花键齿轮齿形齿向检测的一种检具设计

夏康康

（中国重汽集团大同齿轮有限公司，山西 大同 037305）

引言

现代生活中，人们越来越注意生活品质，因此对细节的要求也越来越高。在汽车变速箱的组成部分中，内花键齿轮占了很大的一部分。由于内花键齿轮自身结构特点，使得工件在加工（插齿、拉齿等）过程中，齿轮极易在花键边缘部位产生毛刺残留。如果用检测光孔齿轮的心轴检测齿形、齿向［1］，那么结果可能是不真实的，尤其是齿向数据。本文就内花键齿轮的这种状态，基于检测设备P40／P26，分析检具设计。

1 检具原理

如图1所示，选择被检测齿轮一端面（最好选择加工时定位端面）作为定位端面，将齿轮安放在检具上（确保检具及齿轮定位端面的平整），然后将选取的钢球等距放置好，最后安放压垫。

此检具利用检测设备P40／P26在装夹时的顶尖压力，使得钢球在压力的作用下，自动找正内花键齿面着力点，实现检测齿轮在检具上的定位及夹紧。检具这样的设计，回避了采用光孔心轴（图2）检测时，定位内花键［2］边缘检测这个问题，使得检测结果与真实值更加接近。

图1 检具工作简图

图2 光孔心轴工作简图

2 检具具体设计

2.1 钢球的选取

在设计时，应先考虑选用何种直径的钢球。因为，检具在心轴部分的设计需要根据选用的钢球确定心轴锥面角度α及锥面高度h。那么，在选取时，需要用到内花键M值这个重要参数。根据齿轮图纸中提供的内花键M值［3］，经过换算，确定选用钢球的直径范围。在确定钢球的直径范围后，结合各自厂家的实际情况，就可以确定配合检具使用的钢球的标准了（务必保证所选钢球的一致性）。

2.2 心轴设计

2.2.1 心轴重要设计部分

1）检具在工作时，锥面作为钢球的受力面，据下页图3中力学分析所示，角度α越大（0°＜α＜90°），内花键齿轮受力f就越大，相应的被检测齿轮就越夹紧。具体选取α多少合适，需综合考虑检测齿轮情况确定。

2）确定锥面角度α后，结合选用的钢球，就可以确定锥面的高度h，一般高度h比检具装夹齿轮后钢球的高度H 小2～3mm即可。

图3 受力简图

2.2.2 心轴其他设计部分

心轴其他部分设计时，参考内花键小径、花键齿轮结构、检测设备量程及联接结构等因素，选取适当的尺寸公差即可确定。

2.3 压垫设计

压垫在设计时，需注意的地方有以下几点：与钢球作用的端面，需保证其端面光滑及圆跳动（推荐端面粗糙度Ra0.80，圆跳动0.01以内）；与心轴配合的内壁，内壁在设计时既有粗糙度、圆跳动的要求，又需考虑与心轴配合时的间隙（推荐0.007 mm以内）；其他部分，按照设计需要即可确定。

3 实际使用情况对比

表1数据和表2数据均为检测同一齿轮，同齿所得数据。

表1 光孔心轴检测数据 μm

表2 新结构检具检测数据 μm

在检测齿形时，两种检具检测数据差别不大：齿形角度误差fHα平均值相同；齿形总误差Fα平均值左齿面相差0.000 1mm，右齿面差别0.000 2 mm；齿形形状误差ffα平均值左齿面相同，右齿面相差0.000 2mm。

在检测齿向时，则新结构检具检测数据更好点：齿向角度误差fHβ平均值左齿面相差0.000 2 mm，右齿面相差0.000 1mm；齿向总误差Fβ平均值左齿面相差0.003 2mm，右齿面差别0.000 6 mm；齿向形状误差ffβ平均值左齿面相差0.000 8 mm，右齿面相同。

4 结语

通过两种检具实际检测数据对比，新结构工装在检测内花键齿轮齿形、齿向时更具有优势，其检测数据更加接近真实值。不仅如此，相对于光孔心轴，新结构检具在齿轮检测时，装卸更加省力，检测时间大大缩短。

［1］ 刘洪清.渐开线圆柱齿轮鼓形齿齿向误差的测量［J］.计量技术，1995（4）：12－14.

［2］ 赵文鹏.渐开线花键内孔齿轮机加工艺的编制［J］.林业机械与木工设备，2003（7）：21.

［3］ 陈光泽.跨棒距计量值的简化换算法［J］.机械工艺师，1983（8）：32－34.