江汉石油学院学报 2001年9月 第23卷 增刊
Journa l of J i anghan Petroleu m I n stitute Sep 12001 V o l 123 Sup 1・129・
齿形齿向修形在生产中的应用研究
高惠良 (河南石油勘探局机械制造厂, 河南南阳473132)
[摘要]齿轮向修形是齿轮加工的必要工艺, 是提高产品质量的重要步骤。齿形修形是以渐开线为基础, 考虑制造误差和弹性形变对噪声, 动载荷的影响加以修正的齿形。齿向修形是要求实际螺旋角与理论螺旋角有适当的差值, 以补偿齿轮在全工况下, 多种原因造成的螺旋角有确定的齿向。齿轮进行齿形定向修形后, 还需要进行检测, 才能在生产中应用。
[关键词]齿轮; 齿形; 齿向; 修形; 应用
[中图分类号]TH 1321413; T G 61[文献标识码]A [文章编号]10009752(2001) 增刊012902
在齿轮加工工序中滚齿和剃齿两道工序是影响齿轮精度的关键工序。由于滚刀和剃齿刀都是标准刀具, 所以加工出来的产品在装配试验中, 普遍存在噪声大、动载荷不均匀现象, 影响了产品质量。在经过多次试验后, 针对配套厂家的实际要求, 对齿形、齿向进行修形, 是齿轮加工必须进行的工艺措施, 也是提高产品质量的重要步骤1 齿形修形
在通常情况下, , (即没有形状或压力角误差) 渐开线时, 实测记录是一条直线() 是以渐开线为基础, 考虑制造误差和弹性形变对噪声、动载, 包括修缘齿形、凸齿形等。为防止顶刃啮合, 新标准中规定:齿顶和齿根处的齿形误差只允许偏向齿体内。如图1标准的渐开线齿形, 当齿轮齿廓为一理想渐开线时, 实测记录曲线如图2(a ) 所示。但是, 实际生产中齿轮齿形存在偏差, 如图2(b ) 为正齿顶齿形, 图2(c ) 为负齿顶齿形。给定齿形公差为∃f f 时, 在图2(a ) , (b ) 中只要包容实际齿形误差曲线的两条平行线之间的距离不超过∃f f 时, 该齿形均合格。
当将图2(a ) , 2(b ) 重叠时, 就产生了新的等效的带形公差带, 如图3所示
。
图1 标准的渐开线齿形 图2 实际生产中的齿形偏差 图3 带形磁带当图3的带形公差带经过变形或齿顶、齿根修缘技术要求的限定之后, 就变成了K 形公差带或凸形公差带[1], 这正是所需要的。由于采用的是标准滚刀, 在剃齿过程中, 如果用标准剃刀加工, 则会出现剃后齿形的畸变。即剃削直齿圆柱齿轮时, 在节圆附近呈中凹, 中凹量有时可达0103～0104mm , 如图4(a ) 所示; 剃削斜齿圆柱齿轮时, 中凹现象移向顶部, 如图4(b ) 所示。
为了避免上述现象发生, 提高产品质量, 经过多次试验, 对齿形相应修形, 规定了齿形公差带。现以A 100汽车变速箱齿轮为例。如图5所示。
由齿轮的传动原理可知, 在齿轮啮合过程中, 主动齿轮的啮合是从齿根到齿顶, 从动齿轮的啮合是从齿顶到齿根, 而且主动齿轮的基节应略大于被动齿轮的基节, 以防止啮合时出现脱啮现象引起的冲击和振动。表现在齿轮的齿廓上则是主动齿轮齿廓略正, 而从动齿轮齿廓略负。如图6所示。
[收稿日期]20001002
[作者简介]高惠良(1955) , 男, 1983年江汉石油学院毕业, 工程师, 现主要从事机械设计及技术管理工作。
・13
0・ 江 汉 石 油 学 院 学 报2001年9月所以A 100汽车变速箱(图5) 中部分齿轮规定了齿形修形值(表1) 。这样, 根据不同的齿轮进行不同的修形, 使产品的质量得到提高, 达到了装配试验合格的要求。同时, 为了进一步纠正剃后齿形的畸变, 或为了补偿剃齿后的热处理变形, 还采取对剃齿刀的齿形修正的方法, 使剃齿后的工件齿形满足了设计上的要求。表1 A 100汽车变速箱部分齿形修形值零件名称一轴中齿轴常啮合齿
二轴一档齿轮
二轴三档齿轮
中间轴四档齿轮齿形修形值 Λm A -6-4-4-3-6B -3-8-8-6-32 齿向修形
齿向修形(即设计齿向) 是要求实际螺旋角与理论螺旋角有适当的差值, 或使齿向各处为不尽相同的螺旋角, 以补偿齿轮在全工况下多种原因造成的螺旋角有畸变的齿向[1],
实现齿宽的均匀受
图4A 载, 他修形曲线, 如图, 如图7
(a ) 所示, 但理想的啮合齿向是难以实现
的(由于齿轮的制造误差及安装中箱体孔
的位置度误差, 弹性变形等多项因素) 。图
7(b ) 所示为实际啮合齿向。为实现齿宽图6 主从动齿轮齿廓 图7 齿向及其修形方向基本均匀受载, 提高齿轮承载能力, 减少噪音, 特将齿向制成鼓形齿, 如图7(c ) 所示, 以补偿啮合误差对啮合质量的影响。
仍以A 100汽车变速箱齿轮为例。规定的齿向公差带如图8
所示。
由于通常一对齿轮啮合时只修正其中的一个齿轮的齿向,
所以A 100中规定中间轴常啮齿轮, 二轴一、二、三、四档齿轮,
二轴倒档齿轮为鼓形齿(鼓形量不小于8Λm , 鼓形量最高点在齿向中部二分之一齿宽范围内) 。在实际生产中, 经过Y 4232C 型剃齿机加工, 实现了上述要求, 达到了设计中要求的标准, 满足了实际使用需要。同时, 对非鼓形齿, 为了改善热后形变的影响, 对斜齿圆柱齿轮在螺旋方向上再加上6～8Λm 的修正量, 对直齿加大2Λm 修正量, 从而保证产品的合格率及技术要求。图8 A 100汽车变速箱齿轮齿向修形
3 结 语
齿形、齿向修形后还需要检测。哈尔滨量具刃具厂生产的3204齿形齿向综合测量仪, 集加工产品和检测于一体。既能按照所规定的齿形、齿向公差带及公差范围加工产品, 产品基本符合设计要求; 又采用放大50倍测试, 测量精度高, 结果准确。从而实现了修形、检验的配套。产品经客户测试和试用后, 也得出了相似的结果。但从目前的研究和使用效果看, 完全依靠各种理论和优化计算来进行齿形、齿向修形还不能达到最佳效果, 仍需实践摸索和修正。
[参考文献]
[1]联合编写组1机械设计手册[M ]1北京:化学工业出版社119871[编辑]舍 予
江汉石油学院学报 2001年9月 第23卷 增刊
Journa l of J i anghan Petroleu m I n stitute Sep 12001 V o l 123 Sup 1・129・
齿形齿向修形在生产中的应用研究
高惠良 (河南石油勘探局机械制造厂, 河南南阳473132)
[摘要]齿轮向修形是齿轮加工的必要工艺, 是提高产品质量的重要步骤。齿形修形是以渐开线为基础, 考虑制造误差和弹性形变对噪声, 动载荷的影响加以修正的齿形。齿向修形是要求实际螺旋角与理论螺旋角有适当的差值, 以补偿齿轮在全工况下, 多种原因造成的螺旋角有确定的齿向。齿轮进行齿形定向修形后, 还需要进行检测, 才能在生产中应用。
[关键词]齿轮; 齿形; 齿向; 修形; 应用
[中图分类号]TH 1321413; T G 61[文献标识码]A [文章编号]10009752(2001) 增刊012902
在齿轮加工工序中滚齿和剃齿两道工序是影响齿轮精度的关键工序。由于滚刀和剃齿刀都是标准刀具, 所以加工出来的产品在装配试验中, 普遍存在噪声大、动载荷不均匀现象, 影响了产品质量。在经过多次试验后, 针对配套厂家的实际要求, 对齿形、齿向进行修形, 是齿轮加工必须进行的工艺措施, 也是提高产品质量的重要步骤1 齿形修形
在通常情况下, , (即没有形状或压力角误差) 渐开线时, 实测记录是一条直线() 是以渐开线为基础, 考虑制造误差和弹性形变对噪声、动载, 包括修缘齿形、凸齿形等。为防止顶刃啮合, 新标准中规定:齿顶和齿根处的齿形误差只允许偏向齿体内。如图1标准的渐开线齿形, 当齿轮齿廓为一理想渐开线时, 实测记录曲线如图2(a ) 所示。但是, 实际生产中齿轮齿形存在偏差, 如图2(b ) 为正齿顶齿形, 图2(c ) 为负齿顶齿形。给定齿形公差为∃f f 时, 在图2(a ) , (b ) 中只要包容实际齿形误差曲线的两条平行线之间的距离不超过∃f f 时, 该齿形均合格。
当将图2(a ) , 2(b ) 重叠时, 就产生了新的等效的带形公差带, 如图3所示
。
图1 标准的渐开线齿形 图2 实际生产中的齿形偏差 图3 带形磁带当图3的带形公差带经过变形或齿顶、齿根修缘技术要求的限定之后, 就变成了K 形公差带或凸形公差带[1], 这正是所需要的。由于采用的是标准滚刀, 在剃齿过程中, 如果用标准剃刀加工, 则会出现剃后齿形的畸变。即剃削直齿圆柱齿轮时, 在节圆附近呈中凹, 中凹量有时可达0103～0104mm , 如图4(a ) 所示; 剃削斜齿圆柱齿轮时, 中凹现象移向顶部, 如图4(b ) 所示。
为了避免上述现象发生, 提高产品质量, 经过多次试验, 对齿形相应修形, 规定了齿形公差带。现以A 100汽车变速箱齿轮为例。如图5所示。
由齿轮的传动原理可知, 在齿轮啮合过程中, 主动齿轮的啮合是从齿根到齿顶, 从动齿轮的啮合是从齿顶到齿根, 而且主动齿轮的基节应略大于被动齿轮的基节, 以防止啮合时出现脱啮现象引起的冲击和振动。表现在齿轮的齿廓上则是主动齿轮齿廓略正, 而从动齿轮齿廓略负。如图6所示。
[收稿日期]20001002
[作者简介]高惠良(1955) , 男, 1983年江汉石油学院毕业, 工程师, 现主要从事机械设计及技术管理工作。
・13
0・ 江 汉 石 油 学 院 学 报2001年9月所以A 100汽车变速箱(图5) 中部分齿轮规定了齿形修形值(表1) 。这样, 根据不同的齿轮进行不同的修形, 使产品的质量得到提高, 达到了装配试验合格的要求。同时, 为了进一步纠正剃后齿形的畸变, 或为了补偿剃齿后的热处理变形, 还采取对剃齿刀的齿形修正的方法, 使剃齿后的工件齿形满足了设计上的要求。表1 A 100汽车变速箱部分齿形修形值零件名称一轴中齿轴常啮合齿
二轴一档齿轮
二轴三档齿轮
中间轴四档齿轮齿形修形值 Λm A -6-4-4-3-6B -3-8-8-6-32 齿向修形
齿向修形(即设计齿向) 是要求实际螺旋角与理论螺旋角有适当的差值, 或使齿向各处为不尽相同的螺旋角, 以补偿齿轮在全工况下多种原因造成的螺旋角有畸变的齿向[1],
实现齿宽的均匀受
图4A 载, 他修形曲线, 如图, 如图7
(a ) 所示, 但理想的啮合齿向是难以实现
的(由于齿轮的制造误差及安装中箱体孔
的位置度误差, 弹性变形等多项因素) 。图
7(b ) 所示为实际啮合齿向。为实现齿宽图6 主从动齿轮齿廓 图7 齿向及其修形方向基本均匀受载, 提高齿轮承载能力, 减少噪音, 特将齿向制成鼓形齿, 如图7(c ) 所示, 以补偿啮合误差对啮合质量的影响。
仍以A 100汽车变速箱齿轮为例。规定的齿向公差带如图8
所示。
由于通常一对齿轮啮合时只修正其中的一个齿轮的齿向,
所以A 100中规定中间轴常啮齿轮, 二轴一、二、三、四档齿轮,
二轴倒档齿轮为鼓形齿(鼓形量不小于8Λm , 鼓形量最高点在齿向中部二分之一齿宽范围内) 。在实际生产中, 经过Y 4232C 型剃齿机加工, 实现了上述要求, 达到了设计中要求的标准, 满足了实际使用需要。同时, 对非鼓形齿, 为了改善热后形变的影响, 对斜齿圆柱齿轮在螺旋方向上再加上6～8Λm 的修正量, 对直齿加大2Λm 修正量, 从而保证产品的合格率及技术要求。图8 A 100汽车变速箱齿轮齿向修形
3 结 语
齿形、齿向修形后还需要检测。哈尔滨量具刃具厂生产的3204齿形齿向综合测量仪, 集加工产品和检测于一体。既能按照所规定的齿形、齿向公差带及公差范围加工产品, 产品基本符合设计要求; 又采用放大50倍测试, 测量精度高, 结果准确。从而实现了修形、检验的配套。产品经客户测试和试用后, 也得出了相似的结果。但从目前的研究和使用效果看, 完全依靠各种理论和优化计算来进行齿形、齿向修形还不能达到最佳效果, 仍需实践摸索和修正。
[参考文献]
[1]联合编写组1机械设计手册[M ]1北京:化学工业出版社119871[编辑]舍 予