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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。 .J9\Fr@  
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 `>{S?t<  
Z , 98  
1 按产品图给定参数确定推导工艺检测齿厚的思路: -.7UpDg~  
(7}Zh|@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: 5ZHO+@HiFH  
8)&J oPN  
%lN4"jtx  
@S  Quc  
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: _v=zFpR  
>tV:QP]Y  
1. 固定弦齿厚; U{-[lpd  
2. 分度圆弧齿厚; q&EwD(k  
3. 公法线长度; 'J#uD|9)  
4. 量球(棒)跨距:M值; ]"\XTL0  
5. 量球球底与被测齿轮中心距:R值。 coc :$Sr%  
z%WOv ~8~  
我公司目前普遍采用的齿厚测量方式均为R值检测法。这种方法的优点是:检测精度高,误差小,操作简单迅速,适用于大批量生产。缺点是:需要专用的R值检测装置,检具一次性投入成本高,对于单件和小批量加工不够经济。  B*Q  
Fk&A2C}$b  
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。 b]5S9^=LI  
R2nDK7j  
2 换算过程中关键步骤: 0:k MnHn\  
^NOy: >  
2.1 根据法向基节,确定齿轮的法向模数: |#(g 8ua7  
*", BP]]  
Pbn=π*mn*cos(αn) fuA 8jx  
t)*A#  
2.2 根据基圆螺旋角,换算成分度圆螺旋角: #.~lt8F  
kX]p;C  
sin(βb)=sin(β)*cos(αn) J~rjI24  
U7Pn $l2!  
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: fm^)u"  
5%(xZ  6  
Sbt=S*rb/(r*cos(β))+db*inv(αt) WevXQ-eKm  
?anKSGfj  
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: bR? $a+a)  
f%TP>)jag!  
Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn) qy~@cPT  
~qm u?5  
2.5 通过以上计算出的各参数结合产品图给定的已知参数,以分度圆(或基圆)弧齿厚为主线,就可以方便的求出我们工艺所需要的各项齿厚:公法线长度、固定弦齿厚、M值及R值等。这些均可在生产线用相应检测工具测量出实际值,以便随时监控并调整生产状况,保证与产品图纸的符合性。 p4{3H+y  
,V:RE y  
2.6 公法线长度计算: rlVo}kc7:  
o[CjRQY]P  
2.6.1 计算当量齿数: mnWbV\VY  
<\S j5  
Zn=Z*INVαt/INVαn 或Zn=Z/COS3(β) xDBHnr}[  
,4z?9@wQ  
2.6.2 计算跨齿数并园整为整数: yzmwNsu  
Oe%jV,S|V  
K=(Zn/180°)*arccos(Zn*cos(αn) /(Zn+2*Xn))+0.5 Y=N; Bj  
QG=&{-I~[3  
2.6.3 计算标准公法线长: VNLggeX'U  
2wG4"  
Wk*=cosαn*[π*(k-0.5)+z'*invαn] lEv<n6:_  
rSfvHO:R  
2.6.4 计算变位增减量值: ]&/KAk  
BHBMMjY5  
△W*=2*Xn*sinαn ,将变位系数Xn按最大和最小值分别代入。 0NWtu]9QC  
9d!}]+"d42  
2.6.5 计算实际公法线长度值: r=ds'n"  
&OSyU4r  
Wk=mn*(Wk*+△W*),得到实际公法线长度的最大和最小值。 A?sU[b6_  
V2?&3Z) W  
2.7 固定弦齿厚计算: H/6GD,0  
]tVXao  
2.7.1. 计算固定弦齿厚: NQ(}rr'.  
j?n:"@!G/  
Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn) .8%mi'0ud  
QWBQ 0#L  
2.7.2 计算固定弦齿高: pJ1Q~tI  
z~BrKdS  
hc=ha-0.5*Sc*tanαn %L9A6%gr  
mjqVP.  
2.8 M值(量球跨距)和R值(球底半径值)计算: 1y5$  
rpT{0 >5  
2.8.1 量棒(球)中心压力角渐开线函数: ~:%rg H  
k99ANW  
invαMt=invαt+dp/(mn*z*cosαn) +2*xn*tanαn/z-π/(2*z) Y)I8(g}0  
$yx34=  
2.8.2 球心压力角弧度初值(按经验公式): IlcFW  
97um7n  
αMt0=(invαMt)^(1/3)-3*invα/7.9 XHlx89v7  
[af<FQ{  
2.8.3 球心压力角角度值(按经验公式): g{ cHh(S  
#)BdN  
αMt=(invαMt+αMt0-tan(αMt0)/ tan(αMt0))^2+αMt0 ,e ~@  
7^J-5lY3S  
2.8.4 Rm值(球心距): 1+^L,-k!  
Vhww-A  
Rm=d*cosα/(2*cosαMt) ZK[S'(6q  
9R"bo*RIS  
2.8.5 R值(球底)奇偶齿同: [lC*|4t&  
6 tbH(  
Re=Rm-dp j}?O  
F=hfbCF5x  
2.8.6 偶数齿M值: gi7As$+E  
6#k Ap+g7  
Me=2*Rm+dp ?6 "F.\ O@  
UP]J `\$o  
2.8.7 奇数齿M值: 4>gMe3]0  
WQ]~TGW  
Mj=2*Rm*cos(π/(2*z)+dp rY>{L6d  
r^?%N3  
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 m//(1hWv7  
+mP3 y~|-j  
3 计算工艺要求的R值: 3X{=* wvt  
5CkM0G`  
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 H3.WAg[`  
9b !+kJD  
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: 4.3Bz1p&#  
'B"kUh%3$5  
X./4at`  
~`{HWmah  
[pmZ0/l  
J680|\ER  
R9yK"  
'8>#`Yba  
&,fBg6A%  
4kA/W0 VG  
参考文献 8jjJ/Mz`  
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 . #4''Cs  
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。 _SC>EP8:Z  
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(作者:神龙汽车有限公司 龚昌钧)
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