本发明属于行星组件装配,特别是一种降低综合径向跳动的行星架结构与行星组件选配方法。
背景技术:
1、行星减速器体积小、重量轻、承载能力高、使用寿命长、运转平稳、噪声低、具有功率分流、多齿啮合的独有特性,适用于起重运输、工程机械、冶金、矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器和航空航天等工业领域。
2、行星组件,也称行星排,是行星减速器的核心部件。行星组件主要由太阳轮、行星架、行星轮、行星轮轴、轴承、齿圈和紧固装置等零部件组成。所述行星组件在加工过程中不可避免地会产生行星轮安装孔位置偏差等各种加工偏差、在装配过程中由于过盈配合和螺栓预紧力导致的装配体变形、轴承游隙等多种偏差相互叠加会增大行星组件综合径向跳动,严重影响行星组件的工作性能。为降低以上各种形式偏差的影响,目前做出的尝试主要有:设计特殊工装来约束行星组件,或是在行星组件上增加装配用结构,而极少从选配的角度入手,事实上优化加工工艺不仅难度大,而且成本高,如果不改变各个部件的加工工艺,而是在加工完成之后增加选配的环节,也就是加工-测量-选配这样一条路线,则可以达到既能节省成本又能提高工作性能的效果。
3、中国专利cn112571054b公开了“一种行星排高效装配工艺及组装设备”,该发明开发了一种行星排高效装配设备,对滚针轴承进行检测并选配,并使用辅助支撑定位台对其他组件进行装配,提高了装配的效率和稳定性。但该发明只考虑了轴承自身的加工偏差,没有考虑到多种偏差以及装配变形的叠加作用。
4、中国专利cn210678533u公开了“一种多功能拉维纳行星排及行星架总成装配工装”,固定行星架及其姿态,强制规定了装配顺序,部分解决装配一致性的问题。通过与其他结构、辅助装配工装的整合,可实现半自动化,甚至全自动化装配。该发明虽然提高了生产效率,但是对于行星组件各种形式偏差的影响并无改善。
5、另外,也有专利从行星组件的结构入手。中国专利cn116423211a公开了“行星排总成装配方法”,在行星架的上端面设置多个外铆接部,提高行星架与感应圈总成装配的可靠性,这项技术使行星架更为复杂,提高了行星组件的加工难度。中国专利cn104389988a公开了“一种自动变速器用行星排及其装配工艺”,将行星组件中的行星轮轴设置为阶梯轴,行星轮轴一端设有直径小于行星轮轴本体的行星轮轴延长部,而离合器内毂上设有与行星轮轴延长部紧密配合的铆接槽,通过行星轮轴延长部的沟槽纠正行星轮的位置偏差,但大部分减速箱内不存在与行星轮轴延长部配合的铆接槽,从节约成本的角度出发,单独为行星轮轴而改变整个减速箱的结构也是不合理的。总的来说,从行星组件的结构入手提高装配效率以及精度,势必会导致整个行星排结构的改变。
6、也有一些专利增加新的工序以保证行星组件的装配精度。中国专利cn112571054b公开了“一种行星排高效装配工艺及组装设备”,在安装完成之后增加了复检装置,检测行星轮轴姿态位置以及行星轮组件的堆叠情况,需要在装配后重新休整的流程。
7、综上所述,如果在行星组件上增加其他结构,会提高加工的难度,使生产成本增加,而设计工装来约束行星组件,可以提升装配效率,但对行星组件偏差的改善效果有限。
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的所述问题,本发明要既不增加加工的难度,又能改善行星组件偏差的降低综合径向跳动的行星架结构与行星组件选配方法。
2、为了实现所述目的,本发明采用如下的技术方案:
3、一种降低综合径向跳动的行星架结构,包括上体、连接体和下体;所述上体经连接体与下体连接;所述上体为切边圆盘结构,即外环面沿周向均布四个垂直面,相邻两个垂直面相互垂直;所述上体沿周向均布四个行星轮安装孔,所述行星轮安装孔为轴向通孔;所述行星轮安装孔与垂直面交替设置、且行星轮安装孔中心位于上体圆弧面的中心径向线上;所述圆弧面的外侧设置螺纹孔,螺纹孔内安装螺钉;所述螺纹孔的中心线与圆弧面的中心径向线在同一个垂直面内。
4、一种降低综合径向跳动的行星组件选配方法,包括以下步骤:
5、a、将所述降低综合径向跳动的行星架结构的三维模型导入有限元分析软件,并且使用不同孔径行星轮轴与行星架配合;
6、b、提取行星架上行星轮安装孔处节点位移量并拟合圆,获得变形后行星轮安装孔位置;
7、c、利用不同孔径行星轮轴作用下行星轮安装孔的位置,获得行星轮轴与行星轮安装孔过盈量对于行星轮安装孔位置的影响规律如下:
8、σ5=a×σ6+b
9、式中,σ5指行星轮安装孔位移量,σ6指行星轮轴与行星轮安装孔过盈量,a与b为仿真得到的规律参数,由仿真结果确定;
10、d、使用三坐标仪对行星架的行星轮安装孔进行检测,获取行星轮安装孔相对于其理想位置的偏差值以及偏差方向,并且根据偏差方向,将偏差值分解为周向位置偏差σ1与径向位置偏差σ2;
11、e、对于行星轮安装孔的位置偏差情况进行分类:第一类偏差情况是径向位置偏差σ2<0,第二类偏差情况是径向位置偏差σ2>0;
12、f、检测行星轮轴与轴承内圈的间隙σ3、轴承自身的游隙σ4;
13、g、针对第一类偏差情况,以角度α去压紧行星轮,利用行星轮轴与轴承内圈的间隙、轴承自身的游隙去抵消由制造引起的周向位置偏差,压紧角度由以下公式计算获得:
14、α=arcsin[(σ1+σ2)/(σ3+σ4)]
15、根据步骤c得到的过盈量对于行星轮安装孔位置的影响规律,利用过盈量σ去抵消由制造引起的行星轮安装孔位置偏差,σ指最理想过盈量,通过以下公式计算获得:
16、σ=[σ2-cosα×(σ3+σ4)-b]/a
17、针对第二类偏差情况,则拧紧圆弧面处的螺钉,通过螺钉的挤压作用下,使行星轮轴产生径向位移,从而减小制造引起的行星轮安装孔位置偏差。
18、与现有技术相比,本方案有以下优点:
19、1.本发明的上体为切边圆盘结构,周向交替均布垂直面和圆弧面,与传统的行星架的圆环外环面相比,使得四个行星轮安装孔呈现外凸形态,且靠近行星轮安装孔的行星架体狭窄于传统的行星架,这种结构削弱了行星架靠近行星轮安装孔处刚度,实现了行星架整体刚度的非均布,从而实现了行星排上行星轮安装孔处刚度的弱化,为后续选配提供了便利。
20、2.本发明在整个过程中不涉及除行星架外其他行星组件结构的变化,未改变装配之前的任一工序,只需装配前检测行星轮安装孔位置偏差以及检测行星轮轴与轴承内圈的间隙、轴承自身的游隙。
21、3.本发明利用有限元仿真软件,针对特定行星架结构,得到行星轮轴与行星轮安装孔过盈量对于行星轮安装孔位置的影响规律,只要完成了对于行星轮安装孔位置偏差以及行星轮轴与轴承内圈的间隙、轴承自身的游隙的检测,就可以直接得到适合的行星轮轴与行星轮安装孔过盈量大小,进而指导选配,这个过程除了测量外,不会增加额外的时间成本,无需装配重新返工进行修整,对装配效率影响小。
1.一种降低综合径向跳动的行星架结构,包括上体(1)、连接体(2)和下体(3);所述上体(1)经连接体(2)与下体(3)连接;其特征在于:所述上体(1)为切边圆盘结构,即外环面沿周向均布四个垂直面(5),相邻两个垂直面(5)相互垂直;所述上体(1)沿周向均布四个行星轮安装孔(4),所述行星轮安装孔(4)为轴向通孔;所述行星轮安装孔(4)与垂直面(5)交替设置、且行星轮安装孔(4)中心位于上体(1)圆弧面的中心径向线上;所述圆弧面的外侧设置螺纹孔(6),螺纹孔(6)内安装螺钉(7);所述螺纹孔(6)的中心线与圆弧面的中心径向线在同一个垂直面(5)内。
2.一种降低综合径向跳动的行星组件选配方法,其特征在于:包括以下步骤:
