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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。 ="5D}%  
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 x. #E3xI  
O5aXa_A_u  
1 按产品图给定参数确定推导工艺检测齿厚的思路: 4y#XX[2Wj  
j!w{  
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: 7FJ4;HLQ  
+ c+i u6+"  
 |iI dm  
x(cv}#}S8  
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: A .Wf6o  
!\<a2>4$T  
1. 固定弦齿厚; hPUAm6 b;  
2. 分度圆弧齿厚; p#{y9s4h  
3. 公法线长度; BvsSrse  
4. 量球(棒)跨距:M值; 1*yxSU@uY  
5. 量球球底与被测齿轮中心距:R值。 :SS \2  
#-\5O  
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。 -iS^VzI|I  
N<8\.z5:<  
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。 Y X^c}t}U  
n."n?C'{  
2 换算过程中关键步骤: vUVFW'-  
FGx)?  
2.1 根据法向基节,确定齿轮的法向模数: Z3weFbCH  
~f(5l.  
Pbn=π*mn*cos(αn) 7;o:r$08&}  
mLqqo2u  
2.2 根据基圆螺旋角,换算成分度圆螺旋角: ?W{+[OXs  
HoABo:  
sin(βb)=sin(β)*cos(αn) R\5,H!V9n  
fwv^dEe  
2.3 根据基圆弧齿厚最大和最小值,分别推出分度圆弧齿厚最大和最小值: Vf&U`K  
&J&'J~N  
Sbt=S*rb/(r*cos(β))+db*inv(αt) *: @KpYWx"  
O{_t*sO9q*  
2.4 由分度圆(或基圆)弧齿厚计算出径向变位系数最大和最小值: < j:\;mi;  
}[;ZZm?  
Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn) ea"X$<s>-  
n2bhCd]j<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。 6X*vCylI  
>) u;X  
2.6 公法线长度计算: BV B2$&eJ  
7DJEx~"!2-  
2.6.1 计算当量齿数: PPB/-F]rr  
hm1s~@oEm  
Zn=Z*INVαt/INVαn 或Zn=Z/COS3(β) hK3-j;eg  
]]PNYa  
2.6.2 计算跨齿数并园整为整数: UeO/<ml3>J  
"00j]e.  
K=(Zn/180°)*arccos(Zn*cos(αn) /(Zn+2*Xn))+0.5 PGJh>[ s  
\{ @m  
2.6.3 计算标准公法线长: 'z;(Y*jb  
A7Ql%$v7^  
Wk*=cosαn*[π*(k-0.5)+z'*invαn] `/PBZnj  
o>r P\  
2.6.4 计算变位增减量值: {P8d^=#q  
K9#kdo1 2  
△W*=2*Xn*sinαn ,将变位系数Xn按最大和最小值分别代入。 <=">2WP{  
ks0Q+YW  
2.6.5 计算实际公法线长度值: R^.PKT2E  
-U/)y:k!%  
Wk=mn*(Wk*+△W*),得到实际公法线长度的最大和最小值。 KMj\A d  
t2o{=!$WH  
2.7 固定弦齿厚计算: x#EE_i/W  
$&as5z8  
2.7.1. 计算固定弦齿厚: |reA`&<q  
~a ([e\~  
Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn) [7I bT:ph  
>J7slDRo  
2.7.2 计算固定弦齿高: <a"(B*bBd  
YRlfU5  
hc=ha-0.5*Sc*tanαn \#HW.5  
{$z54nvw$  
2.8 M值(量球跨距)和R值(球底半径值)计算: PY5&Fwjc  
!i;6!w  
2.8.1 量棒(球)中心压力角渐开线函数: m !*F5x  
N:<$]x>  
invαMt=invαt+dp/(mn*z*cosαn) +2*xn*tanαn/z-π/(2*z) /*qRbN  
,ErfTg&^  
2.8.2 球心压力角弧度初值(按经验公式): 1,wcf,  
V'&;r'#O  
αMt0=(invαMt)^(1/3)-3*invα/7.9 Ab@ G^SLX  
9>~pA]j%  
2.8.3 球心压力角角度值(按经验公式): X<L=*r^C,=  
=\O#F88ui  
αMt=(invαMt+αMt0-tan(αMt0)/ tan(αMt0))^2+αMt0 %]4Tff  
I_r@Y:5{  
2.8.4 Rm值(球心距): iwK.*07+  
(bb!VVA  
Rm=d*cosα/(2*cosαMt) ^O_Z5NbC3  
oV vA`}  
2.8.5 R值(球底)奇偶齿同: wb$uq/|  
mXRkR.zu+  
Re=Rm-dp |UB$^)Twb  
.$&^yp  
2.8.6 偶数齿M值: :0r,.)  
#d@wjQ0DW  
Me=2*Rm+dp ~!$"J}d}<  
U!(.i1^n  
2.8.7 奇数齿M值: 3+6Ed;P  
(Mk7"FC7  
Mj=2*Rm*cos(π/(2*z)+dp ~m6=s~Vn  
1"H;Tr|  
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 0nb%+],pX  
pa!BJ]~  
3 计算工艺要求的R值: Mh)? A/e  
`WayR^9  
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 bXs=<`>  
uV5uZ  
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: )=5 &Q  
'S_i6K  
QF>T)1&J[7  
x"b'Pmw  
|[.-pA^  
TDH^x1P  
cXb*d|-|N  
c2P}P* _  
(uC8M,I\  
I){4MoH.  
参考文献 4'O,xC  
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 . @ZJL]TO  
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。 2o SM|  
lb_N"90p  
(作者:神龙汽车有限公司 龚昌钧)
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