齒形齒向修形初探

1、齒形齒向修形初探陜西汽車齒輪總廠付治鈞摘耍：隨著齒輪傳動研究和齒輪制造技術(shù)水卜的提高，齒輪的修形技術(shù)令了很人發(fā)展，特別是國外的 重熨汽車變速箱齒輪應(yīng)用更為廣泛。通過齒輪的修形明顯改變了齒輪運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，降低了齒輪的 噪音和振動，捉高了齒輪的承我能力，延長了齒輪的使用壽命，給齒輪生產(chǎn)廠帯來了很人的經(jīng)濟效 益。冃前世界1:各齒輪制造廠家，已把齒解修疋數(shù)據(jù)和圖形標注在圖紙上，或標注在專門的藝卡 片上(透明膠片圖)。檢測人員可用該透明膠片對生產(chǎn)制造的齒輪進行檢測。本文就結(jié)介國外變速 箱齒輪的修形，對設(shè)計齒形，設(shè)計齒向著-初探。關(guān)鍵詞：設(shè)計齒形，設(shè)計齒向，K框圖1、設(shè)計齒形、設(shè)計齒向的定義設(shè)計齒形是以漸

2、開線為基礎(chǔ)，考渥制造誤差和彈性變形對噪聲，動載荷的影響加以修正的理論 漸開線，它包括修緣齒形，凸齒形等。為了防止頂刃嚙介，在新齒標中還明確規(guī)定，齒頂和齒根處 的齒形謀差只允許偏向齒體內(nèi)。為了避免齒瞬修正的齒輪與變位齒輪混淆，漸開線惻柱齒輪粘度標 準屮定名為“設(shè)計齒形”。如圖1所標。廣冷一彥論j .-設(shè)計翊圖一設(shè)計齒向是耍求的實際螺旋角與理論螺旋角仃適當?shù)牟钪?，或使齒向各處為不盡相同的螺旋 角，以初償齒輪在全匚況卜鄉(xiāng)種原因造成的螺旋有畸變的齒向，實現(xiàn)齒寬均勻受瑕，提高齒輪承載 能力及減小嚙介噪聲。設(shè)計齒向可以是修正的闘林螺旋線，或氏它修形曲線，如圖1所示。2、設(shè)計齒形、設(shè)計齒向的設(shè)計2 1設(shè)計齒

3、形的設(shè)計在設(shè)計齒形概念使用Z詢，通常所說的齒形是指標準的漸開線齒形，當齒輪齒廓為一理想(即 沒有形狀或斥力角誤差)漸開線時，實測記錄曲線是一條苴線，如圖2(a)o實際生產(chǎn)中，齒輪的 齒形總是冇偏差的，如圖2 (b)為正齒頂齒形，圖2(c)為副齒頂齒形，當給定齒形公差為時, 在圖2 (a) (b)中,只要包容實際齒形課差曲線的兩條平行線之間的距|KA&時，該齒形均 判合格。(c)(b)圖二所以當圖2 (a), (b)巫疊時，就產(chǎn)生了等效的帶形公差帶。如圖3所示。肖圖3的帶形公差帶經(jīng)過變形，或齒頂、設(shè)計齒形的步驟:齒根修緣等技術(shù)耍求的限定Z后，就變成如圖4中所第步，在對齒形設(shè)汁Z前，忤先應(yīng)計算出齒

4、輪的端面巫合度。蘇聯(lián)TOCT305454標準推薦: 對直齒輪當 7imc OS （X 從oc主 ,* cos a=692_ - 61.016(mm)cos24.113(3)仃效嚙介線長度= Jr込-r2bx + J廠咕2 一 r2b2 - a sin a!=a/90.218?-79.5612 + 丁65.885? -55.692? 一 148.183 x sin24.113 =17. 2 (mm)(4) 基節(jié)：tb =開 m cosa = 3.1416 x 4.233 x cos20 = 12.496(n?n?)假定齒頂?shù)菇菫椋? 0.40(n?n?)17.2-0.40故該對齒輪嚙合巫合度為：

5、ca = 134412.496她1,故該對齒輪可以進行修止。第二步假定該對齒輪均著修正，即都有自己設(shè)計齒形。第三步計算該對齒輪的修形吊和修形氏度(1) 計算嚙介極點曲率半徑：p八=a sina - r2a2 - r2b2 = 148.183xsin24.113 一35.203 = 25.336(加zn)p門=a - sin a - yjr2ax -r2bl = 148.183x sin24.113- 42.357 =18.002(加zn)以上計算結(jié)果與美國富勒變速箱齒輪的K框圖屮SAP (漸開線的起點曲率半徑)基本相同。只 不過伊頓公司設(shè)計人員為了保險，均將漸開線卜延了 0.125ium。19

6、552齒輪K框圖屮的SAP (相當丁 pf ）為 25. 2113mm. 17568 齒輪 K 圖中的 SAP （相當 J： pf2 ）為 17. 877mm。pci、=(也一也=J99.218一 79.561，= 42.537(訕)pci. = yjr2a2-r2b2 = J65.885? -55.692? = 35.203(n?n?)上而計算結(jié)呆與富勒的K框圖中的EAP (冇效齒廓的最人終點曲率半徑)完全相同。(2) 齒頂?shù)男蘧墝眯暮妄X根修緣就耳影響叭、5廣的因索很多，理論上齒輪在高速重載卜，齒的彈性變形，撓曲變形以及制造謀差 等應(yīng)能精確的抵消齒頂?shù)男蘧壭Ч?，絕對做到是不可能的，但是盡町能

7、做到或是接近還是町行的。 據(jù)有關(guān)資料介紹，萬國(UN)公司使用的經(jīng)驗公式中，齒頂齒根修緣彊為：5 = 0.0075妬 土 0.003(加加)m模數(shù)我國齒輪手冊推薦齒輪齒頂、齒根或兩端的修形吊麵常在0. 0007-0. 03mmZ間。美國伊頓公司使用的修緣量基本在0. 005-0. 03皿之間。(3) 齒部修緣起始點19552從動輪和17568主動輪齒高最小修緣起始點a、a,均為：a,二a,二丄-(0.45 0. 5) tb2取 tb 系數(shù)為 0.5,則：ai=2. 35 (mm)、a：=2. 35 (mm)齒根最大修緣起始點Ci，c?為:q =1.2,則C = 1.2 x 2.35 = 2.8

8、2(mn?),c2 = 2.82(mm)第四步遵循主動輪的基節(jié)應(yīng)略人被動輪的基節(jié)這個總原則，選取適當?shù)凝X形。美國伊頓公司 選取主動輪的齒形偏差最人正0.01mm,艱小為零。從動輪的齒形偏羞瑕人為零，垠小為負0. 01mm. 通常設(shè)計齒形圖如圖六。從動輪19552：w = 7 2mm、Pf = 25.336mm, pal = 42.537mm,p = 35.610加加6a 為(0. 0050. 03 mm ),為(0. 0050.02mm ),ai=2. 35mm, ci=182nin2,齒形公差為0 015皿？通過対美國富勒變速箱齒輪齒形K框圖的分析，我們認為其設(shè)計齒形是以節(jié)闘點為凸點的凸形

9、修形齒，還不算是最完美的設(shè)計齒形。卜而我們再按凸形設(shè)計齒形來作19552從動輪的K框圖，參 數(shù)仍不變。w = 17.2mm,= 25.336mm,pa1 = 42.537mmp = 35.610n?n? 為(-0. 0050. 03mm),圖七注解：CD：齒輪外徑(相當 pax )Hep：垠高接觸點曲率半徑OPP:嚙合園Lep:最低接觸點曲率半徑(相當于)巧為(-0005002mm),齒形公差為0. 015mm最高接觸點:Hcp=X?f +tb=25. 336+12. 496=37. 832 (mm)最低接觸點:Lcp=XX71 -tb= 42. 537-12. 496=30. 041 (mm

10、)圖七結(jié)果與美國富勒變速箱齒輪的K框圖完全一樣。主動輪17568常規(guī)K框圖如圖8W = 11.1mm,pf2 = 18002加口= 35.203加n ； p = 24.927加加，5 為(-0. 005-0 03mm) 6屮為(*0. 0050 02mm ), ax=2. 35mm, Ci=2. 82mm,齒形偏正 0. 01mm,齒形公差仍為 0. 015mm。 如果不改變17568齒輪的參數(shù)，再按OPP點為凸點的凸形設(shè)計齒形.框圖如圖9。W=17. 2mm. p：=18. 002mm, p.?二35. 203mm.p=24. 927mm6a 為(-0 0050. 02 mm),6f 為(-

11、0.0050. 015 mm) Hcp=30. 498 mnu Lcp=22. 707 mm齒形偏正0. 01 mm,齒形公怎仍為0. 015 mm。如圖十所示，一對齒輪理想的齒向嚙介是在全長方向上接觸，但是理想的嚙介齒向是難以實現(xiàn) 的。山齒輪的制造誤差及安裝中箱體孔的位宣度謀羞，彈性變形等多項因索，圖10 (b)所示的 實際嚙合齒向是經(jīng)常發(fā)生的。為了實現(xiàn)齒寬方向上皋本均勻受載，提島齒輪承載能力，減少噪音， 特將齒向制成鼓形齒，如圖10 (c),以補償種種原I大I產(chǎn)生的嚙合謀羌對嚙合質(zhì)炭的影響。設(shè)計齒向是確定齒向線的螺旋角修正杲及梵方向和齒寬方向上的最人、最小鼓形員。螺旋角的 修正屆及苴方向是

12、很復(fù)雜的.僅從理論上還不能完全解決，還需作相應(yīng)人磺的試驗。本文結(jié)合伊頓 公司的凸形齒向修形來討論-般披形齒向鼓形晝的確泄。圖十齒向彼形吊是設(shè)計齒向的主耍參數(shù)Z其確定方法很多。口本、英國、ISO標準是給出鼓形最的計算公式,而美國AGMA標準是直接給出數(shù)據(jù),如圖11所示,該圖為美國伊頓公司設(shè)計凸形齒向的選用圖。圖十一忖前世界上備國標準給出的形式乞不相同，鼓形帚的選用尚不統(tǒng)一，說明鼓形吊的確定還處在邊應(yīng)用，邊摸索。不管鼓形吊的選用人小如何，均可在-定程度改善嚙介狀況，使相互嚙介的牙齒 不發(fā)生端嚙現(xiàn)彖，使具接觸點走向齒長的屮部，垠人限度減少單位齒長上的戯荷。通常一對齒輪只修正其屮的一個齒輪的齒向，対r

13、汽車變速器，一般修止中間軸上的齒輪為好。 如果一個齒輪的齒向修正不能滿足使用要求，町在兩個齒輪上進行修正。富勒變速器中的齒輪甚本 上是全部齒向修形。由j齒向修正屆的人小受齒數(shù)、齒寬及機床結(jié)構(gòu)等的限制，因此設(shè)計人員應(yīng)根 據(jù)幾體的加工情況及實際工況確定齒輪的修正齒向鼓形彊推薦值見卜表.供設(shè)計選用企業(yè)名稱鼓形m齒輪手冊有相關(guān)計算公式蘇聯(lián)0CT3058-54推薦0. 01250. 015 mm日本五十鈴公司推薦0. 0100. 015 nun中國汽車齒輪行業(yè)標準推薦 美國伊頓公司標準0Fp/2可由圖十一査出3設(shè)計齒形，設(shè)計齒向的檢驗3. 1設(shè)計齒形的檢驗3.1.1對設(shè)計齒形最通用最方便的檢驗方法是框圖

14、法。實際測靈齒形記錄曲線時，以齒頂為甚準,將坐標對齊.并上卞移動透明K框圖,如果記錄曲線完全落入K圖中,則該齒輪符合設(shè)計齒形的耍求。注意記錄曲線的長度應(yīng)與框圖-樣長，即長度放人比一致。如圖十二。3. 1.2齒形記錄曲線不得右明顯凹入.佇的設(shè)計齒形対凹入磧還何特殊耍求。如富勒變速器齒輪則耍求在齒廓的最低接觸點(Lcp)和最高接觸點(Hep)之間凹入不得超過0.005 mm。通常還要 求在每0. 1 W上齒形偏移吊005ffo3. 13齒頂?shù)估獠糠謶?yīng)除外，不參加齒形的考核評定。圖十三3. 11計算機編程檢測法.該方法是將各種齒輪零件的設(shè)計齒形K框圖輸入到計算機中,隨用隨取。檢測時只需按被測零件號調(diào)出程序，氏測吊結(jié)果就會按指定的框圖進行評定。目前進【的各種型號的齒輪檢測中心均有此功能。3. 2設(shè)計齒向的檢驗3. 2. 1通常齒向曲線應(yīng)在齒高中部進行測量。3. 2. 2兩端10%的齒長部分不參予考核。3.2.3每一品種的設(shè)計齒向框圖有二張，一張是檢驗設(shè)計齒向純凸形杲，另一張框圖是檢齒向 是否超差，如圖十三。3. 2.4齒長兩端不