后导致轮齿因强度不足而折断。

改善润滑、密封条件，在润滑油中加入减摩添加剂，保持润滑油的清洁，提高齿面硬度等，均能提高齿面的抗磨料磨损。

4.齿面胶合

胶合是比较严重的黏着磨损。在高速重载传动时，因滑动速度高而产生的瞬时高温会使油膜破裂，造成齿面间的黏焊现象，黏焊处被撕脱后，轮齿表面沿滑动方向形成沟痕，这种胶合称为热胶合。在低速重载传动中，不易形成油膜，摩擦热虽不大，但也可能因重载而出现冷焊黏着，这种胶合称为冷胶合。热胶合是高速、重载齿轮传动的主要失效形式。

减小模数、降低齿高、采用角度变位齿轮以减小滑动系数，提高齿面硬度，采用抗胶合能力强的润滑油（极压油）等，均可减缓或防止齿面胶合。

5.齿面塑性变形

当齿轮材料较软而载荷及摩擦力又很大时，在啮合过程中，齿面表层材料就会沿着摩擦力的方向产生塑性变形从而破坏正确齿形。由于在主动轮齿面节线的两侧，齿顶和齿根的摩擦力方向相背，因此在节线附近形成凹槽，从动轮则相反，由于摩擦力方向相对，因此在节线附近形成凸脊。这种失效常在低速重载、频繁启动和过载传动中出现。

适当提高齿面硬度，采用黏度较大的润滑油，可以减轻或防止齿面塑性流动。

三、渐开线齿轮的啮合特性及正确啮合的条件

1.渐开线齿轮的啮合特性

①渐开线齿廓能保证瞬时传动比恒定；

②渐开线齿轮的啮合线和啮合角恒定不变；

③中心距的变化不影响传动比的稳定性。

2.渐开线齿轮正确啮合的条件

①两齿轮的模数必须相等；

②两齿轮分度圆上齿形角必须相等。

一、填空题

1.齿轮传动之所以应用广泛，其中一个重要原因就是传动　　。

2.渐开线的形状取决于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

3.按齿线形状不同分，齿轮传动有　　、　　、　　。

4.按齿廓曲线不同，齿轮传动有　　　　、　　　　、　　　　。

5.一对渐开线直齿轮的正确啮合条件为　　　　　　　　　　　　　。

6.直齿圆柱齿轮轮齿的大小取决于　　　　的大小。

7.渐开线直齿圆柱齿轮有5个基本参数，即　　　　　。

二、名词解释

1.节点

2.节圆

3.分度圆

三、判断题

1.渐开线上各点的压力角不同，基圆上的压力角最大。　　　　　　（　　）

2.基圆直径越大，渐开线越平直。　　　　　　　　　　　　　　　（　　）

3.渐开线是由发生线从基圆开始向外形成的，故基圆内没有渐开线。（　　）

4.规定模数是为了减少加工时间、提高生产率。　　　　　　　　　（　　）

四、简答题

1.渐开线有哪些几何性质？

2.标准直齿圆柱齿轮的主要参数有哪些？

3.斜齿圆柱齿轮传动有何特点和应用？

4.齿轮的失效形式有哪些？