CN108351014A - 用于周转减速齿轮的环形齿轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两个半环形齿轮(7a、7b)的组装。为了使其锯齿(13)啮合，根据本发明：‑提供容纳在半环形齿轮的对应孔(21a，21b)中的角度定位销(17)；‑在第一半环形齿轮上钻取的第一孔(21a)具有比该第一半环形齿轮上的最终横截面小的第一横截面；‑两个半环形齿轮的齿之间的角度被比较，由此导出半环形齿轮的所述角的角度差；‑将第一孔重新钻取到最终横截面，所述孔的中心通过角度差的值进行角度偏移；‑所述销接合在孔中，然后使用过盈配合(31)组装半环形齿轮。

Description

用于周转减速齿轮的环形齿轮

本发明涉及获得一种要安装在周转减速齿轮中的环形齿轮。

周转减速齿轮经常用在飞机的涡轮螺旋桨发动机的减速单元中，以允许驱动线和螺旋桨之间的速度减小。

齿是减速齿轮的主要元件，因为它们将动力从输入轴传递到输出轴。

通常，周转减速齿轮包括同轴元件的组合，其中一个或多个为环形齿轮，围绕公共轴线旋转并承载与一个或多个太阳齿轮啮合的一个或多个行星的行星架。

在一些情况下，一个或多个环形齿轮由组装在一起的两部分制成是有利的。

因此，在周转或行星齿轮系中，在人字锯齿上，也就是由两个螺旋齿轮相对设置构成的锯齿，必要时以其来抵消轴向力，因为恒星齿轮、行星齿轮、环形齿轮这些元件的其中之一，为两部分。

由于制造原因，环形齿轮优选为两部分，也就是说为两个半环形齿轮，对“两个半环形齿轮”表述的理解意为两个圆形环，先验相同或基本相同，但每一个都与半环形齿轮的公共轴线耦合，相比于通过两个半环形齿轮的同轴组装获得的最终环形齿轮的厚度较小(例如一半)。

考虑到这里的目的是为了保证所讨论的两个半环形齿轮之间的径向间隙为零，这使得它们之间产生过盈配合，可能所述一个半环形齿轮中的一个齿没有与另一个半环形齿轮上的对应齿对齐，因此存在关于半环形齿轮的齿相对彼此偏移的问题：如何组装这些半环形齿轮，同时确保它们的齿对齐？

本发明的目的是提供一种在批量生产的情况下、以较低的成本(在响应时间方面)解决上述问题的解决方案，为了对准所述锯齿的齿，应遵循以下步骤：

-所述半环形齿轮相对彼此设有角度定位销，容纳在所述第一和第二半环形齿轮的第一和第二对应孔中的销，必须每一个都具有适于所述销的最终横截面；

-参考预先建立的制造图，钻取所述第一孔和第二孔，使得所述第一孔具有比所述第一半环形齿轮上的所述最终横截面小的第一横截面，所述第二孔具有等于第二半环形齿轮上的所述最终横截面的第二横截面。

-对于每个半环形齿轮：

-对彼此等距的多个齿进行索引，第一齿比其它齿更靠近其相应半环形齿轮的孔，以定义两个半环形齿轮的共同框架；

-在每个索引的齿上，(至少)一个参考点的相对于半环形齿轮中心的多维坐标被确定；

-将所确定的多维坐标与预先建立的制造图的这些相同点的理论坐标进行比较；

-记录确定的坐标和理论坐标之间的差异，用于定义所述点的位置偏差；

-将所述第一孔重新钻至所述最终横截面，基于每个半环形齿轮的参考点的位置偏差对其进行定位或对中，从而在组装期间，根据共同框架，被索引到第一半环形齿轮的每个齿面向从第二(相对)半环形齿轮索引来的齿，平行于所述轴线，

-通过将所述角度定位销紧密地接合在所述第一和第二孔中并且通过将所述半环形齿轮过盈配合在一起来组装所述第一和第二半环形齿轮。

这种过盈配合和由在两个半环形齿轮之间具有的非相同角度位置的锯齿引起的偏移的考虑将确保完整环形齿轮的实现，而没有其两个半锯齿的轴向不对准。

仅在所述两个半环形齿轮中的一个中钻取相对于所述最终尺寸更小的孔，而不是对两个半环形齿轮都执行该操作，其优点是可以实现角度复位而不增加任何导致这种复位精度损失的测量。

为了进一步确保达到用于优化周转减速齿轮性能的主要的零径向间隙，进一步建议所述第一和第二半环形齿轮的组装步骤包括收缩配合组装。这使得考虑半环形齿轮的齿之间可能的角度偏移时更加有用，从而证明了上述方法的正确性。事实上，一旦收缩配合：

-存在拉出旋转材料的风险；

-接下来的工具和方法便较为复杂(见下)

考虑的另一个问题是关于如何安全地、可重现地、并尽可能简单可靠地确定所述第一和/或第二半环形齿轮上的所述点的位置偏差。

为此目的，建议将每个参考点定位在相关的半环形齿轮的有效齿面和节距圆上。

我们定义了：

-齿的有效齿面为齿的侧面或仅与配对齿轮的齿接触的面的一部分，

-节距圆为节距圆柱的直面；其直径为节径。

同样推荐每个参考点的坐标是三维的，所述参考点在相关齿的中间(轴向)延伸平面上。

这将解决定义与引导销的孔相关的齿的测量位置区域的困难。实际上，该区域对于测量装置来说应该是足够可达的，该测量应当是重复性的，其测量值应当是真实可靠的。

此外，建议在每个索引的齿上确定参考点的多维坐标之前，至少三个彼此等距的齿应该被定义一个，最好定义四个彼此等距的齿，从而以90°成对分布。

有利地是，测量值将在每个半环形齿轮上被平均。。

这样，通过优化的测量精度，保证了最终组装的精度和质量。

如果需要，本文中所呈现的解决方案的各个方面将得到更好地理解，本发明的其它细节、特征和优点将在以下描述中结合参考附图变得更加明显，其中：

-图1是用于涡轮发动机螺旋桨的减速齿轮中的齿的情况图，与框架固定的行星齿轮架未在该图中未示出，

-图2描述了行星或周转减速齿轮箱的内部，

-图3是在第一和第二半环形齿轮之间的同轴组装(环形齿轮的轴线190)的初始步骤，

-图4描述了将半环形齿轮成角度地楔合在一起的组装销，

-图5、6、7部分示出两个半环形齿轮，

-图8示出了完整的、组装好的、收缩配合的环形齿轮，

-以及图9示出了对两个半环形齿轮之间潜在的制造差异进行标记的特征齿。

置于涡轮机和螺旋桨轴线之间，减速齿轮的作用是减小螺旋桨的旋转速度。因此，图1非常示意性地给出了行星或周转减速齿轮1。相对于框架固定的行星架在下面的附图中未示出。图中示出了在3处的涡轮机(输入)轴，并在5处和7处分别示出了周转减速齿轮1的行星齿轮和环形齿轮。螺旋桨的(输出)轴在9处。

图2示出了涡轮机轴3，中央太阳齿轮11，行星齿轮或行星的齿轮的区域5，以及具有内齿的外围环形齿轮7，这里为螺旋状。

在实施例中，它是一种具有人字锯齿的周转齿轮系。

基于制造原因，环7优选为两部分，也就是说如图3中所示的两个半环形齿轮7a、7b。

图5的细节图同样地描述了这些半环形齿轮7a、7b中每一个的实施方式。因此，它们中的每一个都包括内齿13，这里为螺旋状，在其整个内周上，正如与相同的框架图1所示的一样，从而至少使其与某些行星齿轮的外齿15相啮合。

必须保证两个半环形齿轮7a、7b的精确相对定位。

如图5所示，以此为目的提供了导向销17或半环形齿轮相对于彼此的角度定位销。这能够使两个半环形齿轮的齿对准。

为了实现该销提供的效果，建议一旦定位好彼此间的位置，与它们的齿13相对齐，沿着涡轮轴和螺旋桨9的(在例子中为共同)轴线19，通过过盈配合将这些第一和第二半环形齿轮7a、7b组装在一起，在这种情况下通过收缩配合来进行。

应当注意的是，收缩配合由被称为“包装件”的外部部分围绕被称为“被包件”的内部部件构成。该组装完成会有加工公差，禁止手工装配甚至压装。一种解决方案是在不破坏材料的情况下，将包装件放在待包件上之前加热包装件使其膨胀。

这种收缩配合组装意味着对于半环形齿轮的相对角度定位而言，一旦经过收缩配合，便再也不可能使它们围绕其中轴线彼此相对旋转。实际上存在旋转材料拉出的风险，由于要保证在半环形齿轮之间相对旋转所需的力是相当大的，因此由于收缩配合，要实现的工装是复杂的。此外，这种方法需要精确控制第一次定位后校正旋转的运动较弱。

提出的解决方案概括说来，是在所述两个半环形齿轮中的其中一个里面为销17钻孔，该孔小于计划中的尺寸，测量两个半环形齿轮7a、7b的相应齿的角度偏移，最后在最终组装前将孔再钻到最终尺寸。

更详细地，提出的方法包含以下步骤：

首先，我们将考虑半环形齿轮7a、7b相互的角度定位销17，它一定会被分别容纳在所述第一和第二半环形齿轮的第一和第二孔21a，21b中，因此这些孔中的每一个都一定具有适于所述销的最终横截面。

孔21a、21b沿平行于第一和第二半环形齿轮的公共轴线190的轴被设置。

有利的是，它们每一个被设置在围绕所述内锯齿13的相关半环形齿轮的外部径向部件23中，基本垂直于它。

钻取的第一孔21a和第二孔21b的特征在于：

-第一孔21a将具有例如图6中S1这样的第一横截面，该横截面小于第一半环形齿轮7a上的所述最终横截面，

-第二孔21b具有与第二半环形齿轮7b上的所述最终横截面相等的第二横截面。

通常，上述面可以是直径(具有圆形横截面的孔)。

在相同的理论上的位置钻取两个孔21a、21b。

如图6中所示的，对于给定的每个齿，例如索引的13a，将具有有效齿面25，所有的第一和相对应的第二半环形齿轮的齿将沿径向向上延伸至内端部130区域，具有相同的理论节距直径，索引为D1。

完成后，我们将在每个齿上定义和标记彼此等距的多个齿，例如图9中的13a1、13a2、13a3、13a4，第一齿比其他齿更靠近其半环形齿轮的孔(图9中的21a)，以定义两个半环形齿轮的共同框。实际上，在两个半环形齿轮最后组装的时候，重要的是它们共轴定位，彼此相对，所述“索引齿”的相对角度位置相同。

然后，在每个索引齿上确定参考点的相对于半环形齿轮的中心(轴线190)的多维坐标。

三维坐标(正交坐标系x，y，z)是二维坐标(具体是x，y)的在先优选。

然后将这些多维坐标与来自预先建立的制造图的这些相同点的理论坐标进行比较。

在实践中，这种理论坐标的计算可能更早通过3D测量从预先制定的制造图中获得。

为了实现上述目的，我们可以考虑去测量两个半环的人字形锯齿之间可能的偏移：

-在第一半环形齿轮上，半环形齿轮7a上钻的导向销的孔21a比最终尺寸要小：

a/上述齿13a1、13a2、13a3、13a4将被索引。因此，第一齿是最接近导向销的孔21a的齿；

b/利用三维布点机28，点(标记为图6和9中的27a1、27a3，分别用于齿13a1、13a3)将在这些齿的每一个上被索引或识别，因此这些齿将优先位于有效齿面上，在节距圆(D1)上以及齿的中间，也就是说，如图所示(见图9中的齿的中间(轴向)延伸平面34)，在中轴长度d/2上；

c/考虑到所述齿的坐标将在关联计算机30中被记为x1、y1、z1，连接到数据记录机28，由于存储在机器存储器32中的3D读数并最初参考所述半环形齿轮的预先建立的制造图制造，每个上述点的理论位置标记(例如27a1)便可获得，其理论三维坐标被指示为x2、y2、z2；

d/通过使用计算机30计算坐标x1、y1、z1和x2、y2、z2之间的差，理论位置和实际位置之间的坐标(在此处实施例中解释的三个轴线x，y，z中)间隙E可以因此被确定。

-在第二半环形齿轮上孔21b达到最终尺寸时，将再现上述步骤a)至b)。

这样，对于每个所涉及的齿(或半齿)将得到相对于理论位置的每个半环形齿轮上的所述间隙E，也就是通过制造图所设想的位置。

第一半环形齿轮的孔21a随后可以通过移动而重新钻取到最终的尺寸，以便在两个半环形齿轮之间具有所需的间隙E。

即使孔21a、21b的上述位置在两个半环形齿轮7a、7b上叠加时是“相同”的可能仍然要考虑它们各自齿的形状的不一致性，这在实践中是很常见的。

一旦完成，第一和第二半环形齿轮沿其公共轴线190通过第一和第二孔21a、21b中紧密接合所述销17，并通过半环形齿轮之间的周向过盈配合，优选地通过收缩配合，组装到一起。

为了保证半环形齿轮7a、7b的内齿13的质量，还建议在完成任何钻孔之前，在每个半环形齿轮上分别对这些锯齿进行校正。因此，这些齿将具有精确和完美的外表。

应当理解的是，实质是寻求定位待钻孔的精确或精度从而半环形齿轮相对于彼此的精确或精度，从角度上讲，明智的做法是首先计算间隙E：

-在每个半环形齿上，从三个、且优选为(至少)四个呈90°成对分开的齿中执行测量；

-然后通过计算算术平均值，在每个半环形齿轮7a，7b上平均这些测量结果。

因此，在实践中，优选在每个半环形齿轮上，测量在90°的四个齿的理论位置与这些相同齿(见图9)的实际位置之间的间隙，随后对所获得的四个差值进行算术平均，(如果需要则进行“校正”)在已经钻有较小孔的半环形齿轮上重新钻取导向销的孔从而消除了任何角度错误。

一旦孔21a、21b被正确地钻取，则可以将销17部分地与这些孔中的每一个孔紧密结合，随后通过所提供的轴向紧密配合组装第一和第二半环形齿轮。

图8是包围并轴向紧固两个周边径向部分23的包装件的31处的示意图，从而共同轴向连接(轴线190)以形成最终的单环齿轮7。

Claims (7)

1.一种用于根据公共轴线组装第一和第二半环形齿轮(7a，7b)的方法，根据预先建立的制造图制造，其特征在于，为了将齿(13)沿所述公共轴线(190)对齐，该方法包含以下步骤：

-提供用于半环形齿轮彼此相对的角度定位销(17)，该销被容纳在所述第一和第二半环形齿轮的对应第一和第二孔中，每一个都必须具有适于所述销的最终横截面；

-参考预先建立的制造图，钻取第一和第二孔(21a，21b)，使得所述第一孔(21a)具有比所述第一半环形齿轮(7a)上的所述最终横截面小的第一横截面，所述第二孔(21b)具有等于第二半环形齿轮(7b)上的所述最终横截面的第二横截面；

-对于每个半环形齿轮：

-对彼此等距的多个齿(13a1、13a2……)进行索引或定义，第一齿(13a1)比其它齿更靠近其相应半环形齿轮的孔(21a、21b)，以定义两个半环形齿轮的共同索引标记；

-在每个索引的齿上，参考点(27a3)的相对于半环形齿轮中心的多维坐标(x1，y1，z1)被确定；

-将所确定的多维坐标(x1，y1，z1)与预先建立的制造图的这些相同点的理论坐标(x2，y2，z2)进行比较；

-记录确定的坐标和理论坐标之间的差异，用于定义所述点的位置偏差(E)；

-将第一孔(21a)重新钻至所述最终横截面，基于每个半环形齿轮的参考点的位置偏差对其进行定位，从而在组装期间，根据共同框架，被索引到第一半环形齿轮的每个齿面向从第二半环形齿轮索引来的齿，平行于所述轴线(190)，

-通过将所述角度定位销(17)紧密地接合在所述第一和第二孔中并且通过将所述半环形齿轮过盈配合在一起来组装所述第一和第二半环形齿轮(7a，7b)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个参考点(27a3)位于所涉及半环形齿轮的有效齿面(25)和节距圆(D1)上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，每个参考点的坐标是三维的，所述参考点位于所涉及齿的中间延伸平面(34)上。

4.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，第一和第二半环形齿轮(7a，7b)的组装步骤包括过盈配合组装。

5.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，在钻取第一和第二孔(21a，21b)之前，对每个半环形齿轮上的锯齿(13)分别进行校正。

6.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，对每个半环形齿轮(7a、7b)定义至少三个相互等距的齿。

7.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，对每个半环形齿轮(7a、7b)定义四个相互等距的齿，从而以90°成对分布。