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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。 1*hEbO  
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 iRsB|7v[,  
g ,JfT^  
1 按产品图给定参数确定推导工艺检测齿厚的思路: m)p|NdTZc8  
2.%)OC!q&5  
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: -fA=&$V  
90W= v*  
ZMgsuzg  
Zo&i0%S\E  
当我们拿到零件图纸开始着手编制齿轮加工工艺时,我们应根据产品图纸给定的参数换算成工艺中需要的参数,如:齿轮模数、分度圆螺旋角、变位系数等,并确定便于线边检测的热后终检的齿厚值。而我们通常检测齿厚可以选择下列任意一种方式: JyE-c}I  
g]vB\5uA:  
1. 固定弦齿厚; &wK:R,~x6  
2. 分度圆弧齿厚; BC.3U.  
3. 公法线长度; ~@c<5 -`{  
4. 量球(棒)跨距:M值; hE(R[hc  
5. 量球球底与被测齿轮中心距:R值。 ]?VVwft  
8 8_ef7w  
我公司目前普遍采用的齿厚测量方式均为R值检测法。这种方法的优点是:检测精度高,误差小,操作简单迅速,适用于大批量生产。缺点是:需要专用的R值检测装置,检具一次性投入成本高,对于单件和小批量加工不够经济。 B N79\rt  
#[=kQ&  
在确定了一种零件的终检R值后,我们要通过试切和预批量来跟踪热处理变形量,应多测几次取平均值;在之前还要根据工艺手册余量推荐值作为参考,并通过试验确定滚齿工序应给剃齿工序留多少剃齿余量,以齿形完全剃起来,该值越小越经济,一方面可提高剃齿刀寿命,还可以得到更好的齿面粗糙度。工艺试验均以R值数据来跟踪。 :38{YCN  
S3%2T  
2 换算过程中关键步骤: yk4 @@kHW  
<K^a2 D  
2.1 根据法向基节,确定齿轮的法向模数: _ZhQY,  
Vt}QP Nt  
Pbn=π*mn*cos(αn) ; H ;h[  
f9u=h}  
2.2 根据基圆螺旋角,换算成分度圆螺旋角: doL-G?8B  
r!Dk_| Cd  
sin(βb)=sin(β)*cos(αn) gf8o~vKX$G  
i RrUIWx  
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: gDU!dT  
@)h>vg  
Sbt=S*rb/(r*cos(β))+db*inv(αt) ?. ` ga*   
nvrh7l9nX  
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: ZXb|3|D  
BZW03e8|  
Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn) kMVr[q,MEq  
sn:VMHrOT  
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。 z9S (<  
es6YxMg  
2.6 公法线长度计算: {V>F69IU  
*?t$Q|2Xr  
2.6.1 计算当量齿数: j<kW+Iio  
9 o,` peH  
Zn=Z*INVαt/INVαn 或Zn=Z/COS3(β) vcu@_N1Dc  
]\^O(BzB  
2.6.2 计算跨齿数并园整为整数: &'fER-  
<w^u^)iLy1  
K=(Zn/180°)*arccos(Zn*cos(αn) /(Zn+2*Xn))+0.5 &qg6^&  
P0}B&B/a:  
2.6.3 计算标准公法线长: tNFw1&  
L/rf5||@  
Wk*=cosαn*[π*(k-0.5)+z'*invαn] Kb+SssF  
A*DN/lG  
2.6.4 计算变位增减量值: O;RBK&P  
HU>>\t?d  
△W*=2*Xn*sinαn ,将变位系数Xn按最大和最小值分别代入。 Cl&mz1Y;]1  
^(:~8 h  
2.6.5 计算实际公法线长度值: < ?B3^z$  
;'{7wr|9  
Wk=mn*(Wk*+△W*),得到实际公法线长度的最大和最小值。 0~U%csPHt  
W2X`%Tx0  
2.7 固定弦齿厚计算: ~b]enG5xS4  
oVK:A;3T|  
2.7.1. 计算固定弦齿厚: 7vZO;FGtG  
Dazm8_x  
Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn) ;w. la  
=.8n K y  
2.7.2 计算固定弦齿高: ;j1 SSHZ  
F3(Sb M-  
hc=ha-0.5*Sc*tanαn crv#IC2  
`\VtTS  
2.8 M值(量球跨距)和R值(球底半径值)计算: mBwz.KEm<  
m?Y-1!E0  
2.8.1 量棒(球)中心压力角渐开线函数: e;XRH<LhAU  
3=n6N TL  
invαMt=invαt+dp/(mn*z*cosαn) +2*xn*tanαn/z-π/(2*z) P+f}r^4}  
"mBM<rEn*  
2.8.2 球心压力角弧度初值(按经验公式): d;dT4vx$[M  
wY ItG"+6  
αMt0=(invαMt)^(1/3)-3*invα/7.9 +&7V@  
[w<_Wj  
2.8.3 球心压力角角度值(按经验公式): [z!m  
-crMO57/  
αMt=(invαMt+αMt0-tan(αMt0)/ tan(αMt0))^2+αMt0 8WV5'cX  
k9*UBx  
2.8.4 Rm值(球心距): 1_{e*=/y  
[c=W p  
Rm=d*cosα/(2*cosαMt) s@:Yu  
!k% PP  
2.8.5 R值(球底)奇偶齿同: m^XO77"  
2o(O`;z  
Re=Rm-dp +/celp  
S6M7^_B4F  
2.8.6 偶数齿M值: XdA]);,  
3A ^AEO  
Me=2*Rm+dp `5- ;'nX  
b * \ oQ  
2.8.7 奇数齿M值: ;!f~  
c&bhb[  
Mj=2*Rm*cos(π/(2*z)+dp *-=/"m  
J=Kv-@I>E  
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 .t[u_tBL  
=LLpJ+  
3 计算工艺要求的R值: 3q`f|r  
>QYx9`x&  
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 F-ZTy"z  
;R0LJApey  
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: {wM<i  
v`mB82s  
vmNo~clt\  
Xbmsq,*]  
n eu<zSS  
4I&(>9 @z<  
JZ`u?ZaJ/s  
1.@{5f3T  
j7E;\AZ^  
CC^]Y.9  
参考文献 _YlyS )#@  
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 . afHRy:<+%  
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。 e=h-}XRC  
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(作者:神龙汽车有限公司 龚昌钧)
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