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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。 0?/gEr  
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 V?G%-+^  
~BuBma_   
1 按产品图给定参数确定推导工艺检测齿厚的思路: H,GjPIG  
F09%f"9  
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: j xkQ #Y  
u=v-,Tw  
5m0lk|`  
'5$@ I{z  
当我们拿到零件图纸开始着手编制齿轮加工工艺时,我们应根据产品图纸给定的参数换算成工艺中需要的参数,如:齿轮模数、分度圆螺旋角、变位系数等,并确定便于线边检测的热后终检的齿厚值。而我们通常检测齿厚可以选择下列任意一种方式: d ([~o  
0ElEaH1z  
1. 固定弦齿厚; }cCIYt\RK  
2. 分度圆弧齿厚; p~8O6h@J  
3. 公法线长度; ^c}3o|1m(  
4. 量球(棒)跨距:M值; |J:r]);@K  
5. 量球球底与被测齿轮中心距:R值。 t'At9<ib  
a*X{hU 9P  
我公司目前普遍采用的齿厚测量方式均为R值检测法。这种方法的优点是:检测精度高,误差小,操作简单迅速,适用于大批量生产。缺点是:需要专用的R值检测装置,检具一次性投入成本高,对于单件和小批量加工不够经济。 G]k[A=dg  
2>k*9kyp  
在确定了一种零件的终检R值后,我们要通过试切和预批量来跟踪热处理变形量,应多测几次取平均值;在之前还要根据工艺手册余量推荐值作为参考,并通过试验确定滚齿工序应给剃齿工序留多少剃齿余量,以齿形完全剃起来,该值越小越经济,一方面可提高剃齿刀寿命,还可以得到更好的齿面粗糙度。工艺试验均以R值数据来跟踪。 I)` +:+P  
nyR<pnuC'  
2 换算过程中关键步骤: `3VI9GmQ  
o jxK8_kl  
2.1 根据法向基节,确定齿轮的法向模数: Hqs-q4G$  
F5cN F 5  
Pbn=π*mn*cos(αn) !<~.>5UQ  
>M{98NH  
2.2 根据基圆螺旋角,换算成分度圆螺旋角: !x R9I0V5  
,qp8Rg|3j  
sin(βb)=sin(β)*cos(αn) N]/cBGy  
rL"]m_FK  
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: 5&EBU l}  
g.`Ntsi$wI  
Sbt=S*rb/(r*cos(β))+db*inv(αt) L7(FD v,?  
I|&DXF  
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: svEe@Kt`  
[DeDU:  
Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn) A+dx7anUz  
m`8{arz2  
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。 PH8 88O  
'bM=  
2.6 公法线长度计算: j~ds)dW%`&  
.EHq.cde  
2.6.1 计算当量齿数: Tb2#y]27  
u e  
Zn=Z*INVαt/INVαn 或Zn=Z/COS3(β) xL.m<XDL  
k -R"e  
2.6.2 计算跨齿数并园整为整数: _MIheCvV  
V 1d#7rP  
K=(Zn/180°)*arccos(Zn*cos(αn) /(Zn+2*Xn))+0.5 RZ{O6~VH  
J`[jub  
2.6.3 计算标准公法线长: ]C"?xy  
G?,3Zn0  
Wk*=cosαn*[π*(k-0.5)+z'*invαn] tF/Ni*\^rV  
&P}t<;  
2.6.4 计算变位增减量值: <aaT,J8%[  
P(@Q[XQ2  
△W*=2*Xn*sinαn ,将变位系数Xn按最大和最小值分别代入。  9Ca0Tu  
N3#^Ifn[  
2.6.5 计算实际公法线长度值: #Pd__NV"\  
0 !%G #~th  
Wk=mn*(Wk*+△W*),得到实际公法线长度的最大和最小值。 Y{dX[^[  
;J+iwS*Z  
2.7 固定弦齿厚计算: &Lzd*}7  
t`hes $E  
2.7.1. 计算固定弦齿厚: \DE, ,  
I*>q7Hsu  
Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn) O[U`(A:  
1|G\&T   
2.7.2 计算固定弦齿高: lAo~w  
4*f+np  
hc=ha-0.5*Sc*tanαn Sw>>]UjU  
X)RgXl{  
2.8 M值(量球跨距)和R值(球底半径值)计算: PY '^:0  
+U ziO#D  
2.8.1 量棒(球)中心压力角渐开线函数: +$>aT (q  
g&w~eWpk  
invαMt=invαt+dp/(mn*z*cosαn) +2*xn*tanαn/z-π/(2*z) k&5T-\q  
fsEQ4xN'  
2.8.2 球心压力角弧度初值(按经验公式): J{a9pr6  
j7w9H/XF}  
αMt0=(invαMt)^(1/3)-3*invα/7.9 G,<d;:  
"v0bdaQH3  
2.8.3 球心压力角角度值(按经验公式): l SKq  
0>-}c>  
αMt=(invαMt+αMt0-tan(αMt0)/ tan(αMt0))^2+αMt0 ]57Ef'N  
~AaEa,LQ  
2.8.4 Rm值(球心距): #M!{D  
jbZTlG  
Rm=d*cosα/(2*cosαMt) {*8G<&  
C`qV+pV  
2.8.5 R值(球底)奇偶齿同: 6Ktq7'Z@  
J1gnR  
Re=Rm-dp *(vh|  
:,qvqh][  
2.8.6 偶数齿M值: rzie_)a Y%  
-Mrt%1g  
Me=2*Rm+dp FaWc:GsfB  
6)i>qz).  
2.8.7 奇数齿M值: 3 .j/D^  
 6; )5v  
Mj=2*Rm*cos(π/(2*z)+dp M?P\YAn$  
;C1#[U1Uy  
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 #Q=c.AL{  
a0A=R5_  
3 计算工艺要求的R值: tG9C(D`G  
hCgk78O?  
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 t(6i4c>  
6~{'\Z  
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: S"^'ksL\  
UYy #DA  
T]/>c  
w3b?i89  
%}~(%@qB>+  
Zi\ex\ )5  
Ke:EL;*8k  
uxKO"  
e87a9ZPm  
vy={ziJ  
参考文献 ]D,_<Kk  
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 . ?0sTx6x@  
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。 [%6)  
d>MDC . j  
(作者:神龙汽车有限公司 龚昌钧)
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