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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。
T".]m7!
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:
VU|dV\>
m8]?hJY3l
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:
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2+8#H.
DdV'c@rq+
WUdKLx%F
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:
][PzgzG
OIb
1. 固定弦齿厚;
EEy$w1ec
2. 分度圆弧齿厚;
[K~]&
3. 公法线长度;
Q<tu) Qo
4. 量球(棒)跨距:M值;
TrVWv
5. 量球球底与被测齿轮中心距:R值。
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{WN(&eax
我公司目前普遍采用的齿厚测量方式均为R值检测法。这种方法的优点是:检测精度高,误差小,操作简单迅速,适用于大批量生产。缺点是:需要专用的R值检测装置,检具一次性投入成本高,对于单件和小批量加工不够经济。
H!e 3~+)
"LhUxnll
在确定了一种零件的终检R值后,我们要通过试切和预批量来跟踪热处理变形量,应多测几次取平均值;在之前还要根据工艺手册余量推荐值作为参考,并通过试验确定滚齿工序应给剃齿工序留多少剃齿余量,以齿形完全剃起来,该值越小越经济,一方面可提高剃齿刀寿命,还可以得到更好的齿面粗糙度。工艺试验均以R值数据来跟踪。
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2 换算过程中关键步骤:
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6"T['6:j
2.1 根据法向基节,确定齿轮的法向模数:
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Pbn=π*mn*cos(αn)
3{Nbp
[ Mg8/Oy
2.2 根据基圆螺旋角,换算成分度圆螺旋角:
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z~6y+
sin(βb)=sin(β)*cos(αn)
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2.3 根据基圆弧齿厚最大和最小值,分别推出分度圆弧齿厚最大和最小值:
@=S}=cl
wHjLd$ +o
Sbt=S*rb/(r*cos(β))+db*inv(αt)
4] > ]-b
#1'\.v
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:
=%)+%[wv
Huw\&E
Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn)
2U kK0ls
;E2>Ovv
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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"e3["'
2.6 公法线长度计算:
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XhzGLYb~I`
2.6.1 计算当量齿数:
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qr\!*\9
Zn=Z*INVαt/INVαn 或Zn=Z/COS3(β)
4o:hyh
I&9S;I$
2.6.2 计算跨齿数并园整为整数:
Wx'Kp+9'
gxPx&Z6jF
K=(Zn/180°)*arccos(Zn*cos(αn) /(Zn+2*Xn))+0.5
A?Q a 4i
8{U-m0v
2.6.3 计算标准公法线长:
jdeV|H} u
rtJl _0`
Wk*=cosαn*[π*(k-0.5)+z'*invαn]
`pZs T ^G[
$5`!Z%>/
2.6.4 计算变位增减量值:
fJ*:{48
aFiCZHohw
△W*=2*Xn*sinαn ,将变位系数Xn按最大和最小值分别代入。
ek aFN\
inPJ2uBD\^
2.6.5 计算实际公法线长度值:
TfxwVPX
!;@_VWR
Wk=mn*(Wk*+△W*),得到实际公法线长度的最大和最小值。
h<l1]h+x
t-u|U(n
2.7 固定弦齿厚计算:
g3@Rl2yQJ
a>4uiFiv
2.7.1. 计算固定弦齿厚:
9_ICNG%
:R6bq!
Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn)
c9' '
+YOKA*
2.7.2 计算固定弦齿高:
kpwt]]e*
4W4kwU6D
hc=ha-0.5*Sc*tanαn
$m1<i?'m
1RLY $M
2.8 M值(量球跨距)和R值(球底半径值)计算:
<O?y-$~
FFhtj(hVgc
2.8.1 量棒(球)中心压力角渐开线函数:
;wiao(t>4N
h)lPi
invαMt=invαt+dp/(mn*z*cosαn) +2*xn*tanαn/z-π/(2*z)
{eJt,[Y *
+^aFs S
2.8.2 球心压力角弧度初值(按经验公式):
J`M&{UP
`"yxdlXA
αMt0=(invαMt)^(1/3)-3*invα/7.9
X#xFFDzN
+`mGK:>
2.8.3 球心压力角角度值(按经验公式):
zHWSE7!
80}+MWdo
αMt=(invαMt+αMt0-tan(αMt0)/ tan(αMt0))^2+αMt0
75!9FqMZ}
@ufo$?D
2.8.4 Rm值(球心距):
F+UG'4%
e/_C
Rm=d*cosα/(2*cosαMt)
%1 KbS [
)/ Ud^wi
2.8.5 R值(球底)奇偶齿同:
9CGNn+~YI
E! /[gZ
Re=Rm-dp
0oA{Jix
{n3EGSP#
2.8.6 偶数齿M值:
<E;pgw!
}/dRU${!
Me=2*Rm+dp
xVB;s.'!
EqiFy"H
2.8.7 奇数齿M值:
snM Z0W
aIy*pmpD=
Mj=2*Rm*cos(π/(2*z)+dp
MfF~8
Y&H}xn
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`9L,8Ve
zr v]
3 计算工艺要求的R值:
~na!@<zB{
=rA~7+}
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
\ b V6@#,
DF]9@{
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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&K_)#v`|
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i!2TH~zl
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_!;Me )C
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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