運(yùn)用3006B測量儀快速測繪齒輪的方法研究

嚴(yán)心婷　吳頌來

摘要：文章從加工工藝角度出發(fā)，利用3006B測量儀對非變位斜齒圓柱齒輪齒形的測繪，闡述其原理和方法，要求根據(jù)測繪參數(shù)設(shè)計生產(chǎn)出來的產(chǎn)品同原有的產(chǎn)品能通用、互換，能保證其正常的使用性能。

關(guān)鍵詞：斜齒圓柱；測繪齒輪；3006B齒輪測量儀

中圖分類號：TH132 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）20-0027-02

1 概述

在機(jī)械設(shè)備大修理或設(shè)備維修時，經(jīng)常會遇到損壞了的齒輪。為新制一個同樣的齒輪，通過制定研究測繪方案運(yùn)用3006B齒輪測量儀測繪齒輪齒形，不僅提高了測量精度，同時也提高了企業(yè)對齒輪的復(fù)制生產(chǎn)的效率。

2 測量方案的研究

2.1 基節(jié)的測量

基節(jié)Pbn是齒輪上相鄰兩輪齒同側(cè)漸開線之間的垂直距離，也是基圓上的齒距，它是齒輪測繪工作中首先要測定的一個基本參數(shù)。

采用公法線長度法測量出斜齒輪的公法線長度Wk、Wk+1，則法向基節(jié)Pbn：

Pbn=Wk+1-Wk （1）

2.2 分度圓螺旋角β分的測定

用滾印法求螺旋角。

3 齒輪測繪實(shí)例

3.1 直接測量的齒輪參數(shù)

3.1.1 數(shù)出被測斜齒輪齒數(shù)為Z=54，使用游標(biāo)卡尺測得三組齒寬分別為：

d寬1=59.98mm，d寬2=60.02mm，d寬3=60.00mm

故求得平均齒寬為d寬=60mm

3.1.2 觀察此齒輪旋向可知為左旋。

3.1.3 測得三組齒頂圓半徑d頂分別為：

d頂1=72.042mm，d頂2=72.047mm，d頂3=72.045mm

根據(jù)機(jī)床的加工精度，齒頂圓直徑確定為：D頂=144.09mm。

3.1.4 根據(jù)圓柱齒輪常用精度等級表可知，因?yàn)樵擙X輪用于工業(yè)驅(qū)動機(jī)上，并且使用高精度機(jī)床范成加工，故我們在重新設(shè)計齒輪時，明確規(guī)定其精度等級要求為6級。

3.2 幾個關(guān)鍵參數(shù)的測定

3.2.1 利用公法線長度法計算被測齒輪的基節(jié)Pbn。使用公法線千分尺跨齒測量，分別為7齒與6齒：

W7=49.99mm，W6=42.59mm，Pbn=WK-WK-1=7.40mm

查得到相關(guān)接近的基節(jié)為：

Pbn=7.372（mn=2.540，α分=22.5）；Pbn=7.380（mn=2.5，α分=20）

3.2.2 利用3006B測量儀檢驗(yàn)并確定模數(shù)mn和壓力角α分。根據(jù)要求在對話框中輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

在第一組中，輸入的相應(yīng)參數(shù)為：

模數(shù)mn=2.540，壓力角α分=22.5°，齒數(shù)Z=54，齒寬

d寬=60，旋向?yàn)樽笮?，分度圓螺旋角β分=13°53，齒輪精度等級6級，確定后，點(diǎn)擊齒向按鈕，生成圖形如圖1所示：

圖1 第一組參數(shù)對應(yīng)齒向的初始圖

可以看到齒輪的實(shí)際等級大于12級，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了設(shè)計要求的6級，此時我們通過調(diào)整螺旋角β分至實(shí)際精度為6級，如圖2所示：

圖2 調(diào)整后的齒向圖

由圖2可知，調(diào)整后精度等級為10級，無法達(dá)到6級精度，偏差較大，不符合設(shè)計要求。

在第二組中，輸入的相應(yīng)參數(shù)為：

模數(shù)mn=2.5，α分=20°，齒數(shù)Z=54，齒寬d寬=60，旋向?yàn)樽笮?，分度圓螺旋角β分=13°53，齒輪精度等級6級，確定后，點(diǎn)擊齒向按鈕，不斷調(diào)整螺旋角至實(shí)際精度等級為6級符合設(shè)計要求為止，生成齒向圖形如圖3所示：

圖3 第二組參數(shù)下生成的齒向圖

點(diǎn)擊齒形按鈕，在同樣參數(shù)狀態(tài)下，生成齒形圖像，若參數(shù)合理則應(yīng)符合設(shè)計精度要求，如圖4所示：

圖4 對應(yīng)參數(shù)下生成的齒形圖

此時精度等級為6級，符合設(shè)計要求。

綜上所述，兩組中符合設(shè)計要求的為模數(shù)m=2.5，壓力角α分=20°。此時，可以根據(jù)公式算得齒頂高系數(shù)：

=1.04≈1

徑向間隙系數(shù)：

==0.252≈0.25

公式法計算分度圓螺旋角β分

cosβ分=

可以計算出分度圓螺旋角為：

β分=13°56'5.83"

3.3 齒輪其他參數(shù)的計算

齒根圓直徑D根，根據(jù)公式：

求得：D根=132.84mm

分度圓直徑D分，根據(jù)公式：D分=

求得：D分=139.09mm

端面壓力角αt，根據(jù)公式：

求得：αt=20°33'21.6"

基圓直徑Db，根據(jù)公式：Db=

求得：Db=130.237mm

齒頂高h(yuǎn)a，根據(jù)公式：ha=f0mn

求得：ha=2.5mm

齒根高h(yuǎn)f，根據(jù)公式：hf=（f0+c0）mn

求得：hf=3.125mm

全齒高h(yuǎn)，根據(jù)公式：h=ha+hf

h=5.625mm

基圓螺旋角βb，根據(jù)公式：sinβb=sinβ分·cosαn

βb=19°59'55.3"

分度圓法向理論齒厚Sn，根據(jù)公式：

Sn=（）mn

Sn=5.745mm

3.4 齒輪的零件加工圖

圖5

4 結(jié)語

本文提供的通過利用3006B齒輪測量儀對齒輪其關(guān)鍵部位進(jìn)行測繪、復(fù)制、再設(shè)計的方案充分考慮到了如何減少誤差，同時又提供了一種快速判別出兩組相近參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的方法，證明此方案不但能夠?qū)崿F(xiàn)齒輪的快速測繪，還能夠保證在此參數(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計出的齒輪能夠完全替代原齒輪，甚至可以通過進(jìn)一步的研究實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

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