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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。
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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;
hPUAm6b;
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。
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#-\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。
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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$08&}
mLqqo2u
2.2 根据基圆螺旋角,换算成分度圆螺旋角:
?W{+[OXs
H oABo:
sin(βb)=sin(β)*cos(αn)
R\5,H!V9n
fwv^dEe
2.3 根据基圆弧齿厚最大和最小值,分别推出分度圆弧齿厚最大和最小值:
Vf&U`K
&J&'J~N
Sbt=S*rb/(r*cos(β))+db*inv(αt)
*:@KpYWx"
O{_t*sO9q*
2.4 由分度圆(或基圆)弧齿厚计算出径向变位系数最大和最小值:
< j:\;mi;
}[;ZZm?
Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn)
ea"X$<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
$&as5z8
2.7.1. 计算固定弦齿厚:
|reA`&<q
~a([e\~
Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn)
[7I bT:ph
>J7slDRo
2.7.2 计算固定弦齿高:
<a"(B*bBd
YRlf U5
hc=ha-0.5*Sc*tanαn
\#HW.5
{$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:<$]x>
invαMt=invαt+dp/(mn*z*cosαn) +2*xn*tanαn/z-π/(2*z)
/*qRbN
,ErfTg&^
2.8.2 球心压力角弧度初值(按经验公式):
1,wcf,
V'&;r'#O
αMt0=(invαMt)^(1/3)-3*invα/7.9
Ab@G^SLX
9>~pA]j%
2.8.3 球心压力角角度值(按经验公式):
X<L=*r^C,=
=\O#F88ui
αMt=(invαMt+αMt0-tan(αMt0)/ tan(αMt0))^2+αMt0
%]4Tff
I_r@Y:5{
2.8.4 Rm值(球心距):
iwK.*07+
(bb!VVA
Rm=d*cosα/(2*cosαMt)
^O_Z5NbC3
oVvA`}
2.8.5 R值(球底)奇偶齿同:
wb$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 .
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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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