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【推荐】锥齿轮圆跳动量测量支架的设计及使用方法

2023-01-16 来源:张家界农业机械网

1某重型载货汽车后驱动桥从动锥齿轮结构分析

在总质量为70t的重型载货汽车后驱动桥上,所用从动齿轮中有一种盘形锥齿轮,其加工工序的设置如图1所示。用户在工序20的生产中,须按图2所示的精车削加工尺寸示意,采用配置FANUC等系统的立式数控车床,以工序15精车削后的端面1为基准定位后,精车削顶锥和端面2,保证面锥角67o36'15"和分度圆直径φ432±0.3mm符合要求,精车削内孔2与内锥,使内孔2至φ290.5mm。因为顶锥相对于基准A(φ289.55+0.052 0mm的内孔1)和基准B(平面度公差为0.1mm的端面1)的圆跳动公差0.04mm对后续弧齿铣削很关键,所以现场需要设计一套专用测量支架,以便快速检测该质量项点,并改变先前经三坐标测量机进行测量操作的繁琐费时窘状。

图1盘形从动锥齿轮加工工序的设置

图2盘形从动锥齿轮精车削加工的尺寸控制示意

2TRIZ参数桥优化设计

由TRIZ理论原理知,基于技术冲突“参数桥”的创新发明求解过程通常包括3个主要步骤,即工程问题标准化(上桥)、查冲突矩阵取得发明原理(过桥)及运用发明原理优化设计(下桥),如图3所示。

图3 TRIZ的技术冲突“参数桥”

(1)工程问题标准化。为便于使用阿奇舒勒冲突矩阵解决锥齿轮圆跳动量的简化设计问题,首先要将前述工程问题用TRIZ理论中2003版的48个通用工程参数(39个工程参数新增了9个)来描述,也就是把一般的领域问题转化为TRIZ标准问题。要加快质量项点的测量速度,主要是提高生产效率,遂选择44号工程参数,即“生产率”为待改善的参数。按原操作方案,测量速度加快,势必会影响技术系统的测量精度,遂选择48号工程参数,即“测量精度”为恶化的参数。

(2)查冲突矩阵取得发明原理。根据得到的2个工程参数——改善参数44(生产率)和恶化参数48(测量精度),查2003版冲突矩阵表,可得到锥齿轮圆跳动量简化设计的发明原理有8项:No.1分割,No.28机械系统替代,No.19周期性作用,No.37热膨胀,No.4不对称,No.13反向,No.24中介物,No.3局部质量。

以上这8条发明原理当中,由于本案例内机械系统的不可替代性和测量操作的非热膨胀性,使得28号原理与37号原理的可行性不高,故暂不选用。剩余5条发明原理与待解决的问题较为接近,遂定为解决本案例的优选方案。

(3)运用发明原理优化设计。先前在三坐标测量机上测量圆跳动量时,用户会将被测锥齿轮运至测量室内后,用红宝石探针逐一点测并进行软件计算,方可评测出圆跳动量。为改善生产率,据1号发明原理将测量系统设计为可拆卸结构,据19号发明原理给定测量系统的测量频次,据4号发明原理设计测量系统为偏置式指示表点测结构,据13号发明原理变固定式繁琐测量为可移动式简便测量,据24号发明原理增设一测量支架以安装指示表,据3号发明原理给定测量支架基于内孔1的定位性。

综上,确定设计一套专用测量支架,安装指示表后,基于锥齿轮的内孔1和端面1,在机床侧或柔性线的抽检台上实施圆跳动量的测量。

3结构设计

所设计的专用测量支架主要由支架本体、定位套、测量杆、紧固杆和支撑杆等零部件组成,其结构示意如图4所示。专用测量支架上相关零件的图样如图5所示。

图4专用测量支架结构

1、12.定位套2.支架本体3.蝶形螺母M124.标准型弹簧垫圈φ14mm 5.C级平垫圈φ12mm6.测量杆7.紧固杆8.定位支撑套9.支撑杆10.指示表安装孔11.内六角圆柱头螺钉M4×10mm13.热前盘形从动锥齿轮的内孔1

图5专用测量支架的零件

4技术要求

所设计的专用测量支架作为一种无刻度的接触式专用量具,其各部位不仅要耐磨损,还要有长期的稳定性,方可保证检验的准确度。据此原则,给定测量支架各部位的选材及热处理要求。

(1)支架本体材质为20Cr,渗碳淬火处理使表面硬度达55~60HRC,有效硬化层深度为0.8~1.2mm。

(2)定位套、测量杆、紧固杆和支撑杆的材质均为T10A,热处理使表面硬度达58~62HRC。

(3)量具务必定期检验(一般为6个月),以防定位套与定位支承套等超过磨损极限。

5使用方法

(1)将精车削后的被测锥齿轮放置在机床侧或柔性线的抽检台(固定不动的平板)上,使其顶锥面和端面2向上。

(2)在专用测量支架的安装孔(图4中件10)内固定一块指示表后,将测量支架整体放置于被测齿轮的内孔1中,并使测量支架的定位套贴紧内孔1。

(3)调整测量支架的紧固杆,使指示表的测量头与被测齿轮的顶锥面接触并保持垂直,将指针调零(即大指针指导刻度盘的零位)且有1~2圈的压缩量。

(4)缓慢而均匀地转动测量支架一周,观察指示表的指针波动,取最大读数Mmax与最小读数Mmin的差值,作为该直径处的圆跳动误差,即△i=Mmax-Mmin。

(5)调整测量支架的测量杆和紧固杆,按上述方法在被测齿轮顶锥面的4个不同直径处测量(直径A、B、C和D),取不同直径上所测跳动量的最大值,作为精车削后齿轮的圆跳动误差。

(6)根据零件图样给定的跳动公差值,判定零件是否合格。

6结语

依据TRIZ理论中技术冲突“参数桥”,优化锥齿轮圆跳动量检测系统的设计。通过使用这套测量支架,盘形从动锥齿轮上顶锥相对于基准A和基准B的圆跳动量被实时抽检,后续弧齿的铣削质量得以有效保证。通过调节测量杆和紧固杆以及更换不同尺寸的定位套,可用于其他规格盘形从动锥齿轮的圆跳动量检测。

作者:刘胜勇

单位:中国重汽集团济南桥箱有限公司

来源:《金属加工(冷加工)》杂志

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