齿廓形貌波动
作为初始示例,该方法应用于工业齿轮副种。考虑的输出齿轮副有一个6 mm的模数,齿数为26:75,面宽为26 mm,输出扭矩为5000Nm。根据ISO 1328,表面硬化齿轮的规定质量为Q6。允许的齿廓形貌偏差ffa(图9)等于12μm。
图9 根据ISO1328-1所规定的外形偏差
通过计算得到的峰间传输误差(PPTE)在制造过程中产生了不同的波形类型。双振幅(峰到谷值)在0到12 μm之间变化。2*6的双振幅
6 um对应于如果质量为Q6,则最大允许齿廓形状偏差为(12um)。如果指定的质量为3、4或5,则双振幅将为2.1、3.0或4.3 um。图10显示了当双振幅从0到12 mm变化时,波长从3到9 mm变化,从齿顶开始的长度随0、25、50和75%的长度变化。该图形包含了在相同的X坐标上具有相同振幅的所有PPTE结果。这显示了结果的带宽取决于长度和起始角度。对于一个给定的振幅,PPTE将因此位于所示的区间内。
图10 在模数6 mm的情况下,制造产生的齿廓波纹度对传动误差(PPTE)的影响。
无误差齿轮的PPTE为16.7 um。如果允许的质量等级是Q4,PPTE平均增加约11%,并且在15.2到22.0微米的范围内。如果公差为Q6,则PPTE平均增加21%,在12.8至27.7 um的范围内。当我们考虑到PPTE可以通过使用调整后的齿廓修型来减少50%或更多时,增加了21%绝对在可接受的范围内。因此,指定Q6组是合适的,因为Q6等级的制造成本远远低于Q4。
精度等级的增加与能量损失无关,因为平均减少幅度为1%。相比之下,对赫兹应力的影响更大。图11所示,在Q6的情况下,最大的赫兹应力最低平均增加了11%。
图11 制造过程中产生的波纹度(对齿廓)对功率损耗(上部)和最大赫兹压力(下部)的影响
齿长方向形貌波纹度
在条件相同的情况下,Q6级别的齿轮指定的ffβ螺旋线偏差为11 um。图12显示了如果在齿长方向上应用波形,振幅从0到11 mm,长度在7.5到22 mm之间变化,起始角度随波长的0、25、50和75%而变化的结果。
齿长方向波形对传动误差的影响非常低(在Q6的情况下,PPTE平均增加了约0.2%)。能量损耗的增加也很小(Q6的情况下为<0.3%)。对赫兹压力的影响更大,在Q6的情况下,最大应力平均增加约14%(在+11%至+16%之间)。所以一般来说,由波形引起的齿长螺旋偏差明显不如齿廓偏差重要。
沿着加工方向的波纹度
在齿轮磨削加工过程种,可以通过垂直于磨削砂轮的方向生成相关的波纹度。这种波形对传动误差(PPTE)的影响与齿廓方向所产生的波形影响相似。在Q6的情况下,可以最大增加传动误差25%。最大赫兹压力变化范围从+10%到+100%(图13)。
图13 制造加工方向(底部)产生的波纹对传动误差(PPTE.左下)和最大赫兹压力(右下)的影响。