文档介绍：渐开线圆柱齿轮的加工误差分析与质量控制
齿轮是机器和仪器中的重要零件。它以工作可靠,使用寿命长,效率高、结构紧凑等优点而得到广泛应用。随着人类社会的发展和科学技术的进步,人们对齿轮传动系统的小振动、低噪声提出越来越高的要求。而齿轮的质量直接影响着变速器整体的质量,特别是噪音性能指标。
根据齿轮传动的振动动力学分析可知,齿轮传动系统中零部件(包括齿轮副、传动轴、支撑轴承和箱体)及相关连接关系构成了一个复杂的弹性机械系统,在动态激励作用下产生动态响应。其动态激励来自内部和外部两方面,即:齿轮副由轮齿本身啮合产生的内部激励和系统的其它因素如原动机的主动力矩、负载的阻力及阻力矩等,对轮齿啮合所产生的的外部激励。其中与一般机械系统的主要不同之处在于它的内部激励。由于齿轮的误差和受载弹性变形等,使一对轮齿在进入啮合时,其啮入点偏离啮合线上的理论啮入点引起啮入冲击;而在一对轮齿完成啮合过程退出啮合时,也会产生啮出冲击,故而引起啮合过程的轮齿动态啮合力。显然,即使外部激励为零,齿轮系统也会受这种内部动态激励而产生振动,引发噪声。因而目前控制渐开线圆柱齿轮误差是提高齿轮系统质量的主要途径。
§1齿轮的误差分析
齿轮的误差包括制造过程中的加工误差和安装误差。而加工误差主要来源于组成工艺系统的机床、刀具、夹具和齿坯本身的误差及其装夹、调整误差。而安装误差相对来说比较简单,在此不作论述。
齿轮加工方法
为了分析齿轮的加工误差,首先要了解其加工方法。圆柱齿轮的加工方法很多,根据轮齿加工原理可分为仿形法和展成法(范成法)两大类。仿形法是用刃部形状与被切齿轮齿槽形状相同的成形刀具来加工齿轮。其加工精度一般不高且生产效率较低,仅适于单件或小批生产。而在现代齿轮生产中尤其对于我厂这样的专业化、批量化汽车齿轮的生产厂家主要采用展成法。展成法加工齿轮有滚齿、插齿、剃齿珩齿及展成法磨齿等。根据我厂的加工实际着重从滚、插、剃三方面进行介绍。
滚齿
滚齿是一种应用最广的齿轮加工方法,精确地说它是按螺旋齿轮啮合原理进行加工的。滚刀的外形似蜗杆,其本质是一个螺旋角很大的斜齿轮,滚刀的头数即是滚刀齿数。由于渐开线滚刀制造困难,实际上均采用近似的阿基米德滚刀和法向直廓滚刀。阿基米德滚刀的轴向截面齿形是直线,法向直廓滚刀的法向截面齿形也是直线,这样滚刀加工也可近似得认为是齿条与齿轮的啮合。加工过程中所形成的渐开线齿形,是空间齿条的运动轨迹的包络线。
滚齿时机床具有下列几个基本运动:
滚刀的转动即切削运动,滚刀每转一转,刀齿沿轴向移动一个导程;
工件的转动即分齿运动,由机床分齿运动链保证工件与滚刀的展成运动,当滚刀刀齿移动一个齿距时,工件转动一个齿;
滚刀架沿齿轮轴线的缓慢移动,即轴向进给运动;
加工斜齿轮时,在轴向进给过程中,该通过差动机构和分度蜗轮副获得对应于螺旋角β的附加转动,当滚刀轴向进给一个导程时,工件附加转动一圈。
滚齿时,滚刀的齿形、齿距、刀齿在圆周上的分布不均匀及其安装等误差,机床运动链在工件每转动一齿范围内瞬时速比的变动,都将使被切齿轮产生齿形误差。分齿运动链的速比不准确,特别是分度蜗轮的制造和安装误差,以及工件的安装偏心等,将使被切齿轮的轮齿产生位置误差,即周节偏差及周节累计误差。滚刀轴向进给方向与工件轴向不平行,工件的端面跳动,以及差动挂轮比不准确(滚斜齿