直齿圆柱齿轮的测绘

直齿圆柱齿轮是实际生产和使用当中最常见齿轮之一，在使用过程当中损坏是难免的，这样就需要制作一件与原来一样的新齿轮，由于各种原因客户无法提供所需直齿圆柱齿轮的图纸，为了保证加工出的产品能正常使用，需对齿轮进行准确测绘，测绘工作是一项复杂的工作，由于介绍直齿圆柱齿轮测绘的资料很少，查阅自然就不便了，通过实际操作，我归纳总结了几种实际生产当中对直齿圆柱齿轮测绘的工作经验及方法。介绍如下:

首先，直齿圆柱齿轮的参数和尺寸虽多，但是各种齿轮的标准制度，都规定了以模数或径节，作为其它参数和各部尺寸的计算依据。因此测绘工作要尽全力准确判定模数或径节的大小，同时压力角是判定齿形的基本参数，准确判定同样重要。

其次，我们要了解所测绘齿轮的使用情况和生产国家，这样我们就可预估出这个齿轮所采用的标准制度。一般我国、日本、德国、法国、捷克、前苏联都是模数制，也可以观察齿轮的齿形，如果齿形轮廓弯曲且齿槽底部狭窄呈圆弧状，可初步判定为模数制，标准压力角多是20度;美国和英国采用径节制，标准压力角14.5度和20度两种，观察齿形轮廓较平直且齿槽底部较宽圆弧小，可初步判定为径节制，压力角14.5度，也可用齿轮滚刀或标准齿条样本进行比试来判定是哪种压力角，知道的以上情况，就可以进行实际测绘了:

(1) 测量齿顶圆直径Dm 法

首先数出齿轮齿数Z，然后用游标卡尺测量出齿顶圆直径Dm，如果判定了齿轮是模数制标准齿形，它的模数:

m= Dm/ Z+2

如果判定齿轮是径节制标准齿形，它的径节是

Dp=25.4*(Z+2)/ Dm

但是，需要注意的是，如果齿轮齿数为偶数时，才可直接测量;如果齿数为奇数，所测量的尺寸并不是齿顶圆直径Dm，而是一个齿的齿顶到对面的齿槽两齿面与齿顶圆交点的距离D，它比齿顶圆直径要小，通常将它Dm乘以校正系数k来得到齿顶圆直径D，即:

Dm=k*D

实际当中用奇数齿齿轮齿顶圆直径校正系数k (表1)算出的齿顶圆直径普遍偏小，用修正后的校正系数k(表2)按上边的公式计算出的齿顶圆直径更接近实值，表2比表1更精确，齿数分的更细，可参考。

表1 奇数齿齿轮齿顶圆直径校正系数k

表2 修正后的校正系数k

如果奇数齿齿轮不是齿轮轴而是带孔的，也可以测量内孔直径d和孔壁到齿顶的距离H,通过下式得出齿顶圆直径:

Dm=2*H+d

(2) 测量全齿高h 法

当齿轮因模数大、打牙等原因，不便于测量齿顶圆直径时，可测量齿全高h来确定模数或径节。齿全高h 可用游标卡尺的深度尾针来测量，其它的深度测量工具也行，按现场条件而定;如果齿轮带孔可以间接求出齿全高h,通过测量内孔壁到齿顶和齿根的距离相减即为齿全高h，模数或径节按下式求出:

m=h/2f+c Dp=25.4*(2f+c)/h

f::齿顶高系数 c:径向间隙系数

f、c可以查齿轮标准制度参数表得知

(3) 测量中心距 A 法

当齿轮牙形变尖、磨损严重、滚牙等情况时，以上两种方法就无法测量，此时我们可要求客户提供两配对齿轮的中心距A和两齿轮的齿数，这些很容易做到，再按下式计算模数或径节:

m=2*A/Z1+Z2 Dp=25.4*(Z1+Z2)/2*A

Z1、Z2:配对齿轮的齿数

三种方法中任何一种算出的模数或径节再与标准模数或径节系列相比较，取最接近的即可。

推荐厂家:上虞市特种机械链轮厂

以上是实际工作当中常用到的直齿圆柱齿轮测绘方法，使用时最好用两种方法相互校核，这样判定出的模数或径节的更加准确，此时测绘工作基本完成。特别注意:以上测绘方法是在我们能够预先判定或调查出齿轮所采用的标准制度的情况下进行的，如果齿轮的"一切情况不明"以上方法只能参考，再通过其它途径综合判定。相信以上几种测绘方法对刚参加工作不久或初次进行直齿圆柱齿轮测绘的同行有一定的帮助，值得参阅。

直齿轮(Spur gear)

齿轮按齿线形状分为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮，其中直齿轮指轮齿平行于轴线的齿轮。

直齿轮绘测

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 直齿轮冷锻成形基本理论和变形规律的研究概况

1.3 直齿轮冷锻成形工艺创新及模具设计的发展现状

1.4 直齿轮冷锻成形精度预测与控制技术的研究进展

1.5 课题来源及研究内容

1.5.1 课题来源及研究目标

1.5.2 课题的主要研究内容

1.6 本章小结

第2章 采用波形端面凸模的齿轮成形工艺研究

2.1 二维有限元模拟分析

2.1.1 二维有限元建模

2.1.2 模拟结果提取

2.1.3 方案比较分析

2.1.4 方案比较结果

2.2 三维有限元模拟对比

2.2.1 三维有限元建模

2.2.2 网格重划分与局部细化

2.2.3 应力场对比

2.2.4 应变场对比

2.2.5 速度场对比

2.2.6 位移场对比

2.2.7 成形效果与成形载荷对比

2.3 物理实验对比验证

2.3.1 实验模具设计

2.3.2 实验模具加工

2.3.3 实验实施过程

2.3.4 实验结果分析

2.4 模具形状与模具结构的优化设计

2.4.1 工艺方案的力学模型分析

2.4.2 模型形状优化

2.4.3 浮动凹模结构

2.4.4 优化结果总结

2.5 基于灰色关联和模糊逻辑的工艺多目标优化

2.5.1 优化问题描述

2.5.2 正交实验安排

2.5.3 灰色关联系数计算

2.5.4 模糊逻辑推理系统

2.5.5 优化结果数据分析

2.5.6 多目标优化结论

2.6 本章小结

第3章 基于刚性平移的齿轮两步成形工艺研究

3.1 齿轮锻造金属流动规律分析

3.1.1 径向流动模式分析

3.1.2 轴向流动模式分析

3.2 刚性平移流动模式基础研究

3.2.1 刚性平移预锻齿形设计方法

3.2.2 刚性平移流动模式假设验证

3.3 基于刚性平移的两步成形工艺研究

3.3.1 两步成形工艺方案

3.3.2 数值模拟与物理实验研究

3.3.3 与传统工艺方案的对比

3.3.4 关键工艺参数分析

3.3.5 不对称模具设计

3.3.6 两步成形工艺研究结论

3.4 基于Taguchi稳健设计的终锻工艺优化

3.4.1 Taguchi稳健设计法

3.4.2 质量损失函数模型

3.4.3 三类问题的信噪比

3.4.4 建立优化目标函数

3.4.5 稳健设计实验安排

3.4.6 稳健设计数据分析

3.4.7 终锻工艺优化结果

3.5 MT5I齿轮成形工艺分析--刚性平移两步法的推广应用

3.5.1 MT51齿轮零件特征

3.5.2 工厂初步工艺尝试

3.5.3 改进工艺的模拟分析

3.5.4 工艺分析结论

3.6 本章小结

第4章 基于无限多预成形的齿轮挤压工艺构想

4.1 基于无限多预成形的齿轮挤压工艺

4.1.1 无限多预成形的基本设计思想

4.1.2 直齿轮挤压新工艺及其脱模方式分析

4.1.3 直齿轮挤压凹模型腔成形区曲面设计

4.2 直齿轮挤压新工艺的数值模拟研究

4.2.1 几何模型和模型转换

4.2.2 力学模型的选择

4.2.3 模拟基本参数设置

4.2.4 数值模拟结果分析

4.3 本章小结

第5章 基于弹性变形规律的齿轮精度控制研究

5.1 弹塑性基本理论及有限元建模

5.1.1 弹塑性有限元方程

5.1.2 单元类型与材料模型

5.1.3 考虑预应力的建模问题

5.2 齿形组合凹模的弹性扩张规律分析

5.2.1 齿形组合凹模优化设计

5.2.2 齿形组合凹模弹性变形规律

5.3 齿件弹性回复规律及其精度预测

5.3.1 齿件出模后的弹性回复规律

5.3.2 齿件沿齿形曲面的尺寸偏差分布

5.3.3 凹模尺寸与摩擦对齿件尺寸偏差的影响

5.4 齿形凹模修正方法研究

5.4.1 变位修正法

5.4.2 反变形迭代法

5.4.3 理想修模流程

5.5 典型案例研究--某汽车倒挡齿轮

5.5.1 倒挡齿轮成形工艺简介

5.5.2 倒挡齿轮成形模拟预测

5.5.3 倒挡齿轮零件实测

5.5.4 案例研究结果讨论

5.6 本章小结

第6章 全文总结与研究展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间参与项目和发表论文