摘要:在汽车变速器
齿轮加工过程中,目前我公司采用的滚—剃齿(或插齿)工艺,每道工序中都需要控制齿轮齿厚
参数,以保证最终产品要求的齿轮侧隙。
C<^S$ 关键词:中心距 法向基节 基圆螺旋角 基圆弧齿厚 分度圆弧齿厚 公法线长度 M值 R值
9]{Ss$W3x F?y
C= 1 按产品图给定参数确定推导工艺检测齿厚的思路:
+@@( C9 0r&FH$ 由于目前神龙公司产品图都是法国PAS集团提供的,产品图中给定的齿轮参数与国内常见参数略有不同,具体见下表:
|NjyO>@Pa lKRp9isn^
<`A!9+ H3JDA^5 当我们拿到零件图纸开始着手编制齿轮加工工艺时,我们应根据产品图纸给定的参数换算成工艺中需要的参数,如:齿轮模数、分度圆螺旋角、变位系数等,并确定便于线边检测的热后终检的齿厚值。而我们通常检测齿厚可以选择下列任意一种方式:
LzB*d dW^#}kN7V 1. 固定弦齿厚;
eo"XHP7ja 2. 分度圆弧齿厚;
TQ {8 ee{ 3. 公法线长度;
lrMkp@f. 4. 量球(棒)跨距:M值;
GsqO^SV 5. 量球球底与被测齿轮中心距:R值。
Au )%w oJ=u
pnBn- 我公司目前普遍采用的齿厚测量方式均为R值检测法。这种方法的优点是:检测
精度高,误差小,操作简单迅速,适用于大批量生产。缺点是:需要专用的R值检测装置,检具一次性投入成本高,对于单件和小批量加工不够经济。
]zvOM^l~ cf_X=;yaqy 在确定了一种零件的终检R值后,我们要通过试切和预批量来跟踪
热处理变形量,应多测几次取平均值;在之前还要根据工艺手册余量推荐值作为参考,并通过试验确定滚齿工序应给剃齿工序留多少剃齿余量,以齿形完全剃起来,该值越小越经济,一方面可提高剃齿刀寿命,还可以得到更好的齿面粗糙度。工艺试验均以R值数据来跟踪。
kY~yA2*G sQT,@+JEr 2 换算过程中关键步骤:
$@dPIq4o;} }L5;=A']S 2.1 根据法向基节,确定齿轮的法向模数:
$T2zs$ g-+/zEOUS Pbn=π*mn*cos(αn)
U4e9[=q`' P\
2Bx *e 2.2 根据基圆螺旋角,换算成分度圆螺旋角:
!<>`G0 # kmI#W"^ sin(βb)=sin(β)*cos(αn)
I]d?F:cdX 5pE@Ww 2.3 根据基圆弧齿厚最大和最小值,分别推出分度圆弧齿厚最大和最小值:
mx^rw*'JGC QVN@B[9 Sbt=S*rb/(r*cos(β))+db*inv(αt)
wmX * n'l JCITIjD7= 2.4 由分度圆(或基圆)弧齿厚计算出径向变位系数最大和最小值:
k0DX|O8mXV ".fnx8v, Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn)
&gvX<X4e UWBR5 2.5 通过以上计算出的各参数结合产品图给定的已知参数,以分度圆(或基圆)弧齿厚为主线,就可以方便的求出我们工艺所需要的各项齿厚:公法线长度、固定弦齿厚、M值及R值等。这些均可在生产线用相应检测工具测量出实际值,以便随时监控并调整生产状况,保证与产品图纸的符合性。
|Gb~[6u M""X_~&I" 2.6 公法线长度计算:
072`i46 )|S!k\^A 2.6.1 计算当量齿数:
7I6&*I !z?:Y#P3 Zn=Z*INVαt/INVαn 或Zn=Z/COS3(β)
[#2z=Xg z#olKBs 2.6.2 计算跨齿数并园整为整数:
3],[6%w lN::veD K=(Zn/180°)*arccos(Zn*cos(αn) /(Zn+2*Xn))+0.5
SjU0Xb)[ of.=n 2.6.3 计算标准公法线长:
<$'FTv mY]R~: Wk*=cosαn*[π*(k-0.5)+z'*invαn]
}Q>??~mVl zeHs5P8}r 2.6.4 计算变位增减量值:
Y<`uq'V 9=MxuBl △W*=2*Xn*sinαn ,将变位系数Xn按最大和最小值分别代入。
zQ,ymfT fTA%HsvU: 2.6.5 计算实际公法线长度值:
uTUkRqtD! ?s{Pp Wk=mn*(Wk*+△W*),得到实际公法线长度的最大和最小值。
J.npv1F 6imQjtI 2.7 固定弦齿厚计算:
U_Va'7 Qc"UTvq 2.7.1. 计算固定弦齿厚:
\Ot,&Z k2 SNf*2~uq) Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn)
Tk0Senq, UR.l*+<W7 2.7.2 计算固定弦齿高:
Ps7Bt(/ |=4imM7 hc=ha-0.5*Sc*tanαn
HA(G q "zBYhZr 2.8 M值(量球跨距)和R值(球底半径值)计算:
w#`E;fN' Y+#VzIZw 2.8.1 量棒(球)中心压力角渐开线函数:
WJ$!W 4P}<86xk invαMt=invαt+dp/(mn*z*cosαn) +2*xn*tanαn/z-π/(2*z)
@,v.Y6Ge m]:|j[!*M 2.8.2 球心压力角弧度初值(按经验公式):
Ycve[31BDd gS4@3BOw&. αMt0=(invαMt)^(1/3)-3*invα/7.9
|Orp:e! ibskce{H 2.8.3 球心压力角角度值(按经验公式):
;?0k> E
h>qUa αMt=(invαMt+αMt0-tan(αMt0)/ tan(αMt0))^2+αMt0
~!a~ -:# Zo|# ,AdE> 2.8.4 Rm值(球心距):
qY$/i# zHvG3Ed@ Rm=d*cosα/(2*cosαMt)
Mk@%Wuxg2 .#y.:Pb|e 2.8.5 R值(球底)奇偶齿同:
%B'*eBj~fw I='S). Re=Rm-dp
ohe0}~)V 9.qjEe 2.8.6 偶数齿M值:
YYUWBnf30G U(cV#@Y Me=2*Rm+dp
wqLY
\ ?4,e?S6,[ 2.8.7 奇数齿M值:
_+hf.["" yb:Xjg7
Mj=2*Rm*cos(π/(2*z)+dp
B'Ll\<mq@ u*J,3o}
< 2.8.8 计算反渐开线函数方法二:当在2.8.1中求出测量量球中心压力角渐开线函数后,用牛顿迭代公式:XK+1=XK-f(XK)/f'(XK) ,其中k=0,1,2,...,推导出: αk+1=αk-(tanαk-αk-invαk/(tanαk)^2 ,用Excel编制一个小程序将2.8.1中计算出的值代入αk 可以得到更为精确的球心压力角的角度值。见求反渐开线程序
)a%kAUNj 8Yq_6 3 计算工艺要求的R值:
w8df-]r k-&fPEjG 以上计算出的均为产品图要求的齿厚对应值,在自己编制的Excel程序中输入热处理变形量和留剃量,我们就可以得到我们需要的滚齿和剃齿工艺要求的R值了。原程序计算步骤见Excel附表一(共3页):齿厚计算程序
%;|^*?!J0 {m/h3hjFa 由齿厚计算程序可确定MA5档主动齿轮齿厚工艺控制范围见下表:
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~;A36M-[. w{1DwCLKq 参考文献
M/X&zr 1 齿轮手册编委会. [齿轮手册]上册 第一版 机械工业出版社出版 1990年11月重庆第1版 第2-3到2-49页 .
t_PAXj 2 《小模数齿轮测量手册》编写组. [小模数齿轮测量手册].第一版 国防工业出版社出版 1972年11月第一版 第54~66页; 第184~365页。
G92Ya^` 6WEYg (作者:神龙汽车有限公司 龚昌钧)