CN103836159B - 一种斜齿轮啮合时轴间相位角的调整方法 - Google Patents

Abstract

一种斜齿轮啮合时轴间相位角的调整方法，用于调整第一轴和第二轴之间的相位角，通过在第一轴和第二轴的轴端设置辅助基准，以此建立起键槽与辅助基准之间的相位关系，以便在装配后能够对第一轴和第二轴之间相位角的变化进行测量和调整；并利用斜齿轮渐开线螺旋面的特性，不同截面到定位端面距离不同，其齿形中心与键槽中心的相位关系也不同，通过调整第一轴和第二轴之间相对的轴向位移，以获得所需的相位角。本发明的调整方法准确快速。

Description

一种斜齿轮啮合时轴间相位角的调整方法

技术领域

本发明涉及轴间相位的调整，尤其涉及带键槽的斜齿轮啮合时轴间相位角的调整方法。

背景技术

一些既传递动力又传递运动的机械传动设备对所用渐开线斜齿轮的轮齿中心线和键槽中心线间的夹角（相位角）有严格要求（重合或相互间的夹角），例如：碎边剪、轧机输出轴、双边剪等。由于通用的数控机械加工设备（发明内容如镗铣床、线切割机等）不具备检测渐开线齿廓的功能，在加工及在线检测时，无法用千分表检测的办法找到轮齿的中心线，从而使加工中如何保证相位角达到设计要求以及加工后如何检测都变得十分困难。

针对上述相位要求，目前主要的加工方法有：1、齿形加工好后，按照零件图中齿宽中心或齿槽中心对键槽中心的相位要求，划键槽加工线，根据划线加工键槽，此法精度相对低些。可以采用增加键槽及齿宽工艺基准的方法提高精度；2、齿形加工好后，在键槽加工设备上按啮合状态，装夹、找正齿轮中心连线与机床导轨平行，在配对的两齿轮内孔加工键槽。对于第一种方法，由于斜齿轮端面与左右两侧齿面的交角为一侧钝角、一侧锐角。受钝角侧条件的限制，渐开线上某一直径的点对齿宽中心的测量精度是受限制的。

对于第二种方法，由于是齿轮在相啮状态下，直接加工零件键槽，巧妙回避了键槽中心对齿宽中心的位置要求，也就避免了相啮齿轮相位间的测量要求。但在更换齿轮备件时，只能一对一起更换，增加了后期运营成本。

采用上述两种方法，若啮合齿轮装配时相对端面位置与加工时不同，则键槽中心相对齿宽中心或齿槽中心就会发生相对转动，轴间的相位关系就会改变，这一现象是由斜齿轮的性质决定的。在设计生产实践中，由于齿轮的轮齿端面通常是渗碳淬火状态，是非轴向定位面，轴向尺寸不会作精确要求；同时轴类零件及箱体的轴向加工误差，时常会引起轴间相位误差超标的现象，而且零件加工很难返工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种准确快速的斜齿轮啮合时轴间相位角的调整方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种斜齿轮啮合时轴间相位角的调整方法，用于调整第一轴和第二轴之间的相位角，第一轴上开设有第一键槽并固定有第一斜齿轮，第二轴上开设有第二键槽并固定有第二斜齿轮，该第二斜齿轮的法向模数为m_n，第二斜齿轮的齿数为Z，第一斜齿轮和第二斜齿轮啮合的螺旋角为β，第二斜齿轮的分度圆直径为d，d=（m_n×Z）/cosβ，其创新在于：设需要将第一轴和第二轴之间的相位角调整为α，所述调整方法包括以下步骤：

第一步：在第一轴的端面上设置两个第一定位点，两第一定位点的中心连线与第一键槽中心线重合或垂直；

在第二轴的端面上设置两个第二定位点，两第二定位点的中心连线与第二键槽中心线重合或垂直；

第二步：将第一轴在其轴向及周向上固定；

第三步：啮合第一斜齿轮和第二斜齿轮；

第四步：测量两第一定位点中心连线与两第二定位点中心连线之间的夹角γ；

若γ=α，则完成调整；

若γ≠α，执行第五步；

第五步：在保持第一斜齿轮和第二斜齿轮啮合的状态下，将第二轴相对第一轴沿第二轴轴向移动位移L，以此使得第二斜齿轮同时沿第一斜齿轮的齿面螺旋线转动，设第二斜齿轮在其分度圆上转过的弧长为S，其中：

S=（d/2）×{[|α-γ|×2π]/360}，

L=S/tanβ；

返回执行第四步。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述分度圆指的是：在齿轮齿顶圆和齿根圆之间，规定一定直径为d的圆，作为计算齿轮各部分尺寸的基准；标准齿轮中为槽宽和齿厚相等的那个圆（不考虑齿侧间隙）就为分度圆。

2、上述方案中，所述螺旋角由导程和圆柱的分度圆直径决定，螺旋角为分度圆螺旋角。

3、上述方案中，所述法向模数指的是垂直于螺旋线方向模数。

4、上述方案中，斜齿轮是以法向模数为标准的。

5、上述方案中，设置两个第一定位点的连线与第一键槽中心线重合或垂直，两个第二定位点的连线与第二键槽中心线重合或垂直的目的在于便于加工键槽时一起加工，以保证所要求的形位公差和轴的中心点，在后面的实际使用中主要考虑相对转动量，所以无论是垂直还是重合，所述调整方法的第二步至第五步的操作方法均相同。

本发明工作原理及优点：当第一斜齿轮与第二斜齿轮啮合时，第一轴和第二轴之间的相位关系主要受齿轮类零件加工键槽时对齿宽的位置精度和装配时各轴的轴向定位精度两个因素的影响。本发明在第一轴和第二轴的轴端设置辅助基准，以此建立起键槽与辅助基准之间的相位关系，以便在装配后能够对第一轴和第二轴之间相位角的变化进行测量和调整；并利用斜齿轮渐开线螺旋面的特性，不同截面到定位端面距离不同，其齿形中心与键槽中心的相位关系也不同，通过调整第一轴和第二轴之间相对的轴向位移，以获得所需的相位角。本发明的调整方法准确快速。

附图说明

附图1为本发明实施例总成装配示意图；

附图2为本发明实施例第一轴与第一斜齿轮装配示意图（第二轴与第二斜齿轮装配图与此相同）；

附图3为本发明实施例螺旋角β与弧长S示意图；

附图4为本发明实施例两第一定位点中心连线与第一键槽中心线重合的第一轴端面示意图，图中可见第一键槽、第一定位点以及两第一定位点中心连线（第二轴端面与此相同）；

附图5为本发明实施例两第一定位点中心连线与第一键槽中心线垂直的第一轴端面示意图，图中可见第一键槽、第一定位点以及两第一定位点中心连线（第二轴端面与此相同）；

附图6为本发明实施例第一斜齿轮与第二斜齿轮啮合状态下，两第一定位点中心连线和两第二定位点中心连线夹角γ示意图。

上述附图中：1、第一轴；2、第一斜齿轮；3、第二轴；4、第二斜齿轮；5、第一键槽；6、第一定位点；7、轮齿；8、齿槽；9、两第一定位点中心连线；10、第一键槽中心线；11、两第二定位点中心连线；12、第二键槽；S、第二斜齿轮在其分度圆上转过的弧长；β、第一斜齿轮和第二斜齿轮啮合的螺旋角；γ、两第一定位点中心连线与两第二定位点中心连线之间的夹角。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：一种斜齿轮啮合时轴间相位角的调整方法

参见附图1所示，附图1为第一轴1、第一斜齿轮2、第二轴3、第二斜齿轮4和箱体的总成装配示意图。

参见附图2所示，附图2为本发明实施例第一轴1与第一斜齿轮2装配示意图，第二轴与第二斜齿轮装配图与此相同。

参见附图3所示，附图3为本发明实施例螺旋角β与弧长S示意图，从附图3中可见弧长S、螺旋角β以及斜齿轮轮齿7和齿槽8之间的关系。

参见附图4所示，附图4为本发明实施例两第一定位点中心连线9与第一键槽中心线10重合的第一轴端面示意图，图中可见第一键槽5、第一定位点6以及两第一定位点中心连线8，第二轴端面与此相同。

参见附图5所示，附图5为本发明实施例两第一定位点中心连线9与第一键槽中心线9垂直的第一轴端面示意图，图中可见第一键槽5、第一定位点6以及两第一定位点中心连线9，第二轴端面与此相同。

参见附图6所示，附图6为本发明实施例第一斜齿轮2与第二斜齿轮4啮合状态下，两第一定位点中心连线9和两第二定位点中心连线夹角γ示意图。

用于调整第一轴1和第二轴2之间的相位角，第一轴1上开设有第一键槽5并固定有第一斜齿轮2，第二轴2上开设有第二键槽12并固定有第二斜齿轮4，该第二斜齿轮4的法向模数为m_n，第二斜齿轮4的齿数为Z，第一斜齿轮2和第二斜齿轮4啮合的螺旋角为β，第二斜齿轮4的分度圆直径为d，d=（m_n×Z）/cosβ，设需要将第一轴1和第二轴3之间的相位角调整为α，所述调整方法包括以下步骤：

第一步：参见附图4和附图5所示，在第一轴1的端面上设置两个第一定位点6，两第一定位点中心连线9与第一键槽中心线10重合或垂直。

在第二轴3的端面上设置两个第二定位点，两第二定位点中心连线11与第二键槽中心线重合或垂直。

参见附图1所示，第二步：将第一轴1在其轴向及周向上固定。

第三步：啮合第一斜齿轮2和第二斜齿轮4。

参见附图6所示，第四步：测量两第一定位点中心连线9与两第二定位点中心连线11之间的夹角γ，可采用激光跟踪仪测量、用经纬仪、上机床测量等，测量的关键是将对轴的转动测量引到轴端进行。

若γ=α，则完成调整；

若γ≠α，执行第五步。

第五步：在保持第一斜齿轮2和第二斜齿轮4啮合的状态下，将第二轴3相对第一轴1沿第二轴轴向移动位移L，以此使得第二斜齿轮4同时沿第一斜齿轮2的齿面螺旋线转动，设第二斜齿轮4在其分度圆上转过的弧长为S，其中：

S=（d/2）×{[|α-γ|×2π]/360}，

L=S/tanβ；

返回执行第四步。

所述分度圆指的是：在齿轮齿顶圆和齿根圆之间，规定一定直径为d的圆，作为计算齿轮各部分尺寸的基准；标准齿轮中为槽宽和齿厚相等的那个圆（不考虑齿侧间隙）就为分度圆。

所述分度圆直径指的是齿轮的基准直径。

所述法向模数指的是垂直于螺旋线方向模数。

斜齿轮是以法向模数为标准的。

下面举例说明：

设第二斜齿轮4的法向模数m_n=35，第一斜齿轮2和第二斜齿轮4的轮齿7数量均为22，第一斜齿轮2和第二斜齿轮4啮合的螺旋角β=16°，齿宽580，经测量得两第一定位点中心连线9与两第二定位点中心连线11之间的夹角γ为0.1°，而所需要的相位角α为0°。

|α-γ|=0.1°。

S=（d/2）×{[|α-γ|×2π]/360}=（35×22/2）×[（0.1×2π）/360]=0.672。

L=S/tanβ=0.0672/tan16°=2.344。

即|α-γ|=0.1°时，所需的轴向调整量为2.344，将第二轴3相对第一轴1的轴向移动2.334，其单位与齿轮的直径单位一致，在调整前可先将第二轴3相对第一轴1轴向的两个方向分别移动一些距离，同时观察两个方向分别对应的两第一定位点中心连线9与两第二定位点中心连线11之间的夹角γ的变化（|α-γ|的值变大或变小），以便于调整时选择轴向调整的方向，由于轴向调整量相对580的齿宽较小，对轮齿7接触宽度的影响可以不考虑。

调整第一轴1和第二轴3之间的轴向相对位移，可以通过在轴向定位台阶处增加相应厚度的调整垫片实现。

当第一斜齿轮2与第二斜齿轮4啮合时，第一轴1和第二轴3之间的相位关系主要受齿轮类零件加工键槽时对轮齿的位置精度和装配时各轴的轴向定位精度两个因素的影响。本发明在第一轴1和第二轴3的轴端设置辅助基准，以此建立起键槽与辅助基准之间的相位关系，以便在装配后能够对第一轴1和第二轴3之间相位角的变化进行测量和调整；并利用斜齿轮渐开线螺旋面的特性，不同截面到定位端面距离不同，其齿形中心与键槽中心的相位关系也不同，通过调整第一轴1和第二轴3之间相对的轴向位移，以获得所需的相位角。本发明的调整方法准确快速。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种斜齿轮啮合时轴间相位角的调整方法，用于调整第一轴（1）和第二轴（3）之间的相位角，第一轴（1）上开设有第一键槽（5）并固定有第一斜齿轮（2），第二轴（3）上开设有第二键槽（12）并固定有第二斜齿轮（4），该第二斜齿轮（4）的法向模数为m_n，第二斜齿轮（4）的齿数为Z，第一斜齿轮（2）和第二斜齿轮（4）啮合的螺旋角为β，第二斜齿轮（4）的分度圆直径为d，d=（m_n×Z）/cosβ，其特征在于：设需要将第一轴（1）和第二轴（3）之间的相位角调整为α，所述调整方法包括以下步骤：

第一步：在第一轴（1）的端面上设置两个第一定位点（6），两第一定位点中心连线（9）与第一键槽中心线（10）重合或垂直；

在第二轴（3）的端面上设置两个第二定位点，两第二定位点中心连线（11）与第二键槽中心线重合或垂直；

第二步：将第一轴（1）在其轴向及周向上固定；

第三步：啮合第一斜齿轮（2）和第二斜齿轮（4）；

第四步：测量两第一定位点中心连线（9）与两第二定位点中心连线（11）之间的夹角γ；

若γ=α，则完成调整；

若γ≠α，执行第五步；

第五步：在保持第一斜齿轮（2）和第二斜齿轮（4）啮合的状态下，将第二轴（3）相对第一轴（1）沿第二轴轴向移动位移L，以此使得第二斜齿轮（4）同时沿第一斜齿轮（2）的齿面螺旋线转动，设第二斜齿轮（4）在其分度圆上转过的弧长为S，其中：

S=（d/2）×{[|α-γ|×2π]/360}，

L=S/tanβ；

返回执行第四步。