雙聯螺旋行星齒輪對齒方法

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螺旋齒輪即齒線為圓柱螺旋線的圓柱齒輪，用于傳遞既不相交、又不平行的軸間的運動，具有以下優點：

1）傳動時接觸的齒數較多，傳動均勻、噪聲小。

2）能傳遞較大動力。

3）能夠應用于兩軸相互平行或兩軸成任意角度而不相交的情況。

雙聯齒輪，在齒輪輪系中稱為滑移齒輪，它的作用是改變輸出軸的轉速或速度，擁有滑移齒輪的變速器可以實現多種轉速輸出，目前在新能源汽車中應用廣泛。此雙聯齒輪將會是汽車減速器應用的發展主流。

然而在實際加工過程中，雙聯螺旋行星齒輪的制造以及裝配都十分復雜。基于這種情況，為了改善齒輪加工的精度，提高制造以及裝配的效率，通過探索雙聯行星齒輪對齒、裝配的條件，提出一種新式的高效對齒方法。

雙聯行星齒輪裝配條件

行星齒輪傳動中，NW型、WW型和NN型具有雙聯行星齒輪結構，如圖1所示。行星齒輪傳動在確定齒輪的齒數時，除了滿足傳動比條件、同心條件和鄰接條件外，還需要滿足一定的裝配條件。在實際設計和裝配中，雙聯齒輪根據兩行星齒輪之間是否可以相對調整又有不同的裝配要求。

1.傳動比條件

行星傳動的齒輪數量不能隨意選取，必須滿足一定的條件才能進行正常傳動，首先就是傳動比條件。本文僅考慮包含雙聯行星齒輪的行星排，即NW、WW和NN型。

1）NW型傳動比條件。

2）WW型、NN型的傳動比條件。

2.鄰接條件

在行星齒輪傳動中，為了提高承載能力，減少機構尺寸，并考慮到動力學的平衡問題，常在太陽輪與內齒輪之間均勻、對稱地布置幾個行星輪。

為了保證行星齒輪間不得互相碰撞需要滿足下式的條件：

式中np——行星輪數目；

aag——a-g嚙合副中心距；

dag——行星齒輪g大徑；

相鄰兩行星輪之間允許的最小間隙值可取：

式中m——齒輪模數。

由（5）式可得，按鄰接條件所允許的行星輪數目：

3.同心條件

NW型、WW型和NN型三種行星排傳動簡圖見圖1所示。設a-g嚙合副和b-f嚙合副的實際中心距分別為和，為保證同心條件，應滿足：

對于非變為、高度變位和等嚙合角的角度變為傳動，且當兩隊嚙合副的齒輪端面模數相等時，同心條件可表示為：

若采用不等嚙合角的角度變位，或兩嚙合副的端面模數不相等，其同心條件不受式（6）限制，只要兩嚙合副的世紀中心距相等即可。即：

式中αag、αbf——分別為a-g、b-f嚙合副的嚙合角αag、αbf

4.裝配條件

雙聯行星齒輪裝配條件推導簡圖如圖3所示。

中心輪a、b，行星輪g、f，三個行星輪均布。Ⅰ號行星輪的零錯位與OⅠ線重合，設a上的ka齒與g輪的kg齒嚙合，由于

式中ap——行星輪個數；

Ea——接近于za/ap計算值的較大整數，若za/ap=整數，則Ea=za/ap。

然后從輪b和輪f嚙合觸發分析df。由于Ⅰ號行星輪零錯位與OⅠ重合，從而確定了輪b的角向位置。位于距OⅠ線位置上jb=Eb×（2π/zb），輪b的齒hb與輪f的齒hf嚙合。

可以得到

式中，da、db、df、dg分別為a、b、f、g四輪上，中心圓周的ap等分線，與所研究齒的對稱線之間的夾角。

不同位置下的δa和δb由下式確定：

式中n——行星輪編號。

綜上所述，從保證裝配要求觸發，需要輪g相對于OⅡ偏轉dg，則輪f與g的相對角度（即錯位角）為df-dg，如果在輪f和g的所有錯位角中能找出一個與上述df-dg相等，即下式

成立，則可以保證裝配。式中右邊的“±”號，“+”用于“內-外”嚙合；“-”用于“內-內”嚙合或“外-外”嚙合。

上式中左邊括號內為整數，所以

所以，

上式即為裝配條件公式。

雙聯行星齒輪裝配方法

1.兩個齒圈相對固定、不可調整時的對齒與裝配

在NW、WW、NN三種型式的行星傳動中，行星齒輪為雙聯齒輪。當雙聯行星輪的兩個齒圈相對固定時，雙聯齒輪則為同一個胚料上插齒得來的，是一個不可調整的零件。這時，其需要滿足的裝配條件有兩個：一是從制造上要求雙聯行星輪中的兩個齒圈上各有一齒或齒槽的中心線重合與同一徑向直線，且分布在該徑向直線的兩端（NW型）或同一側（NN型或WW型），并且給這兩個特定的齒輪做上記號，作為裝配時定位的標記。二是其齒輪的數量與行星輪個數之間必須滿足裝配條件公式（21）。

在傳統制造工藝中，雙聯行星齒輪的兩個齒圈的相對位置在設計初期就已經確定好了，在插齒過程中嚴格按照設計執行，并且在齒輪嚙合位置做好標記，后期組裝的時候按照標記裝配即可。這種對齒、裝配方式限制了設計時齒輪數量和速比的選擇，只有滿足一定條件的齒輪數量才可以完成裝配。并且，傳統工藝只能對大齒輪進行磨齒，小齒輪不能磨齒，對齒輪精度和齒輪嚙合也有一定的影響。

2.兩個齒圈相對之間可以調整時的對齒與裝配

在雙聯行星齒輪的兩個齒圈相對之間可以調整的情況下，只需要讓行星傳動系統滿足傳動比條件、鄰接條件和同心條件即可，不需要滿足裝配條件公式（21）。但是，這種方式雖然在理論上十分簡單，可是在實際加工中卻很難完成。所以發明了一種對齒工裝和方式，將對齒和裝配分開進行，極大提高了效率。

新型高效對齒方法是利用特制的工裝，在雙聯齒輪嚙合的時候進行壓裝，如圖4所示。這樣不僅可以對雙聯行星輪的兩個齒圈分別進行加工，也可以無視齒數限制的條件，只需要滿足設計的速比和行星排構成的條件即可。而且，新型對齒方法使用簡單，效率高，可以用于大規模生產，具有廣闊的應用前景。

步驟分解：

1）在裝配工裝上安裝太陽輪和小行星輪，完成大太陽輪和小行星輪的對齒。

2）安裝大行星輪，使大行星齒輪和小行星齒輪保持水平放置，并且大行星齒輪與小太陽輪或齒圈在豎直方向上有一部分嚙合。

3）安裝工裝定位圓盤，使各個齒輪相對固定，上壓機進行壓裝，直至大行星齒輪下端壓裝到位，對齒流程如圖4所示。

4）標記好太陽輪或內齒圈與各個行星輪嚙合的位置后，將雙聯行星齒輪進行焊接加工。焊接為一體后進行平面加工。

5）組裝行星排，按照齒輪上標記的對齒位置一一對應進行裝配。

結語

由于加工和裝配難度的問題，雙聯螺旋齒輪的應用很少。并且基于傳統的加工工藝，在設計之初就需要考量齒數是否滿足裝配，極大地限制了可設計出的傳動比范圍。但是新式的對齒方式在滿足傳動比、鄰接和同心條件的基礎上可以不受裝配條件限制即可滿足裝配。雙聯齒輪的兩個行星輪也可以分開磨齒加工，提升了齒輪的精度。并且操作簡單，提升了工作效率，適合批量化生產，在未來汽車市場，具有廣闊的應用前景。