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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。 :SFf}  
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 ;Qd'G7+  
e>Q:j_?.e  
1 按产品图给定参数确定推导工艺检测齿厚的思路: "% \ y$  
2v?#r"d  
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: "7 alpjwb  
*mWS+xcU(L  
\(Dm\7Q.  
#)D$\0ag  
当我们拿到零件图纸开始着手编制齿轮加工工艺时,我们应根据产品图纸给定的参数换算成工艺中需要的参数,如:齿轮模数、分度圆螺旋角、变位系数等,并确定便于线边检测的热后终检的齿厚值。而我们通常检测齿厚可以选择下列任意一种方式: }`whg8 fZ  
= r=/L  
1. 固定弦齿厚; Uwiy@ T Z  
2. 分度圆弧齿厚; ADP[KZO$ 4  
3. 公法线长度; L-W*h  
4. 量球(棒)跨距:M值; q+YK NXI  
5. 量球球底与被测齿轮中心距:R值。 ~O;?;@  
\XY2s&"  
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。 g[2[ zIB=  
Qe[ai?iJkt  
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。 1g!%ej jd  
:)_P7k`>e/  
2 换算过程中关键步骤: ,J*#Ixe}  
"(F:'J} X  
2.1 根据法向基节,确定齿轮的法向模数: #$t93EI  
TGPdi5Eq  
Pbn=π*mn*cos(αn) r-BqIoVT  
D//Ts`}+n  
2.2 根据基圆螺旋角,换算成分度圆螺旋角: 1eqFMf  
e]jzFm~  
sin(βb)=sin(β)*cos(αn) bir tA{q  
T7G{)wm  
2.3 根据基圆弧齿厚最大和最小值,分别推出分度圆弧齿厚最大和最小值: LrfyH"#!:  
~xZ )btf  
Sbt=S*rb/(r*cos(β))+db*inv(αt) %c c<>Hi  
#5kg3OO  
2.4 由分度圆(或基圆)弧齿厚计算出径向变位系数最大和最小值: . =A|  
j|% C?N  
Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn) d~d~Cd`V  
`4]-B@ 7_  
2.5 通过以上计算出的各参数结合产品图给定的已知参数,以分度圆(或基圆)弧齿厚为主线,就可以方便的求出我们工艺所需要的各项齿厚:公法线长度、固定弦齿厚、M值及R值等。这些均可在生产线用相应检测工具测量出实际值,以便随时监控并调整生产状况,保证与产品图纸的符合性。 /Bnh%6#ab  
f#vVk  
2.6 公法线长度计算: +QrbW  
[\i1I`7pE  
2.6.1 计算当量齿数: NE$=R"<Gv  
gJn_8\,C>Q  
Zn=Z*INVαt/INVαn 或Zn=Z/COS3(β) i*vf(0G  
[=xO>  
2.6.2 计算跨齿数并园整为整数: DCtrTX  
v?1xYG@1  
K=(Zn/180°)*arccos(Zn*cos(αn) /(Zn+2*Xn))+0.5 wvSaq+N  
s2+s1%^Ll  
2.6.3 计算标准公法线长: ab5z&7Re6  
Q,f5r%A.  
Wk*=cosαn*[π*(k-0.5)+z'*invαn] G0h7MO%x  
hz+x)M`Y  
2.6.4 计算变位增减量值: Hb *&&  
au1(.(  
△W*=2*Xn*sinαn ,将变位系数Xn按最大和最小值分别代入。 3m`y?Dd  
{Uu|NA87Cd  
2.6.5 计算实际公法线长度值: ?G!DYUK  
G&*2h2,]  
Wk=mn*(Wk*+△W*),得到实际公法线长度的最大和最小值。 hbdM}"&]  
[<{+tAdn)  
2.7 固定弦齿厚计算: ny~~xQ"  
AA,n.;zy<  
2.7.1. 计算固定弦齿厚: }" 'l8t0?  
V`"A|Y  
Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn) Y;XEC;PXD  
oW/ #/;|`  
2.7.2 计算固定弦齿高: rfMzHY}%  
&P{[22dQ  
hc=ha-0.5*Sc*tanαn MkG*6A  
rt\4We,7  
2.8 M值(量球跨距)和R值(球底半径值)计算: h{cJ S9e}  
RI_3X5.KQ  
2.8.1 量棒(球)中心压力角渐开线函数: 3v%V\kO=F  
+O @0gl  
invαMt=invαt+dp/(mn*z*cosαn) +2*xn*tanαn/z-π/(2*z) beYaQz/@W  
#Hr>KQ5mJQ  
2.8.2 球心压力角弧度初值(按经验公式): {aWTT&-N  
9q -9UC!g  
αMt0=(invαMt)^(1/3)-3*invα/7.9 w+~s}ta2^  
F|XRh6j  
2.8.3 球心压力角角度值(按经验公式): 1yN/+Rq  
>{^&;$G+*  
αMt=(invαMt+αMt0-tan(αMt0)/ tan(αMt0))^2+αMt0 2 -uL  
=)3tVH&  
2.8.4 Rm值(球心距): 58Fan*fO  
Xo>P?^c4?  
Rm=d*cosα/(2*cosαMt) {\L /?#  
5Vzi{y/bL  
2.8.5 R值(球底)奇偶齿同: f6ad@2  
'lym^^MjL+  
Re=Rm-dp w#5^A(NR  
T0ebW w  
2.8.6 偶数齿M值: E8~Bp-G)  
4cni_m]  
Me=2*Rm+dp Xj&fWu A  
8rXu^  
2.8.7 奇数齿M值: @<tkwu  
Nj_h+=UE!  
Mj=2*Rm*cos(π/(2*z)+dp g,!6, v@  
?j{LE- (  
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 #s)Wzv%OX  
7 p(^I*|  
3 计算工艺要求的R值: ;aip1Df  
([='LyH];z  
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 ?1Lzbou  
7Xi)[M?)#  
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: Ms.1RCup  
vl<W`)'  
8C2s-%:  
oq4*m[  
$UAmUQg)}_  
+v3@WdLcD  
++Qg5FukR  
[ 44d(P'  
t8,s]I&  
y_:i'Ri.  
参考文献 vlAYKtl3]  
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 . e.%` tK3J  
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。 Re**)3#gn  
s88lN=;  
(作者:神龙汽车有限公司 龚昌钧)
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