斜齿轮在相位方向上的定位方法及定位装置与流程

1.本发明涉及斜齿轮加工技术领域，尤其涉及一种斜齿轮在相位方向上的定位方法及一种斜齿轮在相位方向上的定位装置。


背景技术：

2.斜齿轮相对于直齿轮有着传动平稳，冲击、震动和噪声较小的优点，广泛应用于机械传动设计中。随着机械设备设计领域设计精细化、精密化的提高，对斜齿轮加工的精度，特别是在相位方向上的精度提出了更高的要求。对于在已加工出轮齿齿廓的斜齿轮的端面上加工孔或槽的设计，一些设计图纸在相位方向上提出了远超传统加工和检测手段能达到的精度要求，倒逼了在加工和检测上需要有更高精度的定位。
3.斜齿轮区别于直齿轮，齿廓线不在齿轮轴向投影方向上，常规的装夹和检测方法无法提供斜齿轮在相位方向上的高精度定位。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种斜齿轮在相位方向上的定位方法及定位装置，能够提高斜齿轮在相位方向上的定位精度，以克服现有技术的上述缺陷。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.本发明提供一种斜齿轮在相位方向上的定位方法，采用圆锥销对斜齿轮进行相位定位，圆锥销的端部具有与斜齿轮的齿廓相适配的圆锥面，将圆锥面朝向斜齿轮设置，并使圆锥销的中心线与斜齿轮的中心线位于同一平面内且相互垂直，绕斜齿轮的中心线转动斜齿轮并沿圆锥销的中心线移动圆锥销，使圆锥销的圆锥面插入斜齿轮的一齿槽中并与齿槽的齿廓相接触，被插入的齿槽中心的相位角为圆锥销的相位角。
7.优选地，在圆锥销插入齿槽之前，斜齿轮有且仅有绕斜齿轮的中心线转动的自由度。
8.优选地，在圆锥销插入齿槽之前，圆锥销有且仅有沿圆锥销的中心线移动的自由度。
9.优选地，圆锥销的相位角等于设计图纸标注相位角与相位修正值之和，相位修正值的计算公式为：
10.|θ|＝180
×h×
tanβ/(r
×
π)
11.式中，
12.θ为相位修正值，θ取值的正负根据斜齿轮的轮齿螺旋方向确定；
13.h为圆锥销的中心线与设计图纸指定的斜齿轮基准面之间的距离；
14.β为斜齿轮的螺旋角；
15.r为斜齿轮的分度圆半径。
16.本发明还提供一种斜齿轮在相位方向上的定位装置，包括底板、定位芯子、定位块和圆锥销，定位芯子和定位块均固设于底板的上表面上，斜齿轮通过中心轴孔可转动地套
设在定位芯子上并与底板的上表面相接触，定位块位于斜齿轮的外周侧，圆锥销可沿自身中心线移动地穿设于定位块，并且，圆锥销的中心线与斜齿轮的中心线位于同一平面内且相互垂直，圆锥销靠近斜齿轮的一端端部具有与斜齿轮的齿廓相适配的圆锥面。
17.优选地，还包括压板，压板作用于斜齿轮，使斜齿轮与底板沿斜齿轮的轴向相对固定。
18.优选地，压板设于底板的上表面上并作用于斜齿轮的上表面。
19.优选地，还包括锁紧件，锁紧件与圆锥销相配合，使圆锥销与定位块相对可移动或相对固定。
20.优选地，定位块上开设有供圆锥销穿过的导向孔和与导向孔相连通的锁紧孔，锁紧件可沿锁紧孔的轴向移动地插设于锁紧孔。
21.优选地，锁紧件为螺钉，锁紧孔设有内螺纹，内螺纹与螺钉上的外螺纹相配合。
22.与现有技术相比，本发明具有显著的进步：
23.在保持圆锥销的中心线与斜齿轮的中心线位于同一平面内且相互垂直的位置关系下，利用圆锥销的圆锥面与斜齿轮的齿廓的对称性获得在相位上的高精度定位，可以大大提高斜齿轮轮齿齿廓与其它尺寸之间在相位上的定位精度，适应精密斜齿轮设计加工的需要。
附图说明
24.图1是本发明实施例的斜齿轮在相位方向上的定位方法的简化示意图。
25.图2是图1的俯视图。
26.图3是图1的主视图及主视图中沿a-a向的剖视图。
27.图4是图1的主视图。
28.图5是本发明实施例的斜齿轮在相位方向上的定位装置的俯视示意图。
29.图6是图5中沿b-b向的剖视示意图。
30.其中，附图标记说明如下：
[0031]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
斜齿轮
[0032]
1a
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齿槽
[0033]
1b
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基准面
[0034]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
圆锥销
[0035]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
底板
[0036]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
定位芯子
[0037]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
定位块
[0038]
51
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导向孔
[0039]
52
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锁紧孔
[0040]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
压板
[0041]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
锁紧件
具体实施方式
[0042]
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于
说明本发明，而并非对本发明的限制。
[0043]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0044]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0045]
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0046]
如图1至图4所示，本发明实施例提供一种斜齿轮在相位方向上的定位方法，本实施例的斜齿轮在相位方向上的定位方法是针对在已加工出轮齿齿廓的斜齿轮1的端面上加工孔或槽的加工和检测，用于实现斜齿轮1在相位方向上的高精度定位。图1至图4所示圆柱体和圆形为斜齿轮1的简化示意图，未显示其轮齿。
[0047]
参见图1至图3，本实施例的斜齿轮在相位方向上的定位方法为，采用圆锥销2对斜齿轮1进行相位定位，圆锥销2的端部具有与斜齿轮1的齿廓相适配的圆锥面，将圆锥销2的圆锥面朝向斜齿轮1设置，并使圆锥销2的中心线与斜齿轮1的中心线位于同一平面内且相互垂直，此时，圆锥销2的中心线经过斜齿轮1的圆心，利用圆锥销2的圆锥面与斜齿轮1的齿廓的对称性，可进行高精度的相位定位。在保持圆锥销2的中心线与斜齿轮1的中心线位于同一平面内且相互垂直的前提下，绕斜齿轮1的中心线转动斜齿轮1并沿圆锥销2的中心线移动圆锥销2，使圆锥销2的圆锥面插入斜齿轮1的一齿槽1a中并与齿槽1a的齿廓相接触，当圆锥销2向斜齿轮1的齿槽1a插到底时，斜齿轮1停止转动，同时圆锥销2停止移动，圆锥销2将斜齿轮1定位。此时，由于圆锥销2的圆锥面与斜齿轮1的齿廓在法向剖面上的对称性，圆锥销2的圆锥面左右都接触到齿廓，被插入的齿槽1a中心的相位角为圆锥销2的相位角，因此可以通过圆锥销2的相位确定斜齿轮1的相位。
[0048]
由此，本实施例的斜齿轮在相位方向上的定位方法，在保持圆锥销2的中心线与斜齿轮1的中心线位于同一平面内且相互垂直的位置关系下，利用圆锥销2的圆锥面与斜齿轮1的齿廓的对称性获得在相位上的高精度定位，可以大大提高斜齿轮轮齿齿廓与其它尺寸之间在相位上的定位精度，利用本实施例的斜齿轮在相位方向上的定位方法，可以指导定位夹具和检具以及其它结构的设计，大大提高装夹和检测工装的定位精度，适应精密斜齿轮设计加工的需要。
[0049]
为实现保持圆锥销2的中心线与斜齿轮1的中心线位于同一平面内且相互垂直的前提，以确保定位精度，本实施例中，优选地，在圆锥销2插入齿槽1a之前，斜齿轮1有且仅有绕斜齿轮1的中心线转动的自由度，因此，斜齿轮1的中心线的空间位置保持不变。优选地，在圆锥销2插入齿槽1a之前，圆锥销2有且仅有沿圆锥销2的中心线移动的自由度，因此，圆锥销2的中心线的空间位置保持不变。
[0050]
参见图4，本实施例中，优选地，圆锥销2的相位角等于设计图纸标注相位角与相位修正值之和，相位修正值的计算公式为：
[0051]
|θ|＝180
×h×
tanβ/(r
×
π)
[0052]
式中，
[0053]
θ为相位修正值，θ取值的正负根据斜齿轮1的轮齿螺旋方向确定，如左旋为正，右旋为负；
[0054]
h为圆锥销2的中心线与设计图纸指定的斜齿轮1基准面1b之间的距离；
[0055]
β为斜齿轮1的螺旋角；
[0056]
r为斜齿轮1的分度圆半径。
[0057]
斜齿轮1基准面1b为斜齿轮1设计图纸指定的一个端面，设计图纸设计在该端面上加工孔或槽，本实施例的斜齿轮在相位方向上的定位方法是为该加工定位出斜齿轮1的某一齿槽1a中心的相位角，而后按设计图纸要求进行加工孔或槽，则加工后的孔或槽与斜齿轮1齿槽1a之间的限位确定。设计图纸标注相位角为标定相位角，通常在设计图纸中某个视图基准面上，为已知值。
[0058]
基于上述斜齿轮在相位方向上的定位方法，本发明实施例还提供一种斜齿轮在相位方向上的定位装置，用于实现上述斜齿轮在相位方向上的定位方法。
[0059]
参见图5和图6，本实施例的斜齿轮在相位方向上的定位装置包括底板3、定位芯子4、定位块5和圆锥销2，定位芯子4和定位块5均固设于底板3的上表面上。斜齿轮1具有中心轴孔，斜齿轮1通过中心轴孔可转动地套设在定位芯子4上并与底板3的上表面相接触。将斜齿轮1放置在底板上3上表面上并套设在定位芯子4上时，斜齿轮1的中心线与定位芯子4的中心线保持重合，因此，通过定位芯子4与斜齿轮1中心轴孔的配合可使斜齿轮1的中心线的空间位置保持不变，底板3的上表面与斜齿轮1的接触则可对斜齿轮1起到轴向定位的作用。定位块5位于斜齿轮1的外周侧，圆锥销2可沿自身中心线移动地穿设于定位块5，并且，圆锥销2的中心线与斜齿轮1的中心线位于同一平面内且相互垂直。通过定位孔5对圆锥销2的定位使圆锥销2的中心线的空间位置保持不变，由此实现保持圆锥销2的中心线与斜齿轮1的中心线位于同一平面内且相互垂直的前提。圆锥销2靠近斜齿轮1的一端端部具有与斜齿轮1的齿廓相适配的圆锥面。由此，在使用时，可以绕斜齿轮1的中心线转动斜齿轮1并沿圆锥销2的中心线移动圆锥销2，使圆锥销2的圆锥面插入斜齿轮1的一齿槽1a中并与齿槽1a的齿廓相接触，当圆锥销2向斜齿轮1的齿槽1a插到底时，斜齿轮1停止转动，同时圆锥销2停止移动，圆锥销2将斜齿轮1定位，从而实现了本实施例的上述斜齿轮在相位方向上的定位方法，利用圆锥销2的圆锥面与斜齿轮1的齿廓的对称性获得在相位上的高精度定位，大大提高了斜齿轮轮齿齿廓与其它尺寸之间在相位上的定位精度。此时，由于圆锥销2的圆锥面与斜齿轮1的齿廓在法向剖面上的对称性，圆锥销2的圆锥面左右都接触到齿廓，被插入的齿槽1a中心的相位角为圆锥销2的相位角，因此可以通过圆锥销2的相位确定斜齿轮1的相位。
[0060]
参见图5，优选地，本实施例的斜齿轮在相位方向上的定位装置还包括压板6，压板6作用于斜齿轮1，使斜齿轮1与底板3沿斜齿轮1的轴向相对固定，从而使得在圆锥销2插入齿槽1a之前，斜齿轮1有且仅有绕斜齿轮1的中心线转动的自由度。较佳地，压板6设于底板3的上表面上并作用于斜齿轮1的上表面，使得斜齿轮1位于底板3与压板6之间。
[0061]
参见图6，优选地，本实施例的斜齿轮在相位方向上的定位装置还包括锁紧件7，锁
紧件7与圆锥销2相配合，使圆锥销2与定位块5相对可移动或相对固定，则在圆锥销2与斜齿轮1定位结束后，可以通过锁紧件7将圆锥销2锁紧固定。
[0062]
优选地，定位块5上开设有供圆锥销2穿过的导向孔51和与导向孔51相连通的锁紧孔52，锁紧件7可沿锁紧孔52的轴向移动地插设于锁紧孔52。导向孔51与圆锥销2相适配，使得圆锥销2能够可移动地穿设于导向孔51，并且圆锥销2的中心线与导向孔51的轴线保持重合，因此导向孔51也为圆锥销2沿自身中心线的移动起到导向作用。当锁紧件7在锁紧孔52内朝靠近导向孔51的方向移动至与圆锥销2相抵接时，锁紧件7将圆锥销2固定在导向孔51内，使得圆锥销2与定位块5相对固定；当锁紧件7在锁紧孔52内朝离开导向孔51的方向移动至离开圆锥销2时，圆锥销2则可在导向孔51内沿自身中心线移动。较佳地，锁紧件7为螺钉，锁紧孔52设有内螺纹，锁紧孔52的内螺纹与螺钉上的外螺纹相配合，由此实现锁紧件7可沿锁紧孔52的轴向移动地插设于锁紧孔52。
[0063]
结合图4和图6，采用本实施例的斜齿轮在相位方向上的定位装置，利用本实施例的斜齿轮在相位方向上的定位方法，在计算相位修正值时，圆锥销2的中心线与设计图纸指定的斜齿轮1基准面1b之间的距离h根据斜齿轮1在底板3上的放置方向确定：若斜齿轮1基准面1b朝向底板3放置而与底板3的上表面贴合相接，则h值为圆锥销2的中心线与底板3的上表面之间的距离；反之，若斜齿轮1基准面1b离开底板3放置而为斜齿轮1置于底板3上时的上表面，则h值为斜齿轮1的厚度h减去圆锥销2的中心线与底板3的上表面之间的距离；若将圆锥销2的中心线定位在距离底板3的上表面h/2高度处，则h值不受斜齿轮1在底板3上的放置方向影响。
[0064]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。