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圆柱齿轮加工工艺中齿厚的确定
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cyqdesign
2008-11-10 21:24
圆柱齿轮加工工艺中齿厚的确定
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。
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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
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`$hna{e^n
1 按产品图给定参数确定推导工艺检测齿厚的思路:
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C[0*>W8o
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:
vvvH5NRm
{ t1|6R0
5OS|Vp||b
ML9nfB^z!
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:
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@s[Vtw%f
1. 固定弦齿厚;
G{C27k>wa
2. 分度圆弧齿厚;
czH`a=mjH
3. 公法线长度;
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4. 量球(棒)跨距:M值;
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5. 量球球底与被测齿轮中心距:R值。
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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。
7=e!k-G
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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。
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2 换算过程中关键步骤:
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2.1 根据法向基节,确定齿轮的法向模数:
y;1 'hP&
'tRaF
Pbn=π*mn*cos(αn)
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2.2 根据基圆螺旋角,换算成分度圆螺旋角:
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4IEF{"c_8
sin(βb)=sin(β)*cos(αn)
6L\?+=X
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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:
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6gSo>F4=
Sbt=S*rb/(r*cos(β))+db*inv(αt)
K;fRDE){
J#L"kz
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:
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`fA|])3T
Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn)
Pn;Tg7oz
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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。
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hrt]Qn&
2.6 公法线长度计算:
5qx,b&^w
l'#P:eW
2.6.1 计算当量齿数:
fQtV-\Bc
FN)vFQ#J
Zn=Z*INVαt/INVαn 或Zn=Z/COS3(β)
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$2?10}mrx
2.6.2 计算跨齿数并园整为整数:
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9sR?aW^$,/
K=(Zn/180°)*arccos(Zn*cos(αn) /(Zn+2*Xn))+0.5
fNkN
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2.6.3 计算标准公法线长:
k8~/lE.Wy
'aFj yY?%
Wk*=cosαn*[π*(k-0.5)+z'*invαn]
}/{G
HRPNZ!B
2.6.4 计算变位增减量值:
u\,("2ZW9+
^{vf|zZ _
△W*=2*Xn*sinαn ,将变位系数Xn按最大和最小值分别代入。
fCq
K:i{us`
2.6.5 计算实际公法线长度值:
Gxj3/&]^Y
+}u{{
Wk=mn*(Wk*+△W*),得到实际公法线长度的最大和最小值。
0!^vQ
#t^y$9^
2.7 固定弦齿厚计算:
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~gjREl,+D#
2.7.1. 计算固定弦齿厚:
tBZ&h` V
4IW7^Pq`P
Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn)
:Ur=}@Dj
"gR W91 T
2.7.2 计算固定弦齿高:
[J6*Q9B<V&
n<. T6
hc=ha-0.5*Sc*tanαn
cjd Z.jR2
H,F/u&O
2.8 M值(量球跨距)和R值(球底半径值)计算:
&vy/Vd
%dyE F8)
2.8.1 量棒(球)中心压力角渐开线函数:
6@2 S*\&
R-8/BTls7
invαMt=invαt+dp/(mn*z*cosαn) +2*xn*tanαn/z-π/(2*z)
JpFfO<uO
j\ dY
2.8.2 球心压力角弧度初值(按经验公式):
k>N >_{\
h7EKb-@
αMt0=(invαMt)^(1/3)-3*invα/7.9
c]y"5;V8
Zv`j+b
2.8.3 球心压力角角度值(按经验公式):
7d7"^M
GCf3'u
αMt=(invαMt+αMt0-tan(αMt0)/ tan(αMt0))^2+αMt0
|+ ^-b}0
|Bv?! sjf
2.8.4 Rm值(球心距):
RawK9K_1
E>BP b
Rm=d*cosα/(2*cosαMt)
~BNLzt3%O
; U)a)l'y
2.8.5 R值(球底)奇偶齿同:
I1H} 5bf3
^Ms)T3dM
Re=Rm-dp
j:yQP#U
Dn6 k,nVh
2.8.6 偶数齿M值:
0]F'k8yLN
q;))3aQe
Me=2*Rm+dp
?D].Za^km
x<0-'EF/S
2.8.7 奇数齿M值:
)-_NtMr~`!
FyZa1%Tv@
Mj=2*Rm*cos(π/(2*z)+dp
iXN7+QO)
^8mF0K&
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
5aF03+ko
Q9lw~"
3 计算工艺要求的R值:
e7{n=M
Cmq.V@
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
+DWmutL
6\MJvg\;
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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9.KOrg5}L
TK )Kq
t|gEMDGa3
OHqc,@a;+
'L*nC T;
?fog 34g
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参考文献
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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 .
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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。
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(作者:神龙汽车有限公司 龚昌钧)
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