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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。  x&^>|'H  
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 nrFuhW\r  
[-Xz:  
1 按产品图给定参数确定推导工艺检测齿厚的思路: BeR7LV  
yZHh@W4v  
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: $nf5bo/;  
{:@MBA 34  
J~jxmh  
yiT)m]E d  
当我们拿到零件图纸开始着手编制齿轮加工工艺时,我们应根据产品图纸给定的参数换算成工艺中需要的参数,如:齿轮模数、分度圆螺旋角、变位系数等,并确定便于线边检测的热后终检的齿厚值。而我们通常检测齿厚可以选择下列任意一种方式: H]I^?+)9  
O\~/J/u <  
1. 固定弦齿厚;  H8lh.K  
2. 分度圆弧齿厚; H0dHW;U<1  
3. 公法线长度; Ire+r "am  
4. 量球(棒)跨距:M值; >0XB7sC  
5. 量球球底与被测齿轮中心距:R值。 _0GM!Cny  
OCX>LK!K  
我公司目前普遍采用的齿厚测量方式均为R值检测法。这种方法的优点是:检测精度高,误差小,操作简单迅速,适用于大批量生产。缺点是:需要专用的R值检测装置,检具一次性投入成本高,对于单件和小批量加工不够经济。 mQ$a^28=qR  
,V`zW<8  
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。 QXaE2}}P  
II,snRD  
2 换算过程中关键步骤: JXhHitUD  
[c`u   
2.1 根据法向基节,确定齿轮的法向模数: !EwL"4pPw  
{.HFB:<!}  
Pbn=π*mn*cos(αn) 3QZ~t#,7ij  
C<G`wXlP|  
2.2 根据基圆螺旋角,换算成分度圆螺旋角: {p90   
 sJ3O ]  
sin(βb)=sin(β)*cos(αn) Uo<iZ3J  
U@'F9UB`  
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: =!R+0  
K|a^<| S  
Sbt=S*rb/(r*cos(β))+db*inv(αt) S7(Vc H  
U%PII>s'#  
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: C@P4}X0,=  
s7 K](T4  
Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn) s{Wj&.)M  
' K\ $B_  
2.5 通过以上计算出的各参数结合产品图给定的已知参数,以分度圆(或基圆)弧齿厚为主线,就可以方便的求出我们工艺所需要的各项齿厚:公法线长度、固定弦齿厚、M值及R值等。这些均可在生产线用相应检测工具测量出实际值,以便随时监控并调整生产状况,保证与产品图纸的符合性。 [V2`t'  
USDqh437  
2.6 公法线长度计算: qX_( M2oLU  
+k?0C?/T;  
2.6.1 计算当量齿数: VV%Q "0 \  
+`(,1L1  
Zn=Z*INVαt/INVαn 或Zn=Z/COS3(β) Q($.s=&l;  
x$gVEh*k  
2.6.2 计算跨齿数并园整为整数: wOg?.6<Kxa  
0hCrEM!8  
K=(Zn/180°)*arccos(Zn*cos(αn) /(Zn+2*Xn))+0.5 S-Z s  
=Z~nzyaN  
2.6.3 计算标准公法线长: um5n3=K  
[BLBxSL  
Wk*=cosαn*[π*(k-0.5)+z'*invαn] bdBFDg  
p$+.]  
2.6.4 计算变位增减量值: uK!G-1   
RIg `F#, 3  
△W*=2*Xn*sinαn ,将变位系数Xn按最大和最小值分别代入。 9FKowF_8  
D,( "3zx  
2.6.5 计算实际公法线长度值: jWE?$r"  
.$s>b#mO  
Wk=mn*(Wk*+△W*),得到实际公法线长度的最大和最小值。 +jv&V%IL  
$TK<~3`  
2.7 固定弦齿厚计算: h,Nq:"}  
<q<kqy5s-R  
2.7.1. 计算固定弦齿厚: MmL)CT  
x[m&ILr  
Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn) }z|@X KA#  
-0G/a&ss  
2.7.2 计算固定弦齿高: pI]tv@>:f  
3{/Y&/\"'^  
hc=ha-0.5*Sc*tanαn JsY|Fv  
(;(P3h  
2.8 M值(量球跨距)和R值(球底半径值)计算: um}%<Cy[  
i p"LoCE  
2.8.1 量棒(球)中心压力角渐开线函数: kaUEv\T   
V!XT=Ou?6  
invαMt=invαt+dp/(mn*z*cosαn) +2*xn*tanαn/z-π/(2*z) GyP.;$NHa[  
R4 x!b`:i  
2.8.2 球心压力角弧度初值(按经验公式): XqxmvN  
NW AT"  
αMt0=(invαMt)^(1/3)-3*invα/7.9 Oh]RIWL  
9irT}e  
2.8.3 球心压力角角度值(按经验公式): -w3KBlo  
ZaKT~f%%z  
αMt=(invαMt+αMt0-tan(αMt0)/ tan(αMt0))^2+αMt0 NKX62 ZC  
^v+3qm@,  
2.8.4 Rm值(球心距): 'G>gNq  
s ~ Xa=_+D  
Rm=d*cosα/(2*cosαMt) ijuIf9!  
u}~jNV  
2.8.5 R值(球底)奇偶齿同: Pr_$%x9D  
+"8-)'  
Re=Rm-dp c1>:|D7w  
*41 2)zEy  
2.8.6 偶数齿M值: )h>H}wDs  
FQp@/H^  
Me=2*Rm+dp 5k]xi)%  
iFBH;O_~  
2.8.7 奇数齿M值: S`?L\R.:  
m_;<7W&p]  
Mj=2*Rm*cos(π/(2*z)+dp CG397Y^  
YZllfw$9  
2.8.8 计算反渐开线函数方法二:当在2.8.1中求出测量量球中心压力角渐开线函数后,用牛顿迭代公式:XK+1=XK-f(XK)/f'(XK) ,其中k=0,1,2,...,推导出: αk+1=αk-(tanαk-αk-invαk/(tanαk)^2 ,用Excel编制一个小程序将2.8.1中计算出的值代入αk 可以得到更为精确的球心压力角的角度值。见求反渐开线程序 M%S.Z4D (0  
7sglqf>  
3 计算工艺要求的R值: x4 .Y&Wq#  
M"l<::z  
以上计算出的均为产品图要求的齿厚对应值,在自己编制的Excel程序中输入热处理变形量和留剃量,我们就可以得到我们需要的滚齿和剃齿工艺要求的R值了。原程序计算步骤见Excel附表一(共3页):齿厚计算程序  >M-ZjT>  
~V`F5B  
由齿厚计算程序可确定MA5档主动齿轮齿厚工艺控制范围见下表: 8V f]K}d  
Qi?xx')  
'v?"TZ  
J~=tR1 k  
;:l>Kac  
x+;"(]#  
'|~L9t  
)&$p?kF  
3^x C=++  
<>I4wqqb  
参考文献 !%,k]m'  
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 . V 'e _gH  
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。 DI,8y"!5  
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(作者:神龙汽车有限公司 龚昌钧)
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