摘要：变速器是汽车以及牵引力装置的必备配件，其通常又被成为变速箱，其作用在于对发动机的转矩及转速的结构进行改变，并且还可以通过固定或分档的方式对输出轴以及输入轴的转动比进行改变，其一般是由变速操作结构以及转动结构构成的。而若要是变速器的效用得到全面的发挥，必须重视变速器齿轮的标准性及其齿部的精度，但从当前加工工艺来看，仍存在很多问题，本文将从具体的工艺方法着手，探讨控制其齿部精度的有效方法。
关键词：变速器齿轮；齿部精度；工艺；精度控制
前 言：变速器齿轮通常对汽车行驶、加速以及转向的影响较大，其总是处于一种高转速、高负荷的运行状态，在这种运行状态下，若再出现润滑油存在质量问题、齿轮装配不合理以及操作者使用不当等，齿轮必然会受到损伤。而齿轮是变速器运行的重要条件，若齿轮出现问题，不仅无法使变速器的功效得到正常发挥，而且还会对其使用产生较为严重的安全隐患，因此，对齿轮精度的设计和生产进行有效控制非常重要，其不仅要求齿轮材料具备耐磨性和韧性，而且还需要在材料工艺方面也需要具备一定的优势。
1 变速器齿轮加工过程中存在的主要问题
汽车的变速器主要对其传动比、发动机曲轴转矩进行改变，其主要在汽车起步、加速以及行驶过程中应用，并且变速器还能够使汽车的速度及牵引力受到影响，因变速器所发生的变化比较频繁，其齿轮所经受的载荷和冲击也必然会比较严重，再加上齿轮之间发生的相互啃合，导致变速器齿轮所受到的损伤通常比较严重，若变速器齿轮之间发生严重的啃合，则汽车在行驶过程中的安全性便会受到影响，所以齿轮的质量必须得到保证。因此，如何保证齿轮的质量成为了变速器齿轮加工过程中存在的主要问题。当前齿轮加工所应用的方法主要是滚剃法，这种方法实施过程中比较复杂，并且齿轮在加工的过程中非常容易受到破坏，尤其是在剃齿环节中，齿轮的精度受此环节影响较大，所以对齿轮齿部精度进行控制，应该对其加工工艺进行研究。
2 齿轮齿部精度控制的实验研究
2.1 试验资料
此次实验研究主要将汽车变速器中60个齿轮作为试验对象，通常情况下，以汽车的行驶及设计方面的要求作为依据，其变速器齿轮齿部的精度需要控制在8级（执行标准GB10095-2001），齿轮在进行生产之前，其成品齿轮的齿部精度数据如表1所示。
表1 成品齿轮的齿部精度数据（件）
通过滚齿环节操作，对滚齿后齿部精度情况进行了统计，见表2。
表2 滚齿环节完成后齿部精度情况统计（件）
通过剃齿环节操作，对剃齿后齿部精度情况进行了统计，见表3。
表3 剃齿环节完成后齿部精度情况统计（件）
注：Fa：齿廓总偏差；Fb：螺旋线总偏差；Fc：单个齿距偏差；Fd：径向跳动；Fe：径向综合总公差；Fp：一齿径向综合总公差
2.2 试验结果分析
（1）从表1观察可知，齿轮齿部精度最差的情况出现在Fb、Fd以及Fp，由此可知，齿轮的齿部精度与机床精度、齿坯和夹具精度之间存在着密切的关系，并且通过对三个方面的检测，这些工具的标准都与齿轮齿部精度的生产要求相符，但在进行滚齿加工的过程中，所使用的夹具为非涨紧类型，在对齿轮使用此类夹具进行加工的过程中，安装与齿轮几何中心点出现了偏离，从而导致齿部精度存在误差。
（2）如表2所示，在剃齿的过程中，在齿轮啃合方面主要使用了交叉轴螺旋齿轮啃合这一原理，在剃刀齿面设计了小槽，这种小槽具有切削功能，其能够利用径向移动形成的压力，在通过啃合齿面之间相互移滑形成的切削，使金属得到切割，从而进行齿轮加工。当前在生产汽车的变速器时，大部分生产厂家均对这种方法进行应用，但这种生产方法在进行应用的过程中还具有一定的条件限制，例如，在通过轴向剃齿对金属进行剃削时，应该保证所施工的金属工件同剃削刀之间能够保持匀速旋转，只有通过匀速旋转才能够使剃刀齿廓类的工件得以生产。所以，若要对齿廓的具体形状进行改变，应该对制作工件齿廓的形状进行改变，同时，还应该通过剃齿这一必要步骤来完成对齿廓具体形状的改变。这是定位齿廓形状必不可少的条件，在施工的过程中应该将其满足。
通过上述齿轮啃合的原理，利用剃刀螺旋角以及工件螺旋角，便可以修正剃齿的齿向。在加工变速器的过程中，最后的工序便是剃齿操作，为了使变速器齿轮的齿部在精度方面得到全面的控制，一定要将成品齿轮的齿向和齿形作为参照，并通过剃齿操作原理来对齿轮齿部进行全方位的修正，从而使齿部的加工精度得到保障。在表3中可以看出，通过对齿轮齿部采取剃齿修正，其完全合格的概率已经达到了较高的程度，保证了齿轮齿部的精度，因此，对剃齿操作进行控制能够有效提升齿轮齿部的精度。
（3）同时，表3中的工件在加工的过程中使用了热处理技术，当对变速器齿轮进行渗碳淬火之后，齿轮的外部形状便会发生改变，这种外形发生的变化一方面是由于应力作用所致，当应力引起外形变化时，其变形的原理一般较为复杂，在剃齿操作过程中，其加工过程中径向施加的压力会导致齿面切削时形成切削应力，而在淬火时，每一个部件在受热过程中会发生不均匀的现象，从而产生热应力，因此，这种变形的复杂之处便在于其是多种应力共同作用的结果；而另一方面发生变形主要是受体积变化所致，而体积发生变化而引起变形主要是由于齿轮所使用的材料在使用过程中，其内部组织结构状态出现变化导致组织结构的容积也出现了变化，而此类变化是有一定规律可循的，但热处理之后出现的变形主要是两个方面共同作用的结果。
2.3 实验结论
根据上述分析可知，通过滚剃法进行齿轮加工，若要将齿轮在加工时出现的变形进行控制是非常困难的，产生变形的主要原因便在于热应力的作用以及齿轮体积出现变形。所以，在对齿轮进行加工时，应该采取相应的方法使齿轮发生一致变形的几率进行提升，在掌握变形规律的条件下，再通过剃齿加工这一方法将齿轮的齿向和齿形进行全方位的修正，从而使齿轮齿部的精度得到有效的控制，最终使热处理操作下的齿轮加工能够与相关的设计要求相符，从而保证齿轮的生产质量，使齿轮在应用过程中的安全性得到提升。
结语
综上所述，变速器齿轮加工是一个较为复杂的过程，而齿轮在变速器应用的过程中则发挥着重大的作用，所以保证齿轮的生产质量和精度是实现变速器功能发挥的重要基础，这就需要通过对齿轮齿部精度采取有效的控制方法来实现齿轮齿部精度的控制，在使用齿轮齿部精度控制方法的过程中，一定要对影响齿轮精度的各种因素进行综合考虑，并在滚剃法实施应用的过程中掌握好技术要点，从而通过技术要点完成对变速器齿轮齿部精度的全面控制，生产出符合精度标准的齿轮。
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论文作者:王菲
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/18
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