一种多节粘接滚柱式斜齿节圆夹的设计

2017-05-22曲娜徐婷

汽车实用技术 2017年17期

曲娜，徐婷

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西西安 710119）

前言

自动液力变速器是自动挡汽车传动系统中的重要装置之一，汽车的前进、后退以及增速、减速都要靠其传动来实现[1]。在自动液力变速器的变速箱中，行星轮系是传动的关键部件，同时也是受力较复杂且柔性较大的部件[2]。行星轮系主要由太阳轮、若干行星小齿轮及齿圈组成。其中太阳轮及行星轮多采用小模数斜齿轮，这类零件由于热后加工时多以齿部节圆为基准要求保证端面、内孔跳动等，所以节圆夹是必需的工装。然而在设计传统节圆夹时发现对于小模数斜齿轮，由于其相邻齿廓间隙小，对应的节圆夹滚柱直径较小，设计时常出现小直径滚柱外圆无法露出保持架的情况，导致卡盘无法夹持滚柱而定位齿部节圆，因此传统节圆夹并不适用。基于此，本文针对这类零件提出了一种新型节圆夹的设计方案。

1 典型零件特征示例

如图1所示是第一行星排太阳轮的示意图及齿部参数，这是一种典型的多齿数小模数斜齿轮。图2为其热后车工艺，夹具夹持齿部节圆定位沉孔端面，以车后内孔为基准，要求分圆跳动不大于0.032，沉孔端面跳动不大于0.02。能够与齿部节圆接触并起到定位作用的夹具，自然是节圆夹。

图1 典型零件示意图及齿部参数

图2 机加工示意图

2 传统节圆夹设计方案

2.1 传统节圆夹结构及参数计算

节圆夹是齿轮加工中一种常用的夹具。如图3所示，传统型节圆夹主要由滚柱与保持架组成，滚柱中心穿过一铁丝，将铁丝锡焊固定在保持架上，三爪卡盘通过夹持外露部分的滚柱外圆间接固定齿部节圆起到定位作用。

图3 传统节圆夹结构示意

表1 传统节圆夹计算结果

为该太阳轮设计传统节圆夹，表1是各参数的计算结果。如表所示，三种设计方案中“卡爪夹紧直径与节圆夹外径间隙”均为负值，这意味着节圆夹滚柱固定在保持架上后其外圆无法露出保持架外径，因此卡爪无法卡持滚柱而定位工件。

2.2 原因分析

传统节圆夹不适用于多齿数小模数斜齿轮，主要是因其相邻齿廓间隙小，而要使滚柱接触节圆，滚柱直径必然比较小，加之保持架有强度要求，厚度无法减薄，这就导致小直径滚柱外径无法露出保持架外径而无法定位工件，如图4所示。

图4 小模数传统型节圆夹示意图

3 粘接滚柱式节圆夹设计方案

由上可知，由于小直径滚柱无法露出保持架外部，传统型节圆夹不适用于定位多齿数小模数斜齿轮，所以本文针对此类零件，提出一种多节粘接滚柱式节圆夹设计方案，图 5是该新型节圆夹的示意图。

图5 粘接滚柱式节圆夹设计方案示意图

该节圆夹主要由圆板式保持架、滚柱部分和固定铁丝组成。

（1）本方案将滚柱站立在保持架上，使滚柱外圆无法外露的问题得到解决。

（2）由于图1的太阳轮螺旋角较大（17°），因此一体式滚柱无法完全插入齿槽形成有效线接触，这会导致夹持点位过少而定位不紧，故本方案使用橡胶粘接多节滚柱的方式使滚柱整体具有弹性，能够实现滚柱与齿轮齿槽边缘形成多段线接触，保证夹持效果；其中两节实心滚柱与卡盘接触，保证卡盘夹紧时，实心滚柱部分不至于变形失效；开孔滚柱中穿过一带球头的铁丝，与保持架连接，实现滚柱与保持架的固定。

（3）滚柱与保持架之间设置的连接间隙，能够保证滚柱在站立时，实现角度的微调；为了能够匹配各种试样的齿轮，要求连接面的倾斜角与齿轮的螺旋角一致，并且使滚柱与连接面垂直设置，从而使滚柱与保持架之间的倾斜角也与齿轮的螺旋角一致，保证本夹具可应用于不同的齿轮结构中。该节圆夹粘接滚柱部分的细节图如图6所示。