變速器齒輪齒部精度控制

俢作剛 葛大勇

摘 要：變速器又稱變速箱，是改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，它能分檔或者固定改變輸入軸和輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)比，由變速轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和操作結(jié)構(gòu)組成，廣泛應(yīng)用在汽車、機(jī)床等機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度和牽引力裝置中。變速器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中最主要的部件之一，變速器齒輪直接關(guān)系到汽車行駛、轉(zhuǎn)向、加速等不同條件下的行駛要求，因此齒輪質(zhì)量影響到齒輪運(yùn)行情況。當(dāng)前的變速器齒輪加工工藝中還存在不少問(wèn)題。本文主要分析齒輪加工中存在的問(wèn)題，并從滾剃法工藝流程、剃齒工藝和滲碳淬火變形情況進(jìn)行分析，確定了齒輪加工工藝中控制精度的方法。

關(guān)鍵詞：變速器齒輪；精度控制

變速器齒輪經(jīng)常處于高負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速的運(yùn)行環(huán)境中，除了正常的磨損以后，齒輪還會(huì)受到駕駛員操作不當(dāng)、潤(rùn)滑油質(zhì)量問(wèn)題、維修齒輪裝配不當(dāng)?shù)惹闆r，造成齒輪沖擊、齒輪啃合不好等情況，從而進(jìn)一步加速齒輪的磨損。變速器是汽車轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的主要部件，如果變速器的齒輪出現(xiàn)問(wèn)題，可能會(huì)影響汽車的行駛安全。所以，在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的時(shí)候，對(duì)齒輪精度要求很高，不僅要求材料具有一定的韌性和耐磨性，而且材料工藝性也要好。

一、當(dāng)前汽車變速器加工中存在的問(wèn)題

汽車變速器通過(guò)改變汽車傳動(dòng)比，改變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)拒，應(yīng)用在汽車起步、行駛、加速以及克服道路阻礙等各種不同行駛環(huán)境下，驅(qū)動(dòng)汽車車輪牽引力以及滿足汽車行駛中不同速度的要求。由于變速器經(jīng)常處于不斷變化中，變速器的齒輪經(jīng)常受到?jīng)_擊載荷，以及齒輪之間啃合作用，所以變速變速器的齒輪經(jīng)常遭受損傷，齒輪啃合嚴(yán)重的話，可能影響到汽車的行駛安全，因此必須確保變速器齒輪的質(zhì)量。目前汽車變速器的齒輪使用滾剃法加工方法。這種加工方式復(fù)雜，齒輪的精度很容易受到加工環(huán)節(jié)的影響，所以這也變成汽車變速器齒輪加工工藝的難點(diǎn)。剃齒是滾剃法加工工藝中的最后一道工序，對(duì)齒輪的精度有著重要作用。

二、變速器齒輪加工工藝分析

以某汽車變速器倒擋中間齒輪為例，根據(jù)汽車的設(shè)計(jì)要求和行駛要求，汽車變速器的齒輪精度要求在八級(jí)，齒輪在生產(chǎn)前的成品齒部精度如下表：此次試驗(yàn)一共用了60個(gè)齒輪。

三、試驗(yàn)結(jié)果分析

從表一可以看出滾齒齒部精度之在Fb、Fd、Fp最差，從中可以得出齒部精度與齒坯、機(jī)床精度以及夾具精度有關(guān)。經(jīng)過(guò)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)齒坯、機(jī)床精度以及夾具精度都符合變速器齒部生產(chǎn)要求。但是滾齒加工使用的是非漲緊式夾具，當(dāng)加工工件上非漲緊式夾具時(shí)，安裝偏離了齒輪的幾何中心，所以導(dǎo)致精度出現(xiàn)了較大的偏差。

表二，剃齒使用交叉軸螺旋齒輪啃合原理，剃刀齒面帶有切削的小槽，通過(guò)徑向移動(dòng)施工一定的壓力，利用啃合齒面間的相對(duì)滑移產(chǎn)生的切削作用，切割金屬對(duì)齒輪進(jìn)行加工。目前汽車變速器生產(chǎn)過(guò)程中，大多數(shù)生產(chǎn)商使用軸向剃齒。軸向剃齒在剃削過(guò)程中，必須確保工件和剃刀之間的旋轉(zhuǎn)速度保持勻速，這樣就能生產(chǎn)出剃刀齒廓類對(duì)應(yīng)齒廓形狀的工件。因此，如果想要改變齒廓的形狀，就能改變工件的齒廓形狀，實(shí)現(xiàn)剃齒對(duì)齒廓形狀的修改。

利用剃齒交叉軸螺旋齒輪啃合的原理，通過(guò)工件螺旋角和剃刀螺旋角，就能對(duì)剃齒的齒向進(jìn)行修正。剃齒是變速器加工過(guò)程中的最后一道工序，為了保證齒部精度，必須根據(jù)成品的齒形和齒向，利用剃齒原理進(jìn)行修整，確保加工齒部的精度。

表三工件經(jīng)過(guò)熱處理以后，變速器的齒輪經(jīng)過(guò)滲碳淬火以后，會(huì)發(fā)生變形，一種是由應(yīng)力引起的變形，應(yīng)力引起的變形則比較復(fù)雜，剃齒徑向加壓加工形成的齒面切削應(yīng)力，淬火過(guò)程中各個(gè)部件受熱不均勻產(chǎn)生的熱應(yīng)力現(xiàn)象，這種變形是多種應(yīng)力作用的結(jié)果；另外一種由體積變化引起的變形，體積變化引起的變形是齒輪材料內(nèi)部組織狀態(tài)發(fā)生的改變引起其他組織容積的變化，純體積的變化是有一定的規(guī)律。而熱處理后發(fā)生的變形是在體積變化和多種應(yīng)力作用引起的變形。

結(jié)論：從上述情況來(lái)看，使用滾剃加工方法，將齒輪加工過(guò)程中變形問(wèn)題控制到最小是十分困難的，這是由于齒輪受到體積變形和熱應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生變形。因此，齒輪加工過(guò)程中，必須采取多種手段，提高齒輪變形的一致形，在具有一定變形規(guī)律的情況下，利用剃齒加工工藝將齒形齒向進(jìn)行修正，從而使得熱處理的齒形和齒狀符合設(shè)計(jì)要求。

四、結(jié)語(yǔ)

齒輪傳動(dòng)在生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備中廣泛應(yīng)用，但是在生產(chǎn)過(guò)程中，齒輪傳動(dòng)精度受到很多因素的影響，所以分析齒輪傳到精度的影響因素，并采取有效地措施進(jìn)行控制，是當(dāng)下變速器齒輪生產(chǎn)商所要解決的首要問(wèn)題。

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