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)動機的轉速和轉矩的結構，它能分檔或者固定改變輸入軸和輸出軸轉動比，由變速轉動結構和操作結構組成，廣泛應用在汽車、機床等機器運轉速度和牽引力裝置中。變速器是汽車傳動系統(tǒng)中最主要的部件之一，變速器齒輪直接關系到汽車行駛、轉向、加速等不同條件下的行駛要求，因此齒輪質量影響到齒輪運行情況。當前的變速器齒輪加工工藝中還存在不少問題。本文主要分析齒輪加工中存在的問題，并從滾剃法工藝流程、剃齒工藝和滲碳淬火變形情況進行分析，確定了齒輪加工工藝中控制精度的方法。

關鍵詞：變速器齒輪；精度控制

變速器齒輪經(jīng)常處于高負荷、高轉速的運行環(huán)境中，除了正常的磨損以后，齒輪還會受到駕駛員操作不當、潤滑油質量問題、維修齒輪裝配不當?shù)惹闆r，造成齒輪沖擊、齒輪啃合不好等情況，從而進一步加速齒輪的磨損。變速器是汽車轉動系統(tǒng)的主要部件，如果變速器的齒輪出現(xiàn)問題，可能會影響汽車的行駛安全。所以，在設計和生產(chǎn)的時候，對齒輪精度要求很高，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、當前汽車變速器加工中存在的問題

汽車變速器通過改變汽車傳動比，改變發(fā)動機曲軸的轉拒，應用在汽車起步、行駛、加速以及克服道路阻礙等各種不同行駛環(huán)境下，驅動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。剃齒是滾剃法加工工藝中的最后一道工序，對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)汽車的設計要求和行駛要求，汽車變速器的齒輪精度要求在八級，齒輪在生產(chǎn)前的成品齒部精度如下表：此次試驗一共用了60個齒輪。

三、試驗結果分析

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、機床精度以及夾具精度有關。經(jīng)過檢測，發(fā)現(xiàn)齒坯、機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，當加工工件上非漲緊式夾具時，安裝偏離了齒輪的幾何中心，所以導致精度出現(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，通過徑向移動施工一定的壓力，利用啃合齒面間的相對滑移產(chǎn)生的切削作用，切割金屬對齒輪進行加工。目前汽車變速器生產(chǎn)過程中，大多數(shù)生產(chǎn)商使用軸向剃齒。軸向剃齒在剃削過程中，必須確保工件和剃刀之間的旋轉速度保持勻速，這樣就能生產(chǎn)出剃刀齒廓類對應齒廓形狀的工件。因此，如果想要改變齒廓的形狀，就能改變工件的齒廓形狀，實現(xiàn)剃齒對齒廓形狀的修改。

利用剃齒交叉軸螺旋齒輪啃合的原理，通過工件螺旋角和剃刀螺旋角，就能對剃齒的齒向進行修正。剃齒是變速器加工過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，利用剃齒原理進行修整，確保加工齒部的精度。

表三工件經(jīng)過熱處理以后，變速器的齒輪經(jīng)過滲碳淬火以后，會發(fā)生變形，一種是由應力引起的變形，應力引起的變形則比較復雜，剃齒徑向加壓加工形成的齒面切削應力，淬火過程中各個部件受熱不均勻產(chǎn)生的熱應力現(xiàn)象，這種變形是多種應力作用的結果；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力作用引起的變形。

結論：從上述情況來看，使用滾剃加工方法，將齒輪加工過程中變形問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力作用下會發(fā)生變形。因此，齒輪加工過程中，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行修正，從而使得熱處理的齒形和齒狀符合設計要求。

四、結語

齒輪傳動在生產(chǎn)機械設備中廣泛應用，但是在生產(chǎn)過程中，齒輪傳動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行控制，是當下變速器齒輪生產(chǎn)商所要解決的首要問題。

參考文獻：

[1] 王斌，郭龍.變速器齒輪齒部精度控制[J].汽車工藝師，2016，（11）：32-34.

[2] 吳虎威，吳光強.機械變速器齒輪敲擊現(xiàn)象建模及其影響因素[J].同濟大學學報（自然科學版），2016，44（1）：136-145.

[3] 白恩軍，謝里陽，佟安時等.考慮齒輪軸變形的斜齒輪接觸分析[J].兵工學報，2015，36（10）：1975-1981.