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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。 H{Ewj_L  
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 WML--<dU  
ii?T:T@  
1 按产品图给定参数确定推导工艺检测齿厚的思路: OyO]; Yk  
yJI~{VmU7  
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: y > =Y  
3&y-xZu]  
(xb2H~WrN  
1d< b\P0  
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: wOf8\s1  
 i"<W6  
1. 固定弦齿厚; PuJ3#H T  
2. 分度圆弧齿厚; -$:; en?  
3. 公法线长度; n[Q(q[ULV  
4. 量球(棒)跨距:M值; q\@Zf}  
5. 量球球底与被测齿轮中心距:R值。 G%I .u  
rQ.zqr  
我公司目前普遍采用的齿厚测量方式均为R值检测法。这种方法的优点是:检测精度高,误差小,操作简单迅速,适用于大批量生产。缺点是:需要专用的R值检测装置,检具一次性投入成本高,对于单件和小批量加工不够经济。 nB`|VYmOP1  
q}t]lD %C  
在确定了一种零件的终检R值后,我们要通过试切和预批量来跟踪热处理变形量,应多测几次取平均值;在之前还要根据工艺手册余量推荐值作为参考,并通过试验确定滚齿工序应给剃齿工序留多少剃齿余量,以齿形完全剃起来,该值越小越经济,一方面可提高剃齿刀寿命,还可以得到更好的齿面粗糙度。工艺试验均以R值数据来跟踪。 OInl?_,,T#  
2K9X (th1  
2 换算过程中关键步骤: xE 8?%N U  
, '0#q  
2.1 根据法向基节,确定齿轮的法向模数: 1b~21n  
3 2z4G =l  
Pbn=π*mn*cos(αn) 8m{e,o2.  
"OenYiz  
2.2 根据基圆螺旋角,换算成分度圆螺旋角: )g'J'_Sl  
U 3< 3T  
sin(βb)=sin(β)*cos(αn) 9qftMDLZJ\  
i M !`4  
2.3 根据基圆弧齿厚最大和最小值,分别推出分度圆弧齿厚最大和最小值: WAxNQfEe  
y$%oR6 K7-  
Sbt=S*rb/(r*cos(β))+db*inv(αt) ;O}%SCF7  
W_}j~[&  
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: W4o8]&A  
Onq^|r's&  
Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn) 5f7id7SI  
H0s*Lb  
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。 A;L ]=J  
A&M_ J  
2.6 公法线长度计算: Pdf-2 Tx  
66& uK|  
2.6.1 计算当量齿数: 2jyWkAP'  
J]U_A/f  
Zn=Z*INVαt/INVαn 或Zn=Z/COS3(β) )c4tGT<  
7Vy_Cec1  
2.6.2 计算跨齿数并园整为整数: DT`HS/~fH  
-*k2:i`  
K=(Zn/180°)*arccos(Zn*cos(αn) /(Zn+2*Xn))+0.5 ~s+vJvWz  
O z6$u  
2.6.3 计算标准公法线长: `-{l$Hn9|~  
'6M6e(  
Wk*=cosαn*[π*(k-0.5)+z'*invαn] Nud =K'P=  
YIRe__7-NU  
2.6.4 计算变位增减量值: q=W.82.U  
W\~ie}D{  
△W*=2*Xn*sinαn ,将变位系数Xn按最大和最小值分别代入。 |aP`hVm  
>8"(go+02  
2.6.5 计算实际公法线长度值: C7dq=(p&  
hV(^Y)f  
Wk=mn*(Wk*+△W*),得到实际公法线长度的最大和最小值。 3JGrJ!x  
',R%Q0Q  
2.7 固定弦齿厚计算: @/ ^< 9  
G[ U5R?/  
2.7.1. 计算固定弦齿厚: -| FHv+  
Zp7Pw   
Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn) :%h1Q>F  
P*!`AWn  
2.7.2 计算固定弦齿高: 7<)H?;~;  
i?!9%U!z4  
hc=ha-0.5*Sc*tanαn r<ww%2HTS  
v)Y)tu>  
2.8 M值(量球跨距)和R值(球底半径值)计算: q\<l"b z  
p?L%'  
2.8.1 量棒(球)中心压力角渐开线函数: DujVV(+I  
1Of(O!  
invαMt=invαt+dp/(mn*z*cosαn) +2*xn*tanαn/z-π/(2*z) v's1 &%sM  
d0)]^4HT|y  
2.8.2 球心压力角弧度初值(按经验公式): |p/ *OFC6  
)l`Ks  
αMt0=(invαMt)^(1/3)-3*invα/7.9 W!<7OA g$  
x\Q}fk?{t  
2.8.3 球心压力角角度值(按经验公式): d3q%[[@  
gbzBweWF  
αMt=(invαMt+αMt0-tan(αMt0)/ tan(αMt0))^2+αMt0 LY0f`RX*&  
dXxf{|gk>  
2.8.4 Rm值(球心距): PV#h_X<l%  
uMDd Zj&  
Rm=d*cosα/(2*cosαMt) rhkKK_  
A{s -g>s  
2.8.5 R值(球底)奇偶齿同: Pp } Z"  
_]*YSeh=  
Re=Rm-dp 4wSZ'RTSR  
|aLK_]!  
2.8.6 偶数齿M值: ei4LE XQ16  
h"ZIh= j@  
Me=2*Rm+dp ^"7- `<J  
2vpQ"e- A  
2.8.7 奇数齿M值: p K-tj  
>fYcr#i0[  
Mj=2*Rm*cos(π/(2*z)+dp "a2|WKpD  
;<0vvP|  
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 9KX% O-'  
HK :K~h  
3 计算工艺要求的R值: RVA ku  
 +#,J`fV%  
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 )tBz=hy#  
9.(|ri  
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: ]AA|BeL?|  
zd%f5L('  
[KBa=3>{  
:!s7B|_U  
02Vfg42  
*KNfPh#wi}  
5[)5K?%  
=!L}/Dl  
/x@aAJ|  
f#&z m} t  
参考文献 SLEOc OAmD  
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 . ifS#9N|8  
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。 JRC2+BU /  
2z{B  
(作者:神龙汽车有限公司 龚昌钧)
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