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圆柱齿轮加工工艺中齿厚的确定
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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。
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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
xT"V9t[f
@v%Kw e1Q
1 按产品图给定参数确定推导工艺检测齿厚的思路:
bI &<L O
OP1`!P y
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:
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ZU`9]7"87B
d$3rcH1
Ncz4LKzt
当我们拿到零件图纸开始着手编制齿轮加工工艺时,我们应根据产品图纸给定的参数换算成工艺中需要的参数,如:齿轮模数、分度圆螺旋角、变位系数等,并确定便于线边检测的热后终检的齿厚值。而我们通常检测齿厚可以选择下列任意一种方式:
@}Hu)HO
#gQn3.PX+y
1. 固定弦齿厚;
'hjEd.
2. 分度圆弧齿厚;
oIE 1j?
3. 公法线长度;
gS'{JZu2
4. 量球(棒)跨距:M值;
H7X-\K 1w
5. 量球球底与被测齿轮中心距:R值。
P`lv_oV
|T6K?:U7
我公司目前普遍采用的齿厚测量方式均为R值检测法。这种方法的优点是:检测精度高,误差小,操作简单迅速,适用于大批量生产。缺点是:需要专用的R值检测装置,检具一次性投入成本高,对于单件和小批量加工不够经济。
{ KWVPeh
}qiZ%cT.G
在确定了一种零件的终检R值后,我们要通过试切和预批量来跟踪热处理变形量,应多测几次取平均值;在之前还要根据工艺手册余量推荐值作为参考,并通过试验确定滚齿工序应给剃齿工序留多少剃齿余量,以齿形完全剃起来,该值越小越经济,一方面可提高剃齿刀寿命,还可以得到更好的齿面粗糙度。工艺试验均以R值数据来跟踪。
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Q]K` p(
2 换算过程中关键步骤:
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2.1 根据法向基节,确定齿轮的法向模数:
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_p*9LsN$L
Pbn=π*mn*cos(αn)
GM6,LzH
.rtA sbp.!
2.2 根据基圆螺旋角,换算成分度圆螺旋角:
T'5{p
)$n%4 :
sin(βb)=sin(β)*cos(αn)
!kE5]<H\
k4ti#3W5eG
2.3 根据基圆弧齿厚最大和最小值,分别推出分度圆弧齿厚最大和最小值:
+X/a+y-
'3b\d:hN
Sbt=S*rb/(r*cos(β))+db*inv(αt)
m;dwt1'Zw
ln82pQD2Y~
2.4 由分度圆(或基圆)弧齿厚计算出径向变位系数最大和最小值:
Q~U\f$N
oN1D&*
Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn)
Y*c]C;%=
:oIBJ 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。
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?Zb+xN KJ(
2.6 公法线长度计算:
L0wT :x*
&!8 WRJ
2.6.1 计算当量齿数:
J9mK9{#q
~*iF`T6
Zn=Z*INVαt/INVαn 或Zn=Z/COS3(β)
Bg~]u+c*
uE's&H
2.6.2 计算跨齿数并园整为整数:
#|b*l/t8
z By%=)`
K=(Zn/180°)*arccos(Zn*cos(αn) /(Zn+2*Xn))+0.5
1q7&WG
cdMSC7l!
2.6.3 计算标准公法线长:
/w?e(v<
a4,V(Hlm
Wk*=cosαn*[π*(k-0.5)+z'*invαn]
]UvB+M]Lv)
u<S`"MR:J
2.6.4 计算变位增减量值:
-8n1y[
_<S!tW
△W*=2*Xn*sinαn ,将变位系数Xn按最大和最小值分别代入。
LIID(s!bX
cLZ D\1Mt
2.6.5 计算实际公法线长度值:
;_cTrjMv\
=d{6=2Pt
Wk=mn*(Wk*+△W*),得到实际公法线长度的最大和最小值。
*igmi9A
$@z77td3
2.7 固定弦齿厚计算:
i6if\B
oV%:XuywT
2.7.1. 计算固定弦齿厚:
eI1zRoIl-
ukR0E4p
Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn)
D^[l~K
A 6S0dX
2.7.2 计算固定弦齿高:
6 eSo.@*l
kd'b_D[$H
hc=ha-0.5*Sc*tanαn
9\_s&p=:.
J8:s=#5
2.8 M值(量球跨距)和R值(球底半径值)计算:
]Fy'M
(kxS0 ]=
2.8.1 量棒(球)中心压力角渐开线函数:
mo| D
T~]~'+<Pi
invαMt=invαt+dp/(mn*z*cosαn) +2*xn*tanαn/z-π/(2*z)
6F(z6_<
t=P+m
2.8.2 球心压力角弧度初值(按经验公式):
O\=Z;}<N
2b$>1O&2
αMt0=(invαMt)^(1/3)-3*invα/7.9
9+1{a.JO
_5p$#U`
2.8.3 球心压力角角度值(按经验公式):
WzzA:X
TUp\,T^2
αMt=(invαMt+αMt0-tan(αMt0)/ tan(αMt0))^2+αMt0
[K4cxqlfk
hV7EjQp
2.8.4 Rm值(球心距):
}3*<sxw7<
^?lpY{aa
Rm=d*cosα/(2*cosαMt)
}WsPu o
"^4*,41U
2.8.5 R值(球底)奇偶齿同:
bbC@
2y!n c%
Re=Rm-dp
rp@:i _]
ud/!@WG
2.8.6 偶数齿M值:
|ty&}'6C
TQn!MUj/^
Me=2*Rm+dp
r8m}B#W7
+ f6LG 0q
2.8.7 奇数齿M值:
zB%~=@Q^6
f+:iz'b#U
Mj=2*Rm*cos(π/(2*z)+dp
[E9iuym
fJLl-H
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
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'Dfs&sm
3 计算工艺要求的R值:
n5QO'Jr%[
(pELd(*Ga
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
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2U./ Yfk\
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:
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2O kID WcM
1|sem(t
0ca0-vY
%B@NW2ZQ[
SWdmej[
EE'2<"M
2VV>?s
,ojJ;w5D
1EV bGe%b
参考文献
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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 .
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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。
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(作者:神龙汽车有限公司 龚昌钧)
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