CN108108500A - 变位齿轮的测量与修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变位齿轮的测量与修复方法，变位齿轮、第二齿轮、第三齿轮依次啮合；它们具有共同的参数α、m、P、c^*，方法包括如下步骤：S100：测量Ζ₁、Ζ₂、A_1实，同时选择基准齿轮，并测量t₀，根据α、t₀得出m；S200：根据m、Ζ₁、Ζ₂、A_1实、α、c^*计算变位齿轮的参数x₁、h₁、N₁、S300：确定变位齿轮的传动精度及公差等级；S400：加工修复变位齿轮。本发明首先计算出三个齿轮共同的参数模数m，再依次计算变位齿轮的其他参数，确定运动精度等级，完成其加工修复，方法简单、易操作。

Description

变位齿轮的测量与修复方法

技术领域

本发明涉及一种变位齿轮的测量与修复方法。

背景技术

齿轮传动机构在各种机械设备中应用广泛，其依靠齿轮齿廓直接接触来传递空间任意两轴间的运动和动力，具有传递功率范围大、传动效率高、传动比准确、使用寿命长、工作可靠等优点。设备运行过程中，齿轮磨损在所难免，此时需要及时修复，而现有的变位齿轮测量与修复操作较为繁琐，不能很好地满足使用需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的变位齿轮测量与修复较为繁琐等缺陷，提供一种简单、易操作的变位齿轮的测量与修复方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种变位齿轮的测量与修复方法，其特点在于，所述变位齿轮与一第二齿轮啮合形成一第一齿轮副，所述第二齿轮与一第三齿轮啮合，所述变位齿轮、第二齿轮、第三齿轮均为径节制直齿圆柱齿轮，所述第二齿轮、第三齿轮均为标准齿轮；所述变位齿轮、第二齿轮、第三齿轮的分度圆压力角均为α、模数均为m、径节数均为P、顶高系数均为顶系系数均为c^*，其中P＝25.4/m，所述方法包括如下步骤：

S100：测量所述变位齿轮的齿数为Ζ₁、所述第二齿轮的齿数为Ζ₂、所述第一齿轮副的实测中心距为A_1实，同时选择所述第二齿轮、第三齿轮中齿数多的为基准齿轮，并测量所述基准齿轮的基节长度为t₀，根据所述α、t₀得出所述m；

S200：根据所述m、Ζ₁、Ζ₂、A_1实、α、c^*计算所述变位齿轮的变位系数为x₁、全齿高为h₁、跨齿数为N₁、公法线长度为

S300：确定所述变位齿轮的传动精度及公差等级；

S400：加工修复所述变位齿轮。

较佳地，所述S100中“测量所述变位齿轮的齿数为Ζ₁、所述第二齿轮的齿数为Ζ₂”具体为：

标记所述变位齿轮、第二齿轮的第一个齿，并每隔10个齿做一个标记，以测量所述变位齿轮的齿数Ζ₁、第二齿轮的齿数Ζ₂。

采用上述标记的方进行齿轮齿数的测量，可以避免齿数过多而产生混乱，也可以减少检查时的时间。

较佳地，所述S100中“测量所述第一齿轮副的实测中心距为A_1实”具体为：

测量所述变位齿轮的轴孔与所述第二齿轮的轴孔的中心距，以测量所述第一齿轮副的实测中心距为A_1实。

进行上述A_1实测量时，首先可观察和齿轮相配的轴和轴孔是否有变形、损坏的现象，如果轴孔没有损坏，间接测量轴孔之间的距离而得到A_1实更加准确；避免由于游标卡尺的作用力，使得齿轮位置变动，导致测量数据误差大。

较佳地，所述S100中“选择所述第二齿轮、第三齿轮中齿数多的为基准齿轮，并测量所述基准齿轮的基节长度为t₀，根据所述α、t₀得出所述m”具体为：

测量所述第三齿轮的齿轮为Ζ₃，比较所述Ζ₂、Ζ₃的大小，Ζ₂>Ζ₃时所述第二齿轮为基准齿轮，所述基准齿轮的齿数为Z₀：Z₀＝Z₂，Ζ₂≤Ζ₃时所述第三齿轮为基准齿轮，Z₀＝Z₃；计算所述基准齿轮的跨齿数为N₀：N₀＝(α/180°)Z₀+0.5，测量所述基准齿轮跨N₀个齿的公法线长度为跨N₀-1个齿的公法线长度为计算所述基准齿轮的基节长度为t₀：计算所述m：m＝t₀/(πcosα)。

以齿数较多的为基准齿轮，在测量相应跨齿数的公法线长度时，卡尺的位置较为合理，所测得的参数也更加准确，同时，为了进一步增大数据的准确性，可采取多次测量取平均值的方法。

较佳地，所述S200中：

x₁＝x_总：x_总＝(Z₁+Z₂)(invα_啮-invα)/(2tanα)，α_啮＝arccos(A₁cosα/A_1实)，A₁＝m(Z₁+Z₂)/2，式中x_总为所述第一齿轮副的总变位系数，α_啮为所述第一齿轮副的啮合角，A₁为所述第一齿轮副的标准中心距；

h₁＝h_a1+h_f1：Δy₁＝x₁-y₁，y₁＝(A_1实-A₁)/m，式中h_a1为所述变位齿轮的齿顶高，h_f1为所述变位齿轮的齿根高，Δy₁为所述变位齿轮的齿高变动系数，y₁为所述变位齿轮的中心距变位系数；

N₁：N₁＝(α/180°)Z₁+0.5+2x₁cotα/π；

式中为所述变位齿轮跨N₁个齿的公法线长度。

较佳地，所述S200与所述S300之间还包括如下步骤：

S250：测量所述变位齿轮的所测齿顶圆直径为D_a1测，若Ζ₁为偶数，则所述变位齿轮的实际齿顶圆直径为D_a1实：D_a1实＝D_a1测，若Ζ₁为奇数，选取齿顶圆直径的校正系数为κ，D_a1实＝κD_a1测，计算所述变位齿轮的理论齿顶圆直径为D_a1：计算所述变位齿轮的齿顶圆半径偏差为Δr_a1：Δr_a1＝(D_a1-D_a1实)/2；

所述S400还包括如下步骤：

去除所述变位齿轮的齿顶一Δr_a1高度。

上述D_a1实乘以校正系数κ后得的D_a1校更接近于齿顶圆直径的准确值，减少测量误差。为了避免变位齿轮的齿顶厚度过小，损伤与之啮合的第二齿轮，可参考原加工的变位齿轮，去除一部分齿顶圆。

较佳地，所述S300具体为：确定所述变位齿轮的运动精度等级、工作平稳性等级、接触精度等级、齿侧间隙等级；其中，所述运动精度等级以所述变位齿轮的齿圈径向跳动公差F_r、公法线长度变动公差F_W为检验项目；所述工作平稳性等级以所述变位齿轮的齿形公差f_f、齿距偏差f_pt为检验项目；所述接触精度等级以所述变位齿轮的齿向公差F_β为检验项目。

较佳地，所述S400中：所述变位齿轮的加工材料为45号钢，所述变位齿轮的热处理方法为调质处理，所述变位齿轮的表面硬度要求为220～250HB。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明公开的变位齿轮的测量与修复方法，借助于与变位齿轮啮合的第二齿轮，以及与第二齿轮啮合的第三齿轮，首先计算出它们共同的参数模数m，再依次计算变位齿轮的其他参数，确定运动精度等级，完成变位齿轮的加工修复，方法简单、易操作。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的第一齿轮副结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的变位齿轮的测量与修复方法流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1-2所示，一种变位齿轮的测量与修复方法，其中，变位齿轮101与一第二齿轮102啮合形成一第一齿轮副，第二齿轮与一第三齿轮啮合。变位齿轮、第二齿轮、第三齿轮均为径节制直齿圆柱齿轮，第二齿轮、第三齿轮均为标准齿轮。变位齿轮、第二齿轮、第三齿轮的分度圆压力角均为α、模数均为m、径节数均为P、顶高系数均为顶系系数均为c^*，其中P＝25.4/m。第二齿轮、第三齿轮均为标准直齿圆柱齿轮，α＝20°，c^*＝0.25。

方法包括如下步骤：

S100：测量变位齿轮的齿数为Ζ₁、第二齿轮的齿数为Ζ₂、第一齿轮副的实测中心距为A_1实，同时选择第二齿轮、第三齿轮中齿数多的为基准齿轮，并测量基准齿轮的基节长度为t₀，根据α、t₀得出m。

上述步骤S100中：

“测量变位齿轮的齿数为Ζ₁、第二齿轮的齿数为Ζ₂”具体为：标记变位齿轮、第二齿轮的第一个齿，并每隔10个齿做一个标记，以测量变位齿轮的齿数Ζ₁、第二齿轮的齿数Ζ₂。

“测量第一齿轮副的实测中心距为A_1实”具体为：测量变位齿轮的轴孔与第二齿轮的轴孔的中心距，以测量第一齿轮副的实测中心距为A_1实。

“选择第二齿轮、第三齿轮中齿数多的为基准齿轮，并测量基准齿轮的基节长度为t₀，根据α、t₀得出m”具体为：测量第三齿轮的齿轮为Ζ₃，比较Ζ₂、Ζ₃的大小，Ζ₂>Ζ₃时第二齿轮为基准齿轮，基准齿轮的齿数为Z₀：Z₀＝Z₂，Ζ₂≤Ζ₃时第三齿轮为基准齿轮，Z₀＝Z₃；计算基准齿轮的跨齿数为N₀：N₀＝(α/180°)Z₀+0.5，测量基准齿轮跨N₀个齿的公法线长度为跨N₀-1个齿的公法线长度为计算基准齿轮的基节长度为t₀：计算m：m＝t₀/(πcosα)。

本实施例中，Ζ₁＝12，Ζ₂＝25，Ζ₃＝88，A_1实＝48.84。选取第三齿轮为基准齿轮Z₀＝Z₃＝88。本领域普通技术人员均知，跨齿数的数值为按公式计算后四舍五入取整，取整后N₀＝10，N₀-1＝9，对L₁₀、L₉分别测量5次得到下表1。

表1：基准齿轮的基节长度测量表

测量次数	1	2	3	4	5
						L10	71.64	71.68	71.70	71.62	71.66
L9	64.16	64.16	64.2	64.16	64.14
						t0	7.48	7.52	7.50	7.46	7.52

对5次测量结果取平均得t₀＝7.496。

结合P＝25.4/m，其中径节数P为整数，得出P＝10，m＝2.54。

接下来，进行步骤S200：根据m、Ζ₁、Ζ₂、A_1实、α、c^*计算变位齿轮的变位系数为x₁、全齿高为h₁、跨齿数为N₁、公法线长度为

上述步骤S200中：

x₁＝x_总：x_总＝(Z₁+Z₂)(invα_啮-invα)/(2tanα)，α_啮＝arccos(A₁cosα/A_1实)，A₁＝m(Z₁+Z₂)/2，式中x_总为第一齿轮副的总变位系数，α_啮为第一齿轮副的啮合角，A₁为第一齿轮副的标准中心距。其中invα＝tanα-α。

h₁＝h_a1+h_f1：Δy₁＝x₁-y₁，y₁＝(A_1实-A₁)/m，式中h_a1为变位齿轮的齿顶高，h_f1为变位齿轮的齿根高，Δy₁为所述变位齿轮的齿高变动系数，y₁为变位齿轮的中心距变位系数。

N₁：N₁＝(α/180°)Z₁+0.5+2x₁cotα/π。

式中为变位齿轮跨N₁个齿的公法线长度。

本实施例中，A₁＝46.99，α_啮＝25°17'52”，x_总＝0.82，x₁＝0.82。

y₁＝0.728，Δy₁＝0.092，h_a1＝4.39，h_f1＝1.09，h₁＝5.48。

N₁＝3，

接下来进行步骤S250：测量所述变位齿轮的所测齿顶圆直径为D_a1测，若Ζ₁为偶数，则所述变位齿轮的实际齿顶圆直径为D_a1实：D_a1实＝D_a1测，若Ζ₁为奇数，选取齿顶圆直径的校正系数为κ，D_a1实＝κD_a1测，计算所述变位齿轮的理论齿顶圆直径为D_a1：计算所述变位齿轮的齿顶圆半径偏差为Δr_a1：Δr_a1＝(D_a1-D_a1实)/2。

校正系数κ如下表2所示。

表2：校正系数表(其中Z代表齿数)

本实施例中，Ζ₁＝12为偶数，则D_a1实＝D_a1测＝38.24。

D_a1＝39.26，求得Δr_a1＝0.51。

接下来进行步骤S300：确定变位齿轮的传动精度及公差等级。

上述S300具体为：

确定变位齿轮的运动精度等级、工作平稳性等级、接触精度等级、齿侧间隙等级。这四大指标为衡量齿轮精度的必要指标。其中，运动精度等级以变位齿轮的齿圈径向跳动公差F_r、公法线长度变动公差F_W为检验项目；工作平稳性等级以变位齿轮的齿形公差f_f、齿距偏差f_pt为检验项目；接触精度等级以变位齿轮的齿向公差F_β为检验项目。

主动轮每转过一定的角度，理论上从动轮应按照传动比准确的转过相应的角度，但是由于本身的制造误差，不可避免的会出现实际转角与理论转角之间的差异，以运动精度来评判这一差异。其中，齿圈径向跳动公差为从齿轮的牙齿或齿间的固定弦至回转轴心的距离的最大允许变动量。公法线长度变动公差为在同一齿轮上，相同跨齿数，公法线的最大长度和最小长度的差值。

当齿轮在高速运转时，由于齿轮的瞬时传动比变化，会引起震动和噪声，进而降低齿轮的使用寿命，因此对工作平稳性有一定要求。其中，齿形公差为在牙齿工作部分内，容纳实际齿形的两理论齿形间的最大允许的法向距离。齿距偏差为齿轮上相邻两个同名齿侧的两条互相平行的切线间的实际距离与公称基节的最大允差和最小允差。

齿轮在传递扭矩时，一对啮合的齿轮不可能达到全部齿面接触，对接触面积、受力面积有一定要求，以接触精度来衡量。其中，齿向公差为在通过齿高中部的圆柱上，在齿全长内实际齿向对理论齿向的最大允许误差。

齿侧间隙则指的是相互啮合的一对牙齿在不接触的一面留有的间隙。齿侧间隙对齿轮传动噪音、齿轮寿命均有影响。

本实施例中，运动精度等级为8，F_r＝0.05，F_W＝0.03。

工作平稳性等级为9，f_f＝0.03，f_pt＝±0.05。

接触精度等级为9，F_β＝0.03。

齿侧间隙等级为标准保证间隙。

在另一个实施例中，可以根据齿轮的用途、工作条件、加工条件等的不同选择不同的精度等级。

最后进行步骤S400：加工修复变位齿轮。

上述步骤S400中：根据所求得的变位齿轮的尺寸参数：P、Ζ₁、α、x₁、h₁、N₁、以及精度等级及公差等参数，可进行变位齿轮的加工。同时注意，本实施例中，为了避免变位齿轮的齿顶厚度过小，去除变位齿轮的齿顶一Δr_a1高度。变位齿轮的加工材料为45号钢，热处理方法为调质处理，表面硬度要求为220～250HB。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种变位齿轮的测量与修复方法，其特征在于，所述变位齿轮与一第二齿轮啮合形成一第一齿轮副，所述第二齿轮与一第三齿轮啮合，所述变位齿轮、第二齿轮、第三齿轮均为径节制直齿圆柱齿轮，所述第二齿轮、第三齿轮均为标准齿轮；所述变位齿轮、第二齿轮、第三齿轮的分度圆压力角均为α、模数均为m、径节数均为P、顶高系数均为顶系系数均为c^*，其中P＝25.4/m，所述方法包括如下步骤：

S100：测量所述变位齿轮的齿数为Ζ₁、所述第二齿轮的齿数为Ζ₂、所述第一齿轮副的实测中心距为A_1实，同时选择所述第二齿轮、第三齿轮中齿数多的为基准齿轮，并测量所述基准齿轮的基节长度为t₀，根据所述α、t₀得出所述m；

S200：根据所述m、Ζ₁、Ζ₂、A_1实、α、c^*计算所述变位齿轮的变位系数为x₁、全齿高为h₁、跨齿数为N₁、公法线长度为L_N1；

S300：确定所述变位齿轮的传动精度及公差等级；

S400：加工修复所述变位齿轮。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S100中“测量所述变位齿轮的齿数为Ζ₁、所述第二齿轮的齿数为Ζ₂”具体为：

标记所述变位齿轮、第二齿轮的第一个齿，并每隔10个齿做一个标记，以测量所述变位齿轮的齿数Ζ₁、第二齿轮的齿数Ζ₂。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S100中“测量所述第一齿轮副的实测中心距为A_1实”具体为：

测量所述变位齿轮的轴孔与所述第二齿轮的轴孔的中心距，以测量所述第一齿轮副的实测中心距为A_1实。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S100中“选择所述第二齿轮、第三齿轮中齿数多的为基准齿轮，并测量所述基准齿轮的基节长度为t₀，根据所述α、t₀得出所述m”具体为：

测量所述第三齿轮的齿轮为Ζ₃，比较所述Ζ₂、Ζ₃的大小，Ζ₂>Ζ₃时所述第二齿轮为基准齿轮，所述基准齿轮的齿数为Z₀：Z₀＝Z₂，Ζ₂≤Ζ₃时所述第三齿轮为基准齿轮，Z₀＝Z₃；计算所述基准齿轮的跨齿数为N₀：N₀＝(α/180°)Z₀+0.5，测量所述基准齿轮跨N₀个齿的公法线长度为跨N₀-1个齿的公法线长度为计算所述基准齿轮的基节长度为t₀：计算所述m：m＝t₀/(πcosα)。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S200中：

x_总＝(Z₁+Z₂)(invα_啮-invα)/(2tanα)

x₁＝x_总：x_总＝(Z₁+Z₂)(invα_啮-invα)/(2tanα)，α_啮＝arccos(A₁cosα/A_1实)，A₁＝m(Z₁+Z₂)/2，式中x_总为所述第一齿轮副的总变位系数，α_啮为所述第一齿轮副的啮合角，A₁为所述第一齿轮副的标准中心距；

h₁＝h_a1+h_f1：Δy₁＝x₁-y₁，y₁＝(A_1实-A₁)/m，式中h_a1为所述变位齿轮的齿顶高，h_f1为所述变位齿轮的齿根高，Δy₁为所述变位齿轮的齿高变动系数，y₁为所述变位齿轮的中心距变位系数；

N₁：N₁＝(α/180°)Z₁+0.5+2x₁cotα/π；

式中为所述变位齿轮跨N₁个齿的公法线长度。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S200与所述S300之间还包括如下步骤：

S250：测量所述变位齿轮的所测齿顶圆直径为D_a1测，若Ζ₁为偶数，则所述变位齿轮的实际齿顶圆直径为D_a1实：D_a1实＝D_a1测，若Ζ₁为奇数，选取齿顶圆直径的校正系数为κ，D_a1实＝κD_a1测，计算所述变位齿轮的理论齿顶圆直径为D_a1：计算所述变位齿轮的齿顶圆半径偏差为Δr_a1：Δr_a1＝(D_a1-D_a1实)/2；

所述S400还包括如下步骤：

去除所述变位齿轮的齿顶一Δr_a1高度。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S300具体为：确定所述变位齿轮的运动精度等级、工作平稳性等级、接触精度等级、齿侧间隙等级；其中，所述运动精度等级以所述变位齿轮的齿圈径向跳动公差F_r、公法线长度变动公差F_W为检验项目；所述工作平稳性等级以所述变位齿轮的齿形公差f_f、齿距偏差f_pt为检验项目；所述接触精度等级以所述变位齿轮的齿向公差F_β为检验项目。

8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述S400中：所述变位齿轮的加工材料为45号钢，所述变位齿轮的热处理方法为调质处理，所述变位齿轮的表面硬度要求为220～250HB。