齒輪材料及加工工藝

針對目前的情況，本實驗採用20CrMo鋼作為實驗材料進行模擬實驗。

工藝路線為：熱處理（滲碳淬火）、熱軋（保溫）冷齒粗加工（滾齒、插齒）。 具體工藝如下：20CrMo齒輪經預加工、滾齒後，滲碳，高頻感應加熱至AC3（875）奧氏體化溫度，快速油冷至150-250，熱油精密，擠壓輪塑性變形齒面至最終尺寸，軋輥結束。 當工件仍處於奧氏體狀態時，取出工件並迅速冷卻，在齒面形成硬質馬氏體組織。

首先，推導出齒角與嚙合位置的關係。
滾模與工件齒輪設置為標準安裝，輪齒在滾模齒的帶動下逆時針旋轉。 圖中齒的虛線位置設為中立位置，齒偏離該位置時產生偏角j1。
在中立位置j1=0時，齒相對於中立位置逆時針偏轉時j1為正值，順時針偏轉時為負值。 

左側嚙合點的情況類似。
可以寫出各個位置參數之間的關係
Right flank: j1=j1/20-j1(1)
Left flank: j1=i1-0-j1/2(2)
其中 j1=arccos(rb1/rj1)(3)
J1=s1/r1-2(invj1-inv0)(4)
Further derivation jj1=j1-j1/2(5)
xj1=rj1cos(j1/2)
-r2F-(tf/2)2(6)
根據齒轉角的取值範圍，由上式可知，j1與jj1和rj1的關係是唯一確定的。

用同樣的方法也可以得到左齒面上i1與ii1、ri1的關係。 事實上，i1=j1。 因此，只要給定j1，就完全確定了工件齒在左右嚙合線上的嚙合點i和j的位置。 另外，滾模齒上j點的嚙合圓半徑rj2=rb22j22 (7) 其中rb2為滾模齒的基圓半徑；

J2 是滾壓模具齒上 j 點的曲率半徑。 

因此，可以通過公式確定j點在滾模齒上的位置，得到對應的jj2、xj2、j2等位置參數。
根據赫茲彈性接觸變形理論，嚙合點處的彈性變形量je=115FfBE(10) 工件齒面在接觸點處的塑性變形量Sp可用滑移線場理論計算。 Sp103=jFjkB2bjFjkBcj(11) 其中 是接合點 j 處兩個齒面的組合曲率半徑。
那麼齒上j點的總變形量j可表示為下式 j=jjijeSp2 (12) 其中2為滾模齒面j點的彈性變形量，計算方法和工件齒的彈性變形量相同； 滾壓模具與工件齒輪之間存在內部傳動鏈，在等中心距壓制方式下，法向總變形量j=S0為定值，其中S0為沿嚙合線方向的擠壓.
以汽車工業和精密機床中廣泛使用的20CrMo滲碳齒輪為例，提出了一種將熱處理、精軋、淬火相結合的細軋輥變形熱處理工藝，將熱處理、精軋、淬火三道工序合為一體，建立軋輥。 利用擠壓過程中齒的雙面嚙合力模型推導出滾壓模與工件的彈性彎曲變形、彈性接觸變形和齒總變形的計算公式。

本文鏈接： 齒輪材料加工工藝及變形探討

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