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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。 pY T^Ug  
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 <!m'xOD  
`$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: Q(gc(bJV  
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: v vvH5NRm  
{ 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: 4x;vn8 yh  
@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; Y  c]  
4. 量球(棒)跨距:M值; -hjGPu  
5. 量球球底与被测齿轮中心距:R值。 ~l SdWUk>  
Vy6A]U\%  
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  
|1z?#@BH  
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。 WhU-^`[*  
)08mG_&atL  
2 换算过程中关键步骤: A3jT;D9Y%  
a9<&|L <  
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) n:i?4'-}  
tOQura  
2.2 根据基圆螺旋角,换算成分度圆螺旋角: } eL*gy  
4IEF{"c_8  
sin(βb)=sin(β)*cos(αn) 6L\?+=X  
gOnVN6  
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: GLIe8T*ht  
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: Vu u2SS  
`fA|])3T  
Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn) Pn;Tg7oz  
@m bR I0  
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。 9~FB^3Nz_  
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  
F N)vFQ#J  
Zn=Z*INVαt/INVαn 或Zn=Z/COS3(β) <+%#xi/_  
$2?10}mrx  
2.6.2 计算跨齿数并园整为整数: k'hJ@ 6eKS  
9sR?aW^$,/  
K=(Zn/180°)*arccos(Zn*cos(αn) /(Zn+2*Xn))+0.5 fNkN  
/%'>?8/  
2.6.3 计算标准公法线长: k8~/lE.Wy  
'aFjyY?%  
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。 f Cq  
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$9^  
2.7 固定弦齿厚计算: PN$vBFjm  
~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  
%dyEF8)  
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) ~B NLzt3%O  
; U)a)l'y  
2.8.5 R值(球底)奇偶齿同: I1H} 5 bf3  
^Ms)T3dM  
Re=Rm-dp j:yQP# U  
Dn 6k,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: mulK(mp  
9.KOrg5}L  
T K)Kq  
t|gEMDGa3  
OHqc,@a;+  
'L*nC T;  
?fog 34g  
Xd_86q8o  
wW3fsXu  
_E e`Uk  
参考文献 Y",Fs(  
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 . uzO%+B!  
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。 Gs*FbrY  
zMfr`&%e  
(作者:神龙汽车有限公司 龚昌钧)
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