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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。 `Iqh\oY8-  
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 ( &!RX.i  
EpCF/i?9:  
1 按产品图给定参数确定推导工艺检测齿厚的思路: PSHzB! H=n  
`Fx+HIng,  
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: X-y3CO:&@h  
cw/E?0MWb  
ufn% sA  
' +f(9/  
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: AaLbJYuKd  
_lBHZJ+  
1. 固定弦齿厚; "DC L Z  
2. 分度圆弧齿厚; M3VTzwuf^S  
3. 公法线长度; <%N*IE"q  
4. 量球(棒)跨距:M值; Sfa;;7W@R  
5. 量球球底与被测齿轮中心距:R值。 BIXbdo5F  
f=IF_|@^S  
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。 -nQ(.#-n  
!<vy!pXg  
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。 G$[Hm\V  
 c+upoM  
2 换算过程中关键步骤: &>xz  
64qqJmG 3  
2.1 根据法向基节,确定齿轮的法向模数: t"nxny9&  
 Pm"nwm  
Pbn=π*mn*cos(αn) m(w9s;<  
J -z <&9  
2.2 根据基圆螺旋角,换算成分度圆螺旋角: B8~bx%)3T  
GmH`ipi  
sin(βb)=sin(β)*cos(αn) AfpC >>=@  
'Ll'8 ps  
2.3 根据基圆弧齿厚最大和最小值,分别推出分度圆弧齿厚最大和最小值: nyL$z-I)  
*Ksk1T+>  
Sbt=S*rb/(r*cos(β))+db*inv(αt) c"diNbm[  
+xS<^;   
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: =wMq!mBd  
'?Xf(6o1  
Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn) 5fy{!  
>mj WC) U  
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。 #sE: xIR  
wpD}#LRfm  
2.6 公法线长度计算: 88VI _<  
}yaM.+8.  
2.6.1 计算当量齿数: }.D adV  
Dxe]LES\]  
Zn=Z*INVαt/INVαn 或Zn=Z/COS3(β) ]sI\.a  
bO* hmDt  
2.6.2 计算跨齿数并园整为整数: 3X#Cep20a  
Rh%A^j@  
K=(Zn/180°)*arccos(Zn*cos(αn) /(Zn+2*Xn))+0.5 =@D H hg  
b!qlucA eE  
2.6.3 计算标准公法线长: `{NbMc\ ]  
( 6ucA  
Wk*=cosαn*[π*(k-0.5)+z'*invαn]  i (`Q{l  
C@g/{?\  
2.6.4 计算变位增减量值: ,n`S ,  
x *a_43`  
△W*=2*Xn*sinαn ,将变位系数Xn按最大和最小值分别代入。 M5 P3;  
?:6w6GwAA  
2.6.5 计算实际公法线长度值: )<$<9!L4x  
%' /^[j#  
Wk=mn*(Wk*+△W*),得到实际公法线长度的最大和最小值。 y Z)-=H  
J&bMox  
2.7 固定弦齿厚计算: I%{ 1K+V/  
t]T't='  
2.7.1. 计算固定弦齿厚:  & [ ,*  
|xT'+~u  
Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn) =7EkN% V:{  
[<sN "  
2.7.2 计算固定弦齿高: mnx`e>0  
]MC5 uKn  
hc=ha-0.5*Sc*tanαn kG5Uc8 3#G  
^\r{72!y  
2.8 M值(量球跨距)和R值(球底半径值)计算: R 5\|pC  
I|Mw*2U  
2.8.1 量棒(球)中心压力角渐开线函数: _YN C}PUU  
(C.aQ)|T  
invαMt=invαt+dp/(mn*z*cosαn) +2*xn*tanαn/z-π/(2*z) :m36{#  
`NNP}O2  
2.8.2 球心压力角弧度初值(按经验公式): %r&36d'  
)$K\:w>  
αMt0=(invαMt)^(1/3)-3*invα/7.9 tBETNt7  
nW`] =  
2.8.3 球心压力角角度值(按经验公式): ?J-D6;  
1~E;@eK'  
αMt=(invαMt+αMt0-tan(αMt0)/ tan(αMt0))^2+αMt0 :(4q\~  
.*Bd'\:F/q  
2.8.4 Rm值(球心距): ,t!I%r  
Oc-ia)v1G  
Rm=d*cosα/(2*cosαMt) oi8M6l  
79I"F'  
2.8.5 R值(球底)奇偶齿同: mex@~VK  
P<;Puww/  
Re=Rm-dp ~S$ex,~  
b;nqhO[f}  
2.8.6 偶数齿M值: Io t c>!  
,(]k)ym/  
Me=2*Rm+dp deJ/3\t  
h>p,r\X  
2.8.7 奇数齿M值: ],vid1E  
V{ ~~8b1E  
Mj=2*Rm*cos(π/(2*z)+dp _#uRKy<`N  
-:~z,F  
2.8.8 计算反渐开线函数方法二:当在2.8.1中求出测量量球中心压力角渐开线函数后,用牛顿迭代公式:XK+1=XK-f(XK)/f'(XK) ,其中k=0,1,2,...,推导出: αk+1=αk-(tanαk-αk-invαk/(tanαk)^2 ,用Excel编制一个小程序将2.8.1中计算出的值代入αk 可以得到更为精确的球心压力角的角度值。见求反渐开线程序 B1]FB|0's  
1^ iLs  
3 计算工艺要求的R值: ",' Zr<T  
]:m4~0^#-(  
以上计算出的均为产品图要求的齿厚对应值,在自己编制的Excel程序中输入热处理变形量和留剃量,我们就可以得到我们需要的滚齿和剃齿工艺要求的R值了。原程序计算步骤见Excel附表一(共3页):齿厚计算程序 1bHQB$%z  
rV2>;FG  
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: g4{0  
a54S,}|  
@1U6sQ  
G&`5o*).bb  
R^]a<g,  
eR/X9<  
:a:m>S<~  
cVYu(ssC4  
WI.+9$1:P  
02)Ybp6y  
参考文献 s.XxYXR\  
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 . /||8j.Tm  
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。 6WoFf  
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(作者:神龙汽车有限公司 龚昌钧)
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