CN104070495A - 双联齿轮对齿组装工装及其组装方法 - Google Patents

双联齿轮对齿组装工装及其组装方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种双联齿轮对齿组装工装，包括：底座，定位筒，其上均设有顶尖，定位筒的内壁形成小齿轮的定位端面，所述底座侧壁上的顶尖和定位筒上的顶尖共同连接至一用于自动补偿的液压系统上；底座的底壁中心和所述定位筒的底壁中心上均设有开孔，两个开孔具有共同的、垂直于定位端面的中心轴线，所述各个顶尖均在垂直于所述中心轴线的方向上轴向可调节移动。相比于现有技术，本发明通过定位筒保证小齿轮垂直于工装的定位端面，通过定位桶上180°对称的两个顶尖实现对小齿轮角度的固定，通过底座上180°对称的两个顶尖实现对大齿轮角度的固定，同时采用热传导和液压自动补充系统来避免由于受力不均匀及安装间隙导致的齿轮装配歪斜。

Description

双联齿轮对齿组装工装及其组装方法
技术领域
本发明涉及一种双联齿轮对齿组装工装，还涉及一种基于该双联齿轮对齿组装工装的组装方法。
背景技术
双联齿轮广泛用于各类齿轮箱中。在某工程机械减速器中，采用双联齿轮结构，大小齿轮在磨齿后组装并进行二次精加工轴承档。双联齿轮组装时要求大小齿轮的一对齿相位偏转角度不大于1′。大小行星轮采用过盈配合，齿轮的内孔直径120mm，过盈量却有0.2-0.25mm，过盈配合长度为250mm。过盈量大，配合长度长，组装后需要进行二次精加工，对组装操作要求极高。该齿轮上没有注油孔，无法组装后注油进行调整，只能一次安装到位。现有的组装工装，例如中国专利CN201310266295.2、CN201220347053.7均采用简单的上下定位来实现双联齿轮的粗暴定位，这样的对齿方式只适用于组装过盈量相对较小且对齿精度不高的双联齿轮，没有考虑加热组装会导致偏心以及对两个齿轮齿形齿向的影响，并且没有涉及到组装后需要进行二次加工的情况。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种组装精度高，可以二次精加工的双联齿轮对齿组装工装，以及一种组装精度高，可以二次精加工的双联齿轮组装方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种双联齿轮对齿组装工装，包括：
底座，所述底座具有相对垂直设置的底板和侧壁，所述侧壁上设有两个顶尖；
定位筒，呈一端具有开口的桶形，所述定位筒的开口一端连接到所述底座的底板一侧，
所述定位筒具有底壁和圆形筒体，所述圆形筒体上设有两个顶尖；所述底壁内表面形成小齿轮的轴向定位端面，所述圆形筒体内表面形成小齿轮的周向定位端面；所述定位筒的内壁的加工精度不低于6级；
所述底座侧壁上的顶尖和定位筒上的顶尖共同连接至一用于自动补偿的液压系统上； 
所述底座的底板中心和所述定位筒的底壁中心上均设有开孔，垂直于轴向定位端面的中心轴线；
所述各个顶尖均在垂直于所述中心轴线的方向上轴向可调节移动，所述底座上的两个顶尖相对于所述中心轴线180°对称，所述定位筒上的两个顶尖相对于所述中心轴线180°对称。
优选的，当所述大齿轮和所述小齿轮均为偶数齿时，所述底座上的顶尖和定位筒上的顶尖的抵靠双联齿轮的末端均为齿尖形，各个顶尖通过螺纹旋转而轴向移动。
优选的，当所述大齿轮和小齿轮均为奇数齿时，所述底座上的其中一个顶尖的末端为齿尖形，通过螺纹旋转而轴向移动，另一个顶尖的末端为齿槽形且该顶尖的另一末端设有旋转块，所述旋转块抵接顶尖并通过螺纹旋转而轴向移动，以带动顶尖轴向移动；所述定位筒上的其中一个顶尖的末端为齿尖形，通过螺纹旋转而轴向移动，另一个顶尖的末端为齿槽形且该顶尖的另一末端设有旋转块，所述旋转块抵接顶尖并通过螺纹旋转而轴向移动，以带动顶尖轴向移动。
优选的，当所述大齿轮和小齿轮的其中一个齿轮为奇数齿，另一个齿轮为偶数齿时，具有偶数齿的齿轮所对应的两个顶尖的抵靠齿轮的末端均为齿尖形，两个顶尖通过螺纹旋转而轴向移动；具有奇数齿的齿轮所对应的两个顶尖中，其中一个顶尖的末端为齿尖形，通过螺纹旋转而轴向移动，另一个顶尖的末端为齿槽形且该顶尖的另一末端设有旋转块，所述旋转块抵接顶尖并通过螺纹旋转而轴向移动，以带动顶尖轴向移动。
优选的，所述底座上的两个顶尖同轴设置，所述定位筒上的两个顶尖同轴设置。
优选的，各个所述顶尖的轴线在同一平面内。
本发明还揭示了一种基于上述的双联齿轮对齿组装工装的双联齿轮组装方法，包括以下步骤：
安放所述双联齿轮对齿组装工装，使轴向定位端面水平；
将小齿轮沿竖直方向移动地安放到定位筒内，安放过程中使定位筒的顶尖顶住小齿轮，最终将小齿轮安放至和小齿轮的轴向定位端面贴合，此时，所述小齿轮的齿顶与定位筒的圆形筒体内壁为间隙配合；
使用液压系统沿轴向移动定位筒上的顶尖以紧固所述小齿轮，确保小齿轮的中轴线与定位筒的中轴线共轴；
加热大齿轮到预设温度；
将大齿轮组装到小齿轮上，组装过程中保持大齿轮水平，且底座的顶尖顶住大齿轮；
大小齿轮端面贴合后，使用液压系统沿轴向移动底座的顶尖以紧固所述大齿轮；在此过程中，大齿轮向小齿轮进行热传导使小齿轮直径增大，即消除小齿轮的齿顶与定位筒的圆形筒体内壁的间隙，保证小齿轮与定位筒的中轴线共轴，由所述圆形筒体内表面形成小齿轮的周向定位端面；
将大小齿轮从上述双联齿轮对齿组装工装中脱出。
优选的，所述将大小齿轮从上述双联齿轮对齿组装工装中脱出的步骤之前还包括冷却大小齿轮至室温状态的步骤。
优选的，所述液压系统至少包括一个液压缸和液压阀，液压缸可驱动底座上的两个顶尖同时等距地相向或相对移动，或驱动定位筒上的两个顶尖同时等距地相向或相对移动。
优选的，所述加热大齿轮到预设温度的步骤为仅仅加热大齿轮内圈。
相比于现有技术，本发明通过定位筒保证小齿轮垂直于工装的定位端面，通过定位桶上180°对称的两个顶尖实现对小齿轮角度的固定，通过底座上180°对称的两个顶尖实现对大齿轮角度的固定，同时采用热传导和液压自动补充系统来避免由于受力不均匀及安装间隙导致的齿轮装配歪斜。底座和定位桶上的4个顶尖所在的中心线与工装本体的中心线在同一个平面内，从而确保大小齿轮的一对齿相位偏转角度不大于1′，大小齿轮同轴度满足二次精加工要求。
附图说明
图1是本发明的一实施例的双联齿轮对齿组装工装的主视图。
图2是图1所示的双联齿轮对齿组装工装的侧视图。
图3是图1所示的双联齿轮对齿组装工装的俯视图。
图4是图3中双联齿轮对齿组装工装沿A-A线的剖视图。
图5是图4的双联齿轮对齿组装工装的双联齿轮安装示意图。
1、顶尖 2、 底座
3、 旋转块 4、顶尖
5、 螺栓 6、顶尖
7、 定位筒 8、 销
9、 大齿轮 10、小齿轮
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1、图2，双联齿轮对齿组装工装主要包括底座2，连接底座2的定位筒7，安装在底座2上的两个顶尖，安装在定位筒7上的两个顶尖1。在本实施例中，双联齿轮中的大齿轮为奇数齿，小齿轮为偶数齿，相应的，底座上的顶尖4和顶尖6类型不同，定位筒上的两个顶尖底座1类型相同，具体情况在后面描述。
所述底座2具有相对垂直设置的底板和侧壁，所述侧壁上设有两个顶尖；定位筒7呈一端具有开口的桶形，所述定位筒的开口一端连接到所述底座的底板一侧，具体如图3、图4，定位筒7通过销8和螺栓5连接到底座上。
所述定位筒7具有底壁和圆形筒体，所述圆形筒体上设有两个顶尖1。本优选实施例中，所述底壁内表面形成小齿轮的轴向定位端面，所述圆形筒体内表面形成小齿轮的周向定位端面，后文详述。
更进一步的，底座2的两个顶尖同轴设置，定位筒7的两个顶尖也同轴设置；各个顶尖的轴线在同一平面内，且共同连接至一用于自动补偿的液压系统（图中未示出）上。本优选实施例中，液压系统至少包括一个液压缸和液压阀，液压缸可驱动底座2上的两个顶尖同时等距地相向或相对移动，或驱动定位筒7上的两个顶尖同时等距地相向或相对移动。
所述底座2的底板中心和定位筒7的底壁中心上均设有开孔，两个开孔具有共同的、垂直于轴向定位端面的中心轴线。所述各个顶尖均在垂直于所述中心轴线的方向上轴向可调节移动，所述底座上的两个顶尖相对于所述中心轴线180°对称同轴设置，所述定位筒上的两个顶尖相对于所述中心轴线180°对称同轴设置，从而确保大小齿轮的一对齿相位偏转角度不大于1′，大小齿轮同轴度满足二次精加工要求。
参照图4、图5，由于大齿轮9为奇数齿、小齿轮10为偶数齿，底座的顶尖4的抵靠齿轮的末端为齿槽形，齿槽形的末端用于咬合大齿轮9上的齿尖。顶尖4的另一末端上配设有旋转块3，旋转块3旋转自由地连接到顶尖4，通过螺纹旋转而轴向移动，以带动顶尖4轴向移动。底座的顶尖6的抵靠齿轮的末端为齿尖形，齿尖形的末端用于咬合大齿轮9上的齿槽，顶尖6通过螺纹旋转而轴向移动。
也就是说，若齿轮为奇数齿，则对应的两个顶尖的其中一个末端为齿尖形，另一个顶尖的末端为齿槽形。而若齿轮为偶数齿，则对对应的两个顶尖的末端均为齿尖形。
在一种实施例中，大齿轮9和小齿轮10的其中一个齿轮为奇数齿，另一个齿轮为偶数齿；那么，具有偶数齿的齿轮所对应的两个顶尖的抵靠齿轮的末端均为齿尖形，两个顶尖通过螺纹旋转而轴向移动；具有奇数齿的齿轮所对应的两个顶尖中，其中一个顶尖的末端为齿尖形，通过螺纹旋转而轴向移动，另一个顶尖的末端为齿槽形且该顶尖的另一末端设有旋转块3，所述旋转块3抵接顶尖并通过螺纹旋转而轴向移动，以带动顶尖轴向移动。
在一种实施例中，所述大齿轮9和小齿轮10均为奇数齿；那么，所述底座2上的其中一个顶尖的末端为齿尖形，通过螺纹旋转而轴向移动，另一个顶尖的末端为齿槽形且该顶尖的另一末端设有旋转块3，所述旋转块3抵接顶尖并通过螺纹旋转而轴向移动，以带动顶尖轴向移动；所述定位筒7上的其中一个顶尖的末端为齿尖形，通过螺纹旋转而轴向移动，另一个顶尖的末端为齿槽形且该顶尖的另一末端设有旋转块3，所述旋转块3抵接顶尖并通过螺纹旋转而轴向移动，以带动顶尖轴向移动。
在一种实施例中，大齿轮9和所述小齿轮10均为偶数齿；那么，底座2的顶尖和定位筒7的顶尖的抵靠双联齿轮的末端均为齿尖形，各个顶尖通过螺纹旋转而轴向移动。
以下描述基于上述的双联齿轮对齿组装工装的双联齿轮组装方法。
首先，安放所述双联齿轮对齿组装工装，使轴向定位端面水平；安放所述双联齿轮对齿组装工装时，使所述定位端面离地距离大于150毫米。在具体的实施方式中，组装时先将组装工装用4个立柱顶住。
随后，将小齿轮10沿竖直方向移动地安放到定位筒7内，安放过程中使定位筒7的顶尖1顶住小齿轮10，最终将小齿轮10安放至和小齿轮的轴向定位端面贴合，此时，所述小齿轮10的齿顶与定位筒的圆形筒体内壁为间隙配合。若小齿轮10为偶数齿，则为两个顶尖的齿尖形末端顶住小齿轮10的两个齿槽，确保两个顶尖1与两个齿槽的齿面完全接触。
然后，使用液压系统沿轴向移动定位筒7上的顶尖1以紧固所述小齿轮10，确保小齿轮10的中轴线与定位筒的中轴线共轴。当然，为减小成本，也可直接使用扳手旋转顶尖，使其螺纹前进紧固小齿轮。
然后，加热大齿轮9到预设温度。当然，也可以仅仅加热大齿轮9的内圈，以使其能更顺利地套入到小齿轮10的中心轴上去即可。
然后，将大齿轮9组装到小齿轮10上，组装过程中保持大齿轮9水平，且底座2的顶尖顶住大齿轮9。若大齿轮9为奇数齿，则一个顶尖的末端为齿尖形，另一个顶尖的末端为齿槽形，此时需要标记好大齿轮9上对应的齿槽和齿顶；并同时使大齿轮9上标记的齿槽与一个顶尖的齿尖形末端对齐，齿顶与另一个顶尖的齿槽形末端对齐。
然后，大小齿轮端面贴合后，使用液压系统沿轴向移动底座2的顶尖以紧固所述大齿轮9；在此过程中，大齿轮9向小齿轮10进行热传导使小齿轮10直径增大，即消除小齿轮10的齿顶与定位筒的圆形筒体内壁的间隙，保证小齿轮10与定位筒的中轴线共轴，由所述圆形筒体内表面形成小齿轮的周向定位端面；
将大小齿轮冷却至室温，并从上述双联齿轮对齿组装工装中脱出。
相比于现有技术，本发明通过定位筒保证小齿轮垂直于工装的定位端面，通过定位桶上180°对称的两个顶尖实现对小齿轮角度的固定，通过底座上180°对称的两个顶尖实现对大齿轮角度的固定，同时采用热传导和液压自动补充系统来避免由于受力不均匀导致的齿轮装配歪斜。底座和定位桶上的4个顶尖所在的中心线与工装本体的中心线在同一个平面内，从而确保大小齿轮的一对齿相位偏转角度不大于1′，大小齿轮同轴度满足二次精加工要求。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双联齿轮对齿组装工装，其特征在于，包括：
底座，所述底座具有相对垂直设置的底板和侧壁，所述侧壁上设有两个顶尖；
定位筒，呈一端具有开口的桶形，所述定位筒的开口一端连接到所述底座的底板一侧，
所述定位筒具有底壁和圆形筒体，所述圆形筒体上设有两个顶尖；所述底壁内表面形成小齿轮的轴向定位端面，所述圆形筒体内表面形成小齿轮的周向定位端面；
所述底座侧壁上的顶尖和定位筒上的顶尖共同连接至一用于自动补偿的液压系统上； 
所述底座的底板中心和所述定位筒的底壁中心上均设有开孔，两个所述开孔具有共同的、垂直于轴向定位端面的中心轴线；
所述各个顶尖均在垂直于所述中心轴线的方向上轴向可调节移动，所述底座上的两个顶尖相对于所述中心轴线180°对称，所述定位筒上的两个顶尖相对于所述中心轴线180°对称。
2.根据权利要求1所述的双联齿轮对齿组装工装，其特征在于，当所述大齿轮和所述小齿轮均为偶数齿时，所述底座上的顶尖和定位筒上的顶尖的抵靠双联齿轮的末端均为齿尖形，各个顶尖通过螺纹旋转而轴向移动。
3.根据权利要求1所述的双联齿轮对齿组装工装，其特征在于，当所述大齿轮和小齿轮均为奇数齿时，所述底座上的其中一个顶尖的末端为齿尖形，通过螺纹旋转而轴向移动，另一个顶尖的末端为齿槽形且该顶尖的另一末端设有旋转块，所述旋转块抵接顶尖并通过螺纹旋转而轴向移动，以带动顶尖轴向移动；所述定位筒上的其中一个顶尖的末端为齿尖形，通过螺纹旋转而轴向移动，另一个顶尖的末端为齿槽形且该顶尖的另一末端设有旋转块，所述旋转块抵接顶尖并通过螺纹旋转而轴向移动，以带动顶尖轴向移动。
4.根据权利要求1所述的双联齿轮对齿组装工装，其特征在于，当所述大齿轮和小齿轮的其中一个齿轮为奇数齿，另一个齿轮为偶数齿时，具有偶数齿的齿轮所对应的两个顶尖的抵靠齿轮的末端均为齿尖形，两个顶尖通过螺纹旋转而轴向移动；具有奇数齿的齿轮所对应的两个顶尖中，其中一个顶尖的末端为齿尖形，通过螺纹旋转而轴向移动，另一个顶尖的末端为齿槽形且该顶尖的另一末端设有旋转块，所述旋转块抵接顶尖并通过螺纹旋转而轴向移动，以带动顶尖轴向移动。
5.根据权利要求1所述的双联齿轮对齿组装工装，其特征在于，所述底座上的两个顶尖同轴设置，所述定位筒上的两个顶尖同轴设置。
6.根据权利要求5所述的双联齿轮对齿组装工装，其特征在于，各个所述顶尖的轴线在同一平面内。
7.一种基于权利要求1-6中任一所述的双联齿轮对齿组装工装的双联齿轮组装方法，其特征在于，包括以下步骤：
安放所述双联齿轮对齿组装工装，使轴向定位端面水平；
将小齿轮沿竖直方向移动地安放到定位筒内，安放过程中使定位筒的顶尖顶住小齿轮，最终将小齿轮安放至和小齿轮的轴向定位端面贴合，此时，所述小齿轮的齿顶与定位筒的圆形筒体内壁为间隙配合；
使用液压系统沿轴向移动定位筒上的顶尖以紧固所述小齿轮，确保小齿轮的中轴线与定位筒的中轴线共轴；
加热大齿轮到预设温度；
将大齿轮组装到小齿轮上，组装过程中保持大齿轮水平，且底座的顶尖顶住大齿轮；
大小齿轮端面贴合后，使用液压系统沿轴向移动底座的顶尖以紧固所述大齿轮；在此过程中，大齿轮向小齿轮进行热传导使小齿轮直径增大，即消除小齿轮的齿顶与定位筒的圆形筒体内壁的间隙，保证小齿轮与定位筒的中轴线共轴，由所述圆形筒体内表面形成小齿轮的周向定位端面；
将大小齿轮从上述双联齿轮对齿组装工装中脱出。
8.根据权利要求7所述的双联齿轮对齿组装工装的双联齿轮组装方法，其特征在于，所述将大小齿轮从上述双联齿轮对齿组装工装中脱出的步骤之前还包括冷却大小齿轮至室温状态的步骤。
9.根据权利要求7所述的双联齿轮对齿组装工装的双联齿轮组装方法，其特征在于，所述液压系统至少包括一个液压缸和液压阀，液压缸可驱动底座上的两个顶尖同时等距地相向或相对移动，或驱动定位筒上的两个顶尖同时等距地相向或相对移动。
10.根据权利要求7所述的双联齿轮对齿组装工装的双联齿轮组装方法，其特征在于，所述加热大齿轮到预设温度的步骤为仅仅加热大齿轮内圈。
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