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

變速器齒輪經常處于高負荷、高轉速的運行環境中，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、維修齒輪裝配不當等情況，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的主要部件，如果變速器的齒輪出現問題，可能會影響汽車的行駛安全。所以，在設計和生產的時候，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。由于變速器經常處于不斷變化中，變速器的齒輪經常受到沖擊載荷，以及齒輪之間啃合作用，所以變速變速器的齒輪經常遭受損傷，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節的影響，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。經過檢測，發現齒坯、機床精度以及夾具精度都符合變速器齒部生產要求。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過程中，大多數生產商使用軸向剃齒。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。

表三工件經過熱處理以后，變速器的齒輪經過滲碳淬火以后，會發生變形，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生的熱應力現象，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發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律。而熱處理后發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

齒輪傳動在生產機械設備中廣泛應用，但是在生產過程中，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商所要解決的首要問題。

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