少齒差行星減速器內(nèi)齒板裝配定位工裝的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

高有茂

（山東萊蕪煤礦機(jī)械有限公司，山東 萊蕪 271100）

少齒差行星減速器是少齒差行星齒輪傳動(dòng)中外置偏心軸形式的一種。如圖1所示，當(dāng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力從高速轉(zhuǎn)臂軸1輸入時(shí)，可帶動(dòng)三件內(nèi)齒板2做平動(dòng)。每件內(nèi)齒板2相當(dāng)于一個(gè)雙曲柄平行四邊形機(jī)構(gòu)的連桿，三件內(nèi)齒板2上的內(nèi)齒同時(shí)與外齒輪3上的外齒相嚙合，使運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力從外齒輪3輸出，從而實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比減速。少齒差行星減速器的三件內(nèi)齒板2均布裝配在兩根轉(zhuǎn)臂軸1上，呈120°相位差，則三件內(nèi)齒板2與外齒輪3嚙合的瞬時(shí)相位差也成120°，此時(shí)三件內(nèi)齒板的輪齒相位差應(yīng)滿足的條件，稱為裝配條件。

1 內(nèi)齒板的輪齒相位差的分析

在少齒差行星減速器中，內(nèi)外齒輪的齒數(shù)差一般小于4。根據(jù)西北輕工業(yè)學(xué)院的研究及分析，內(nèi)齒板的輪齒相位差的通式為 ：△Ф=2π（Z2-Z1）/3Z2。

（1）Z2-Z1=1時(shí)，如圖1三件內(nèi)齒板2（1）、2（2）、2（3）分別與外齒輪3在P1、P2、P3點(diǎn)嚙合。由于內(nèi)齒板比外齒輪多一個(gè)齒，因此第二件內(nèi)齒板2（2）上應(yīng)與外齒輪3在點(diǎn)P2相應(yīng)的嚙合點(diǎn)就滯后了1/3個(gè)周節(jié)（圖1中順時(shí)針方向表示滯后），這樣就不能滿足前述的裝配條件。同樣，內(nèi)齒板2（3）上應(yīng)與外齒輪3在點(diǎn)P3相對應(yīng)的嚙合點(diǎn)超前了1/3個(gè)周節(jié)。因此在插制時(shí)，第二件內(nèi)齒板2（2）和第三件內(nèi)齒板2（3）分別沿順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向預(yù)先轉(zhuǎn)過1/3周節(jié)。所對應(yīng)的圓心角△Ф=2π/3Z2（見圖2）。而裝配時(shí)按圖1所示位置裝配，則三件內(nèi)齒板的輪齒相位必然滿足裝配條件。因此△Ф就稱為少齒差行星減速器加工中滿足裝配條件的輪齒相位差。

（2）Z2-Z1=2時(shí)，△Ф=4π/3Z2。按照上述分析方法，在插制三件內(nèi)齒板時(shí)，將內(nèi)齒板2（2）和內(nèi)齒板2（3）分別沿逆時(shí)針和順時(shí)針方向預(yù)先轉(zhuǎn)過1/3個(gè)周節(jié)，所對應(yīng)的圓心角△Ф即可[1]。

（3）Z2-Z1=3時(shí)，△Ф=2π/Z2，此時(shí)三件內(nèi)齒板的輪齒相位完全一致，即輪齒的相位差△Ф=0。

2 內(nèi)齒板的工藝改進(jìn)

在插制三片內(nèi)齒板時(shí)，將他們按圖2所示的方式加工。這樣給插齒加工帶來相當(dāng)大的困難：①不易定位和裝夾。②內(nèi)齒板的長度，限制了插齒機(jī)的加工范圍，提高了加工成本。為克服以上困難，將內(nèi)齒板2改為內(nèi)齒圈與齒板組裝型，這樣便大大降低了內(nèi)齒板的加工難度[2]。其中內(nèi)齒圈不但體積小，而且三件內(nèi)齒圈與普通齒圈一樣，不涉及任何定位與裝夾的困難。

圖1 內(nèi)齒板與外齒輪及高速軸裝配示意圖

圖2 三片內(nèi)齒板輪齒相位的調(diào)整

3 內(nèi)齒板裝配定位工裝的設(shè)計(jì)

為滿足前述裝配條件，利用漸開線圓柱齒輪的等分性原理，將滿足裝配條件的相位差△Ф在內(nèi)齒圈與齒板裝配過程中調(diào)整好。

以SHS-450-969為例，已知：模數(shù)m=7，齒數(shù)：Z1=57、Z2=58。則△Ф=2π/3Z2。

裝配定位工裝的設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 裝配定位工裝

首先，設(shè)計(jì)雙聯(lián)齒輪1，用來定位和旋轉(zhuǎn)內(nèi)齒圈。其中Ⅰ齒用來定位內(nèi)齒圈，并設(shè)計(jì)：模數(shù)m=7，齒數(shù)：ZⅠ=Z2=58；Ⅱ齒用來分度，使每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒所對應(yīng)圓心角為△Ф，并設(shè)計(jì)：模數(shù)m=2.5，齒數(shù)ZⅡ=2π/（2π/3Z2）=3Z2=174。其次，設(shè)計(jì)一帶有內(nèi)齒的定位板2，并設(shè)計(jì)模數(shù)m=2.5，齒數(shù)Z=ZⅡ=174和2個(gè)定位銷3，用來定位齒板及配合雙聯(lián)齒輪進(jìn)行分度。

4 內(nèi)齒板裝配定位工裝的使用

在裝配內(nèi)齒板時(shí)，在定位板1上任選一齒槽作標(biāo)識(shí)A，分別在順時(shí)針和逆時(shí)針相鄰齒槽上作標(biāo)識(shí)B和C。在雙聯(lián)齒輪Ⅱ齒的任一齒上作標(biāo)識(shí)1。首先，組裝內(nèi)齒板2（1）：將雙聯(lián)齒輪Ⅱ齒上的標(biāo)識(shí)A與定位齒板1的標(biāo)識(shí)A對齊裝入；將齒板用定位銷2定好位；將內(nèi)齒圈用雙聯(lián)齒輪Ⅰ齒定位后裝在齒板上；將內(nèi)齒圈與齒板配鉆鉸后打入穩(wěn)銷；將內(nèi)齒板卸下。其次，組裝內(nèi)齒板2（2）：將雙聯(lián)齒輪Ⅱ齒上的標(biāo)識(shí)A與定位齒板1的標(biāo)識(shí)B對齊裝入；將齒板用定位銷2定好位；將內(nèi)齒圈用雙聯(lián)齒輪Ⅰ齒定位后裝在齒板上；將內(nèi)齒圈與齒板配鉆鉸后打入穩(wěn)銷；將內(nèi)齒板卸下。再次，組裝內(nèi)齒板2（3）：將雙聯(lián)齒輪Ⅱ齒上的標(biāo)識(shí)A與定位齒板1的標(biāo)識(shí)C對齊裝入；將齒板用定位銷2定好位；將內(nèi)齒圈用雙聯(lián)齒輪Ⅰ齒定位后裝在齒板上；將內(nèi)齒圈與齒板配鉆鉸后打入穩(wěn)銷；將內(nèi)齒板卸下。

將三件內(nèi)齒板2（1）、2（2）、2（3）按上述方法（參照圖3）裝好，則齒板2（1）與2（2）、2（3）的相位差便為△Ф。然后再將內(nèi)齒板2（1）、2（2）、2（3）重疊放置，并將內(nèi)齒板2（2），2（3）分別沿順時(shí)針、逆時(shí)針轉(zhuǎn)過△Ф，便可得圖2所示的插制位置圖。

5 結(jié)語

將內(nèi)齒板工藝改進(jìn)后，利用裝配定位工裝對內(nèi)齒圈與內(nèi)齒板裝配后，與插制位置圖完全一致并滿足前述裝配條件。這樣大大降低了插齒時(shí)的定位裝夾的難度，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。因此內(nèi)齒板工藝的改進(jìn)和工裝的設(shè)計(jì)在生產(chǎn)過程中具有較好的推廣前景。