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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。 &N^~=y^`C'  
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%Kwe1Q  
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: Cq!eAc  
ZU`9]7"87B  
d$3rcH1  
Ncz4LKzt  
当我们拿到零件图纸开始着手编制齿轮加工工艺时,我们应根据产品图纸给定的参数换算成工艺中需要的参数,如:齿轮模数、分度圆螺旋角、变位系数等,并确定便于线边检测的热后终检的齿厚值。而我们通常检测齿厚可以选择下列任意一种方式: @}H u)HO  
#gQn3.PX+y  
1. 固定弦齿厚; 'hjEd.  
2. 分度圆弧齿厚; oIE 1j?  
3. 公法线长度; gS'{JZu2  
4. 量球(棒)跨距:M值; H7X-\K 1w  
5. 量球球底与被测齿轮中心距:R值。 P`lv_oV  
|T6K?:U7  
我公司目前普遍采用的齿厚测量方式均为R值检测法。这种方法的优点是:检测精度高,误差小,操作简单迅速,适用于大批量生产。缺点是:需要专用的R值检测装置,检具一次性投入成本高,对于单件和小批量加工不够经济。 {KWVPeh  
}qiZ%cT.G  
在确定了一种零件的终检R值后,我们要通过试切和预批量来跟踪热处理变形量,应多测几次取平均值;在之前还要根据工艺手册余量推荐值作为参考,并通过试验确定滚齿工序应给剃齿工序留多少剃齿余量,以齿形完全剃起来,该值越小越经济,一方面可提高剃齿刀寿命,还可以得到更好的齿面粗糙度。工艺试验均以R值数据来跟踪。 J =^IS\m  
Q]K` p(  
2 换算过程中关键步骤: O6hzOyNX@  
aj`&ca8  
2.1 根据法向基节,确定齿轮的法向模数: :ZXd%  
_p*9LsN$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。 !rUP&DA  
?Zb+xNKJ(  
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  
$@z77td3  
2.7 固定弦齿厚计算: i6if\B  
oV%:XuywT  
2.7.1. 计算固定弦齿厚: eI1zRoIl-  
ukR0E4p  
Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn) D^[l~K  
A 6S0dX  
2.7.2 计算固定弦齿高: 6eSo.@*l  
kd'b_D[$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: ]F y' 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) }WsPuo  
"^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  
fJ Ll-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 {vD$odi  
'Dfs&sm  
3 计算工艺要求的R值: n5QO'Jr%[  
(pELd(*Ga  
以上计算出的均为产品图要求的齿厚对应值,在自己编制的Excel程序中输入热处理变形量和留剃量,我们就可以得到我们需要的滚齿和剃齿工艺要求的R值了。原程序计算步骤见Excel附表一(共3页):齿厚计算程序 ?\\wLZ  
2U./ Yfk\  
由齿厚计算程序可确定MA5档主动齿轮齿厚工艺控制范围见下表: F8w7N$/V",  
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 ?6 2zv[#  
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 . [4yHXZxza  
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。 !{l% 3'2  
?w/p 9j#  
(作者:神龙汽车有限公司 龚昌钧)
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