变速器同步器齿环检具测头设计缺陷分析和改进

摘 要：通过对目前公司在用的变速器同步齿环检具测头的结构尺寸进行分析，计算出其由于设计缺陷而产生的测量误差，并对该缺陷进行设计改进，从而减少由于设计不当而造成系统测量误差。

关键词：检具测头 设计缺陷 改进

Design Limitation Analyse Of The Gage-Head About Syn.ring And Amelioration

CAI Shao-hu

Shandong SAGW Automobile Transmission Co.省略

Abstract：Calculating the measure error of the gage-head about syn.ring because of the design limitation，by analyzing the gage-head about syn.ring using in our company now。Reducing the measure error of the system producing by design limitation,through ameliorating the design.

Key words：the gage-head, design limitation, amelioration.

一、在用同步器齿环检具介绍

1、同步器齿环零件测量尺寸图

如下右图是同步器齿环零件外型图，该零件内锥角度8.5°±4′，内锥孔上有螺纹，螺距P是0.6，螺纹深度0.12。左图是该零件一个重要尺寸的测量位置标注图，即要求齿环在内锥直径67.5处离测量基准面的距离0.95±0.1。

如图1所示。

2、在用检具结构原理图

目前，我们公司在用的变速器同步器齿环上述尺寸参数的测量检具结构形式如图2所示。

该检具大致有两部分组成：1、2、6组成基座部分（不动），4、5组成测量显示部分。

图2中：1基座、2零件测量底座、3被测零件（标准件）、4量表组件、5检具测头、6定位柱。

3、检具测量操作简介

3.1 首先用标准件放在测量零件（3）的位置处，然后将带有表头的测量头套到定位柱（6）上，再向下移动测量头，到位后，把指示表调零。

3.2 将被测零件在检具上就位，然后按3.1的顺序测量零件的尺寸偏差。

二、检具测头设计缺陷分析

被测零件内锥角度8.5°±4′，内锥面上的螺纹螺距0.6、螺纹深度0.12。原设计者为了减少由于角度设计不合理造成的测量误差，将测头角度设计成8.55°±45″；为防止测头接触端嵌入零件内螺纹里造成测量误差，检具的测头的接触端（大端直径）设计成67.75（比测量值大0.25），测头圆锥部分的高度为11，如图3所示。

下面我们对测头角度和零件内锥角的匹配关系以及测头大端直径和测量直径的匹配关系进行分析，来计算该测头结构设计产生的测量误差。

1、角度配合产生的测量误差。

1.1、当测头角度β最小为8.5375°，而零件角度α最大为8.567°时，如下图（H为锥面测头的高度）：

如图4所示。

理想位置，测点应该在A点，但由于α＞β，所以测头实际测量位置由C点上移到B点，同样理论测点A也要向上移动，实际上测量接触点由设计的A点变成了测头圆锥小端直径的C点，这样造成的测量误差为ΔH。

ΔH=（tanα-tanβ）H/tanα

代入数据得：ΔH=0.0385

1.2、当α=β时，ΔH=0

1.3、当α＜β时，上述公式不适用，设计系统不存在误差。

也就是说由检具测头角度参数而引起的测量误差为最大为0.0035H。

2、测头直径配合产生的测量误差。

2.1、根据原有设计：零件要求测量点处的直径为67.5，而检具测头接触端直径为67.75这个设计结果导致的测量误差通过下面的公式可以计算出来。

测量示意图如图5所示。

图5中H就是检具测头直径变化而产生的设计误差。

H=φ（1/tanα-1/tanβ）

φ是检具测头直径变化量，β是检具测头角度尺寸，α是零件内锥角度尺寸。

因此当α最小为8.433°，β最大为8.5625°

得出上述结构的设计误差为Hmax=0.026；

当α=β时，Hmin=0；

当α＞β时，就跟前面1.1的情形是一样的。

3、由于内螺纹的存在而产生的测量误差为H1

如图6所示。

上图中H1就是由于内螺纹的存在而产生的测量误差。

H1=P・Sin（β-α）/Sinβ

P是内螺纹螺距0.6，β是检具测头角度尺寸，α是零件内锥角度尺寸。

在本例中,零件内锥角度这个测量误差分两部分：

当α＜β，且α最小是8.433°，β=8.5625°这时:H1max=0.015；

当α=β，H1=0；

当α＞β，就跟前面1.1的情形是一样的。

4、由于设计缺陷而产生的测量误差汇总如表1所示。

三、检具测头改进设计分析

1、设计误差消除

1.1、测头锥角的选择。

从上面的汇总表可以看出，零件角度α大于测头角度β的时候，测头测量接触点不是原来设计的67.5直径处，而是测头小端直径，产生的误差也最大，这是不足取的。

测头角度与零件角度相等最好，这时候测量误差为0，但由于零件的内锥角度是个范围，因此，测头角度只要跟零件的最大角度相等就好。这时，由于测头角度影响的测量误差为0。

1.2、测头测量直径的选择。

由前面2.1推导出的设计误差公式H=φ（1/TANα-1/TANβ）可以看出：只要φ=0，则H=0

这就要求检具测头的接触大端直径一定要跟测量要求的直径尺寸一致，而且加工的直径公差越小，设计误差H就越趋近于0。

2、由内螺纹的存在而产生的测量误差的减少

由前面3中的分析，我们知道：要保证测量误差尽可能的小，根据推导出的公式：

ΔH1=P・Sin（β-α）/Sinβ，

只要β=α，则H1=0。这个由于内螺纹的存在而产生的测量误差也就彻底消除了。

实际上由于零件内锥角度是一个范围8.5°±4′，这个误差只能减少而不能消除。

因此，我们在设计检具测头时按照三中1.1的设定，当α＜β，即βmax=8.567°，αmin=8.433°时的最大测量误差：

由上面公式得出：H1=0.01

根据上面的分析，测头改进后的测量误差如表2所示。

四、检具测头的设计原则

综上分析，同步器齿环的检具测头设计要遵循以下原则：

A、检具测头锥面角度与零件内锥角最大值一致，设计偏差为正，且尽可能小。

B、检具测头的接触大端直径一定要跟测量要求的直径尺寸一致，而且设计的直径公差越小，由于设计而产生的测量误差H就越趋近于0。

如此设计的结果，检具测量结果误差就基本上是由于零件内螺纹的存在而产生的，结果大小主要与内螺纹螺距的大小有关：

即：ΔH1=P・Sin（β-α）/Sinβ，