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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。 b[MdA|C%j  
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 ^6Std x_  
#Ang8O@y  
1 按产品图给定参数确定推导工艺检测齿厚的思路: l*yh(3~}  
hSvA dT]m  
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: PI~W6a7p  
@YMQbjbr  
;AwQpq>dy  
$)5-}NJf'  
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: i~k9s  
,3zF_y(*Y  
1. 固定弦齿厚; }#rdMh  
2. 分度圆弧齿厚; #0+`dI_5/  
3. 公法线长度; l/JE}Eg(  
4. 量球(棒)跨距:M值; t!g9,xG<X  
5. 量球球底与被测齿轮中心距:R值。 x*9CK8o=  
^lP_{ c  
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。 wM^_pah#Y5  
{c3u!} mW  
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。 QqC4g]  
DM-8azq $  
2 换算过程中关键步骤: {\?zqIM  
\rw/d5.  
2.1 根据法向基节,确定齿轮的法向模数: p:hzLat~  
B~/LAD_  
Pbn=π*mn*cos(αn) KXgC]IO~  
C(7Y5\"P  
2.2 根据基圆螺旋角,换算成分度圆螺旋角: 4<['%7U_[  
O>E2G]K]\  
sin(βb)=sin(β)*cos(αn) 9P3jx)K  
"\'g2|A  
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: CZ/bO#~  
e%v<nGN.-  
Sbt=S*rb/(r*cos(β))+db*inv(αt) ohdWEU,  
0RLyAC|  
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: ',Mi D=_  
|vZ\tQ  
Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn) L29,Y=n@  
o|s JTY  
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。 pX:FXzYQ  
OZF^w[ `w  
2.6 公法线长度计算: +7jr]kP9  
)TceNH  
2.6.1 计算当量齿数: Q}J'S5%  
]to"X7/  
Zn=Z*INVαt/INVαn 或Zn=Z/COS3(β) i4Y_5  
0.}Um  
2.6.2 计算跨齿数并园整为整数: ,_ XDCu @  
|EJ&s393&  
K=(Zn/180°)*arccos(Zn*cos(αn) /(Zn+2*Xn))+0.5 S^GB\uJ  
>A$J5B >d  
2.6.3 计算标准公法线长: s<I[)FQVr  
+$#YW5wy  
Wk*=cosαn*[π*(k-0.5)+z'*invαn] qIwI]ub~  
sOJH$G3O  
2.6.4 计算变位增减量值: O?8^I<  
8+&] q#W3  
△W*=2*Xn*sinαn ,将变位系数Xn按最大和最小值分别代入。 No)v&P%  
g& y R-  
2.6.5 计算实际公法线长度值: gc:qqJi)X  
 W t&tu2  
Wk=mn*(Wk*+△W*),得到实际公法线长度的最大和最小值。 zfE;)K^"  
E6SGK,f0D  
2.7 固定弦齿厚计算: sW~Z?PFP  
Ge+&C RhyX  
2.7.1. 计算固定弦齿厚: @15%fX`*o  
5#zwd oQ  
Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn) 1n! Jfs U  
ZhKYoPIq  
2.7.2 计算固定弦齿高:  H}NW?  
rsP3?.E  
hc=ha-0.5*Sc*tanαn "hU'o&  
*'+OA6  
2.8 M值(量球跨距)和R值(球底半径值)计算: ?Uzs^rsb  
XelY?Ph,,  
2.8.1 量棒(球)中心压力角渐开线函数: td@F%*  
,.` ";='o  
invαMt=invαt+dp/(mn*z*cosαn) +2*xn*tanαn/z-π/(2*z) %Ke:%##Y  
@WX]K0 $;  
2.8.2 球心压力角弧度初值(按经验公式): DT #1*&-  
l1~>{:mq  
αMt0=(invαMt)^(1/3)-3*invα/7.9 1\7SiQ-  
W:uIG-y~  
2.8.3 球心压力角角度值(按经验公式): ?op6_a-wm  
G3P3  
αMt=(invαMt+αMt0-tan(αMt0)/ tan(αMt0))^2+αMt0 "Hmo`EB0  
t;9f7~  
2.8.4 Rm值(球心距): S]Gw}d]4  
,UQ4`Mh^L  
Rm=d*cosα/(2*cosαMt) hu-fwBK  
h3issi+N  
2.8.5 R值(球底)奇偶齿同: $4`RJ{ZJw]  
WlVC0&  
Re=Rm-dp >9D=PnHnD  
*1V}vJvi  
2.8.6 偶数齿M值: \%9,< -~[  
"sz)~Q'W5  
Me=2*Rm+dp VrhG=CK  
hq/k}Y  
2.8.7 奇数齿M值: lY_E=K]  
 OvU]|4h  
Mj=2*Rm*cos(π/(2*z)+dp oUEpzv,J  
6OMywGI[Z  
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 u>H^bCXI  
\>w[#4`m  
3 计算工艺要求的R值: A>^\jIB>  
=^4 vz=2  
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 %FGPsHH  
v\:>} <gc  
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!(9  
@* L^Jgn  
DY?`Y%"  
w-[WJ:2.  
.l5y !?  
o"t+G/M  
vk+TWf  
GiB3.%R`  
$lci{D32,  
[i.2lt#]  
参考文献 [ V()7  
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 . ?s(%3_h  
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。 t#oY|G3O}  
Z=DAA+T`  
(作者:神龙汽车有限公司 龚昌钧)
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