導(dǎo)讀：本文主要介紹了變速器齒輪制造中根部挖根和臺(tái)階的定義和影響，討論了熱處理前后粗加工刀具凸角量的設(shè)計(jì)和制造有誤導(dǎo)致的臺(tái)階問(wèn)題，給出了判定條件和凸角量修正方法；分析了熱處理前后精加工刀具的超越量計(jì)算與粗加工刀具不匹配導(dǎo)致齒根過(guò)渡區(qū)域產(chǎn)生臺(tái)階的原理，給出了常見(jiàn)失效案例及解決措施；針對(duì)零件精加工前后的狀態(tài)，剖析齒形、齒向、齒距和徑向圓跳動(dòng)的誤差對(duì)齒輪根部臺(tái)階的影響，并從齒輪制造中的刀具修形、工藝選擇和熱變形角度提出了相關(guān)解決方案。

 隨著燃油、排放法規(guī)的不斷加嚴(yán)以及雙積分政策的實(shí)施，汽車(chē)新能源、輕量化和電動(dòng)化進(jìn)程正在進(jìn)一步加快。變速器齒輪大轉(zhuǎn)矩負(fù)載和高速精密要求日趨嚴(yán)格，在滿(mǎn)足NVH要求的同時(shí)，如何規(guī)避齒輪根部臺(tái)階是關(guān)鍵問(wèn)題。本文針對(duì)該問(wèn)題分析了不同臺(tái)階的形狀特點(diǎn)，討論了產(chǎn)生的原因，并給出了解決方案。

 齒輪的挖根與臺(tái)階

圖1齒輪的挖根與臺(tái)階

如圖1所示，齒輪的挖根是由粗加工刀具凸角刃部切出的區(qū)域，為后續(xù)精加工齒面留出了退刀空間，避免產(chǎn)生接刀臺(tái)階。如果精加工前的挖根形狀尺寸有問(wèn)題，則有可能在后續(xù)加工中發(fā)生臺(tái)階或挖根問(wèn)題。

臺(tái)階會(huì)導(dǎo)致齒輪根部彎曲強(qiáng)度的降低。沒(méi)有臺(tái)階時(shí)，只需考慮最大挖根位置處的危險(xiǎn)截面形狀和尺寸；有臺(tái)階時(shí)，還需考慮臺(tái)階的形狀和尺寸（見(jiàn)圖2），詳細(xì)請(qǐng)查閱國(guó)標(biāo)ISO-6336相關(guān)章節(jié)。

強(qiáng)度降低估算公式：

式中 tg——在端面上，齒輪根部臺(tái)階處沿法向的最大臺(tái)階量（mm）；

ρg——臺(tái)階最大位置處的曲率半徑（mm）；

Ys——沒(méi)有臺(tái)階時(shí)的齒輪彎曲強(qiáng)度系數(shù)；

 圖2 齒輪臺(tái)階強(qiáng)度估算示意

Ysg——有臺(tái)階時(shí)的齒輪彎曲強(qiáng)度估算系數(shù)。

其中，＜2.0。此外，如果臺(tái)階的位置落在齒輪的正常嚙合區(qū)域，則會(huì)引起異常的傳動(dòng)噪聲。不但影響了變速器的使用體驗(yàn)，還可能存在功能性風(fēng)險(xiǎn)。

粗加工刀具的凸角量問(wèn)題

1. 粗加工刀具凸角量的定義

粗加工刀具的凸角量是刀尖部分沿主切削刃翹起的一塊區(qū)域，它由副切削刃引出，直至刀尖圓弧終止點(diǎn)結(jié)束，其中以滾刀和插齒刀最為常見(jiàn)，如圖3和圖4所示。

圖3 滾刀的凸角量

圖4 插齒刀的凸角量

注意，凸角量的大小和加工出來(lái)的挖根量并不能直接劃等號(hào)。因?yàn)橥菇橇渴堑毒啐X形上標(biāo)注的法面尺寸，而齒輪測(cè)量?jī)x測(cè)出的挖根量是零件的端面尺寸。只有通過(guò)刀具與零件的軸交角，才能把凸角量轉(zhuǎn)化為挖根量。

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