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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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1 按产品图给定参数确定推导工艺检测齿厚的思路:
LIZsDTU
qH1&tW$
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:
iR(jCD?) Y
!w}cKm
/a:sWmxMT
U#=5HzE
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:
c^s%t:)K
N);2 2-
1. 固定弦齿厚;
u>W:SM
2. 分度圆弧齿厚;
C}>Pn{wY9
3. 公法线长度;
F vt5vQ
4. 量球(棒)跨距:M值;
:$J4T;/{
5. 量球球底与被测齿轮中心距:R值。
Bc^MZ~+ip
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我公司目前普遍采用的齿厚测量方式均为R值检测法。这种方法的优点是:检测精度高,误差小,操作简单迅速,适用于大批量生产。缺点是:需要专用的R值检测装置,检具一次性投入成本高,对于单件和小批量加工不够经济。
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在确定了一种零件的终检R值后,我们要通过试切和预批量来跟踪热处理变形量,应多测几次取平均值;在之前还要根据工艺手册余量推荐值作为参考,并通过试验确定滚齿工序应给剃齿工序留多少剃齿余量,以齿形完全剃起来,该值越小越经济,一方面可提高剃齿刀寿命,还可以得到更好的齿面粗糙度。工艺试验均以R值数据来跟踪。
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K~DQUmU@
2 换算过程中关键步骤:
o,yP9~8\
SZ'2/#R>
2.1 根据法向基节,确定齿轮的法向模数:
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M~jV"OF=
Pbn=π*mn*cos(αn)
v@^P4cu;
>/5'0n_R
2.2 根据基圆螺旋角,换算成分度圆螺旋角:
48 n5Y~YS
;:5Ahfo \
sin(βb)=sin(β)*cos(αn)
XD=p:Ezh
n?=d)[]
2.3 根据基圆弧齿厚最大和最小值,分别推出分度圆弧齿厚最大和最小值:
8n1<nS<
Dq:>]4%
Sbt=S*rb/(r*cos(β))+db*inv(αt)
zs<2Ozv
B !}/4"
2.4 由分度圆(或基圆)弧齿厚计算出径向变位系数最大和最小值:
`: R7jf
8'}D/4MUr
Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn)
aIXN wnq
`BOG e;pl
2.5 通过以上计算出的各参数结合产品图给定的已知参数,以分度圆(或基圆)弧齿厚为主线,就可以方便的求出我们工艺所需要的各项齿厚:公法线长度、固定弦齿厚、M值及R值等。这些均可在生产线用相应检测工具测量出实际值,以便随时监控并调整生产状况,保证与产品图纸的符合性。
Q?uHdmY*X
#D2.RN
2.6 公法线长度计算:
Q]v><
K#>@T<
2.6.1 计算当量齿数:
-cL{9r&X
H0P:t(<Gt
Zn=Z*INVαt/INVαn 或Zn=Z/COS3(β)
k=D}i\F8
Un.u{$po
2.6.2 计算跨齿数并园整为整数:
]8;2Oh
)GC9%mF;
K=(Zn/180°)*arccos(Zn*cos(αn) /(Zn+2*Xn))+0.5
V9%!B3Sb
{/E_l
2.6.3 计算标准公法线长:
io1hUZ
9iy3 dy^
Wk*=cosαn*[π*(k-0.5)+z'*invαn]
Y:-O/X
X]T&kdQ6q
2.6.4 计算变位增减量值:
N" =$S|Gs
[42EqVR
△W*=2*Xn*sinαn ,将变位系数Xn按最大和最小值分别代入。
*@(j'0hj
~(~ y=M
2.6.5 计算实际公法线长度值:
EK=PY
X<*-d6?gD`
Wk=mn*(Wk*+△W*),得到实际公法线长度的最大和最小值。
s-"oT=
4!k0
2.7 固定弦齿厚计算:
&o]ic(74c?
RAUD8Z
2.7.1. 计算固定弦齿厚:
~qu}<u)P
5xIOi(3`Q
Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn)
N}rc3d#
'i5,2vT0
2.7.2 计算固定弦齿高:
qvN`46c
_>=QZ`!r
hc=ha-0.5*Sc*tanαn
?Zv>4+Y'
i~sW_f+
2.8 M值(量球跨距)和R值(球底半径值)计算:
id:6O+\
d"U'\ID2y
2.8.1 量棒(球)中心压力角渐开线函数:
dZIruZ)x
g3Z"ri~!G
invαMt=invαt+dp/(mn*z*cosαn) +2*xn*tanαn/z-π/(2*z)
3@8Zy:[8<
h(MNH6B1
2.8.2 球心压力角弧度初值(按经验公式):
CjT]!D)s
O;CC(
αMt0=(invαMt)^(1/3)-3*invα/7.9
e.l3xwt>$
r t\eze_5A
2.8.3 球心压力角角度值(按经验公式):
vL ]z3
m(rd\3d
αMt=(invαMt+αMt0-tan(αMt0)/ tan(αMt0))^2+αMt0
U%u%_{-
S>nf]J`
2.8.4 Rm值(球心距):
G+V?c1Me
;9"6g=q
Rm=d*cosα/(2*cosαMt)
G Ebm$\
DNmP> ~
2.8.5 R值(球底)奇偶齿同:
}F=lG -x
=Eb4Iyz
Re=Rm-dp
=Yt)b/0b9
sHn-#SGm
2.8.6 偶数齿M值:
ay`A Gr
t^5xq8w8
Me=2*Rm+dp
V \Sl->:
MG(qQ#;j/
2.8.7 奇数齿M值:
Q=n2frW(T
/P koqA,
Mj=2*Rm*cos(π/(2*z)+dp
Q8?:L<A
gBd@4{y6C.
2.8.8 计算反渐开线函数方法二:当在2.8.1中求出测量量球中心压力角渐开线函数后,用牛顿迭代公式:XK+1=XK-f(XK)/f'(XK) ,其中k=0,1,2,...,推导出: αk+1=αk-(tanαk-αk-invαk/(tanαk)^2 ,用Excel编制一个小程序将2.8.1中计算出的值代入αk 可以得到更为精确的球心压力角的角度值。见求反渐开线程序
['JIMcD
|Q*OA
3 计算工艺要求的R值:
4KnrQ-D
ka?EXF:
以上计算出的均为产品图要求的齿厚对应值,在自己编制的Excel程序中输入热处理变形量和留剃量,我们就可以得到我们需要的滚齿和剃齿工艺要求的R值了。原程序计算步骤见Excel附表一(共3页):齿厚计算程序
0jmPj
>^TcO
由齿厚计算程序可确定MA5档主动齿轮齿厚工艺控制范围见下表:
V PaW-o
y@2$sK3K
7L !$hk
>))K%\p
F*J@OY8i
mr<camL5
{No Y`j5S
E9~}%&
s~n@|m9k
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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 .
2e|m3
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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