文档介绍：齿形齿向修形初探
陕西汽车齿轮总厂付治钧
摘要:
随着齿轮传动研究和齿轮制造技术水平的提高,齿轮的修形技术有了很大发展,特别是国外的重型汽车变速箱齿轮应用更为广泛。通过齿轮的修形明显改变了齿轮运转的平稳性,降低了齿轮的噪音和振动,提高了齿轮的承载能力,延长了齿轮的使用寿命,给齿轮生产厂带来了很大的经济效益。
目前世界上各齿轮制造厂家,已把齿廓修正数据和图形标注在图纸上,或标注在专门的工艺卡片上(透明胶片图)。检测人员可用该透明胶片对生产制造的齿轮进行检测。本文就结合国外变速箱齿轮的修形,对设计齿形,设计齿向着一初探。
关键词:设计齿形,设计齿向,K框图
设计齿形、设计齿向的定义
设计齿形是以渐开线为基础,考虑制造误差和弹性变形对噪声,动载荷的影响加以修正的理论渐开线,它包括修缘齿形,凸齿形等。为了防止顶刃啮合,在新齿标中还明确规定,齿顶和齿根处的齿形误差只允许偏向齿体内。为了避免齿廓修正的齿轮与变位齿轮混淆,渐开线圆柱齿轮精度标准中定名为“设计齿形”。如图1所标。
图一
设计齿向是要求的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,以初偿齿轮在全工况下多种原因造成的螺旋有畸变的齿向,实现齿宽均匀受载,提高齿轮承载能力及减小啮合噪声。设计齿向可以是修正的圆柱螺旋线,或其它修形曲线,如图1所示。
设计齿形、设计齿向的设计

在设计齿形概念使用之前,通常所说的齿形是指标准的渐开线齿形,当齿轮齿廓为一理想(即没有形状或压力角误差)渐开线时,实测记录曲线是一条直线,如图2(a)。实际生产中,齿轮的齿形总是有偏差的,如图2(b)为正齿顶齿形,图2(c)为副齿顶齿形,当给定齿形公差为Δff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Δff时,该齿形均判合格。

(a) (b) (c)
图二
所以当图2(a),(b) 重叠时,就产生了等效的带形公差带。如图3所示。

图三
当图3的带形公差带经过变形,或齿顶、齿根修缘等技术要求的限定之后,就变成如图4中所示的K形公差带或凸形公差带。

(a) (b) (c) (d)
图四
设计齿形的步骤:
第一步,在对齿形设计之前,首先应计算出齿轮的端面重合度。苏联TOCT3058~54标准推荐:对于直齿轮当e<,斜齿轮es<1时,不进行修正,高速齿轮修正,低速齿轮不修正。我国齿轮手册也论述道:对于直齿轮,沿啮合线有一段长度等于一个基节的部分应留下来不作修正,以保证啮合时重合度大于1。另外在
“齿轮振动与噪声”一书中还明确阐述了有关齿形修形问题。在仅有一对轮齿啮合时(即重合度为1),不应该进行修缘,这是因为在单齿啮合状态,对渐开线的偏离只会助长振动的发生。当重合度接近2时,修缘末端可在齿面1/3处。由此看出计算出齿轮的端面重合度,并根据重合度大小来确定自己的设计齿形是首要任务。
第二步根据实际需要,生产成本大小来选择设计齿形。齿轮可以是一对齿轮的齿顶修缘,与之相配的齿轮不修形。美国伊顿公司富勒变速器的齿轮是全部修缘,均为设计齿形。
第三步确定齿轮的修形量和修形长度。这个可根据有关理论并结合世界各有关厂家成熟经验,采用类比法来确定。通常齿轮齿顶齿根的修形量