齒輪固定施力夾具的設計研究

鄭金鹿 王科研 孫婷婷

【摘要】齒輪傳動是一種重要的機械傳動，但齒輪制造存在各種公差，影響齒輪嚙合條件，引起噪聲振動，降低齒輪及軸承的使用壽命。為改善這一狀況，在進行裝配時需要對齒輪及軸承進行選配，最大程度改善嚙合狀態。選配依據是測量配對齒輪的配合參數，測量過程中用到的重要夾具就是齒輪固定施力夾具。本文通過實例，對在航空發動機裝配過程中測量齒輪副參數時需要用的齒輪固定施力夾具的設計方法進行了探究。

【關鍵詞】齒輪副；固定施力夾具；彈性漲套

一、任務來源

某型機中央傳動機匣組件齒輪配對交付和裝配中為保證裝機質量，裝配設計圖對齒輪副裝配試車進行了一系列嚴格的要求。使產品在交付之前能完全模擬并達到飛行要求，安全系數高。所以裝配時要對齒輪副進行嚴格的參數測量，但如何能保證齒輪副在牢固可靠穩定的狀態下完成測量工作，主動齒輪和從動齒輪如何固定，如何實現雙向推拉力并能達到圖紙要求300N的力，這需要我們進行新工裝設計方法的探究。

二、確定設計方案

（一）設計分析

通過查閱齒輪圖紙，發現此齒輪為減重，設計時在滿足強度的條件下，設計成中空結構，因此，可采用彈性漲套的結構，對齒輪的內孔進行固定。

對如何施加推拉300N力，主要是通過施力螺母旋轉，上下移動壓縮彈簧隨之變化，產生的力作用到齒輪，來達到施力要求。夾具整體固定時，機匣基本不動，機匣表面通常會有螺樁或者是螺紋孔與其它部件連接，固定時其余部件不安裝，因此可以利用這些螺樁或者是螺紋孔對齒輪內孔的固定夾具進行固定。

（二）齒輪固定結構設計

第一，彈性漲套結構的設計。彈性漲套是利用彈性元件受力后的均勻彈性變形，實現對齒輪內孔的漲緊，通過摩擦力實現固定齒輪的目的。我設計的彈性漲套結構，它是一個薄壁帶錐面的彈性體，帶錐面一端開有六條軸向槽， 由三個基本部分組成。一是卡爪A（頸部），二是彈性瓣B（彈性部分），三是尾部部分C。卡爪A （頸部）是漲緊齒輪內孔的主要工作面，又是摩擦面，故要求耐磨，一般熱處理淬火硬度為HRC40-45， 彈性瓣B（彈性部分）經常張開、收縮，為了防止斷裂和產生永久變形，故要具有良好的彈性和耐磨性以及耐疲勞性。彈性瓣和尾部部分C連結處， 由于形狀和截面變化大，容易產生應力集中而斷裂。所以要求與尾部一起進行熱處理淬火硬度HRC40-45，以保持彈性。彈性漲套的材料一般最常用的是60Si2MnA，也有采用45鋼或40Cr等材料。第二，錐度軸尺寸給定方式。錐度軸的外錐角大小是與彈性漲套的卡爪錐角相配合的，根據夾具的具體情況確定。對于此套工裝的結構形式，錐度軸外錐角應取2a+1°，錐角2a取30°。

（三）施力裝置的設計

通過旋轉施力螺母，上下移動壓縮彈簧，使彈簧變達到劃線位置既施力300N，產生的力作用到齒輪，來達到施力目的。

三、工裝結構示意圖及使用說明

（一）工裝結構示意圖（見圖1）

（二）工裝使用說明

（1）先旋緊件13螺母將件1底板固定在機匣上；通過件8螺母旋將件10錐軸向上帶動，錐面漲開件12彈性套，固定主動齒輪；（2）調整螺母件2，使上端與標記0線對齊。調整螺母件9，使墊圈件4下端與標記0線對齊，這就保證了兩個彈簧都在自然不受力狀態。（3）工作時，調整螺母件2使上端與標記300N（上）線對齊，實現對主動尺寸300N拉力。調整螺母件2使上端與標記300N（下）線對齊，實現對主動尺寸300N推力。

四、齒輪固定施力夾具注意事項

（1）彈性漲套是固定夾具的關鍵零件之一，制造精度必須符合圖樣要求，錐角部分應進行配磨和配研加工。（2）彈性漲套的彈性瓣應在整個彈性漲套加工合格后，再切開。并且要將開槽處的尖角毛刺去掉，各工作表面不得有各種雜質附著物。（3）夾具使用時，應先將漲套放入齒輪孔內，然后才能夾緊，以防止損壞彈性漲套的彈性卡爪。（4）夾具不使用時，彈性漲套應處于非工作狀態。（5）彈性筒套經過長期使用磨損后，應及時更換，配上新的彈性漲套。

五、結語

攻克了齒輪固定施力夾具這一個難題，增加了我們的設計經驗、提高了我們的設計能力，同時更增強了我們面對困難的信心。現如今航空工業飛速發展，齒輪副的安裝標準要求越來越高，所需夾具結構仍需不斷改進、完善，積累更多的經驗，并推廣，才能適應高科技時代發展的步伐。

參考文獻

[1]夾具設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2]機械加工工藝手冊[M].北京：機械工業出版社，2013.