余光輝，程 榮

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十一研究所，上海 200233)

0 引 言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和制造工業(yè)的發(fā)展，微小型行星減速器在制造裝備、醫(yī)療機(jī)械和國(guó)防工業(yè)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。行星減速器的一個(gè)重要指標(biāo)是空程，按照《小模數(shù)圓柱齒輪減速器通用技術(shù)條件》(GB/T12473-1990)，普通級(jí)的空程要求不大于16′，較高級(jí)的空程要求不大于8′，精密級(jí)的空程要求不大于4′。微小型行星減速器的尺寸均很小，尤其對(duì)機(jī)座號(hào)小于10 mm的行星減速器，空程的控制更為困難。

1 微小型行星減速器的空程分析

減速器空程的定義是在空載情況下，減速器正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，改變輸入軸的轉(zhuǎn)向，輸出軸跟著反向回轉(zhuǎn)時(shí)的滯后量。空程的存在使得減速器中的輸入軸反轉(zhuǎn)時(shí)，輸出軸和輸入軸短時(shí)間內(nèi)失去運(yùn)動(dòng)聯(lián)系，造成輸出的中斷，從而使運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)關(guān)系成為非線性[1]。

以某款φ8 mm行星減速器為例，對(duì)于微小型精密行星減速器，因行星輪本身尺寸小，沒(méi)有合適的滾動(dòng)軸承用以支撐行星輪，故行星輪和行星銷軸一般采用滑動(dòng)軸承形式，整體結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。結(jié)合行星減速器的傳動(dòng)分析，影響微小型行星減速器空程的主要因素有：齒輪精度等級(jí)，齒輪副之間的齒側(cè)間隙，行星輪和行星銷軸之間的配合間隙，軸承和行星架上行星銷軸的位置度等。齒輪精度等級(jí)主要根據(jù)實(shí)際加工能力進(jìn)行選擇，通常齒輪精度等級(jí)越高，減速器空程越??；該減速器中輸出軸上的軸承是支撐輸出軸，對(duì)空程的影響較??；行星架上行星銷軸的位置度主要靠加工設(shè)備和加工工藝來(lái)保證。由于微小型行星減速器的中心距很小，因此齒側(cè)間隙，以及行星輪與行星銷軸之間的配合間隙，對(duì)減速器空程的影響較大，需要在進(jìn)行減速器設(shè)計(jì)時(shí)加以控制。

圖1 示意圖

2 空程的控制

以某款φ8mm行星減速器為例，確定模數(shù)0.15 mm，太陽(yáng)輪齒數(shù)Z1=15，行星輪齒數(shù)Z2=14，內(nèi)齒輪齒數(shù)Z3=45，為了控制該減速器的空程，主要從以下幾方面進(jìn)行分析控制。

2.1 齒輪側(cè)隙設(shè)計(jì)

直徑為φ8 mm的行星減速器，其零件尺寸均較小，如太陽(yáng)輪齒頂圓直徑約為2.68 mm，行星輪齒頂圓直徑約為2.53 mm，行星銷軸直徑約為1 mm等。齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)方面，根據(jù)設(shè)備加工能力，太陽(yáng)輪、行星輪的齒輪精度等級(jí)選取6級(jí)精度，內(nèi)齒輪的齒輪精度等級(jí)選取7級(jí)精度。為了控制減速器的空程，需要選擇合適的齒側(cè)間隙的側(cè)隙檔，按照DIN58405，每個(gè)齒輪精度等級(jí)的側(cè)隙檔有6種，如6級(jí)精度有DIN58405 6c，DIN58405 6d，DIN58405 6e，DIN58405 6f，DIN58405 6g和DIN58405 6h，6c側(cè)隙檔的側(cè)隙最大，6h側(cè)隙檔的側(cè)隙最小。以φ8 mm的行星減速器的太陽(yáng)輪和行星輪的嚙合情況作為參考，如圖2所示，圖2(a)中的太陽(yáng)輪和行星輪均選用6c側(cè)隙檔，圖2(b)中的太陽(yáng)輪和行星輪均選用6h側(cè)隙檔。

(a) 6c側(cè)隙檔

(b) 6h側(cè)隙檔

選取側(cè)隙檔時(shí)，需要根據(jù)齒輪的齒輪參數(shù)進(jìn)行選擇。齒輪在進(jìn)行嚙合時(shí)，需要留有足夠的側(cè)隙，若側(cè)隙太小，不利于潤(rùn)滑油膜的形成，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致齒輪卡死。以KISSsoft齒輪計(jì)算軟件進(jìn)行校核計(jì)算得出，太陽(yáng)輪和行星輪均選取6e側(cè)隙檔，內(nèi)齒輪選取7g側(cè)隙檔，可以保證齒輪嚙合留有足夠的齒輪側(cè)隙，同時(shí)齒輪側(cè)隙也較小。

2.2 行星輪和行星銷軸之間的配合間隙控制

該減速器的齒輪中心距為2.32 mm，行星輪和行星銷軸之間的配合間隙對(duì)減速器空程影響較大。

一般來(lái)說(shuō)，行星銷軸可以用定制的圓柱銷加工而成，外圓尺寸公差可以控制到很小，專業(yè)圓柱銷廠家可以將公差控制到IT5級(jí)或以上精度。對(duì)于直徑在1 mm左右的孔，加工存在不小的難度。為了控制行星輪內(nèi)孔和行星銷軸之間的配合間隙，需要將小孔的盡寸精度和形位精度均設(shè)定在IT6級(jí)或以上精度，通常的加工方法難以保證。

行星輪的內(nèi)孔采用粗鉆，線切割基孔，旋擠，最終精確孔的加工方法，通過(guò)定制的旋擠刀，對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行旋擠加工，可以較好地保證行星輪內(nèi)孔尺寸的一致性。通過(guò)對(duì)行星輪內(nèi)孔和行星銷軸外徑尺寸公差的控制，將兩者之間的配合間隙控制在直徑方向上小于0.01 mm，盡量減小配合間隙對(duì)空程的影響。

2.3 齒輪分級(jí)裝配

太陽(yáng)輪和行星輪在滾齒加工時(shí)，會(huì)存在公差的差異。在進(jìn)行減速器裝配時(shí)，首先對(duì)加工完成的太陽(yáng)輪和行星輪進(jìn)行公差標(biāo)定，通過(guò)測(cè)量公法線尺寸，并按公法線公差大小進(jìn)行分類放置，分為公法線長(zhǎng)度偏上差(即小齒側(cè)間隙公差)和公法線長(zhǎng)度偏下差(即大齒側(cè)間隙公差)，再在太陽(yáng)輪和行星輪之間進(jìn)行齒側(cè)間隙配對(duì)裝配，即太陽(yáng)輪小齒側(cè)間隙公差與行星輪大齒側(cè)間隙公差裝配，太陽(yáng)輪大齒側(cè)間隙公差與行星輪小齒側(cè)間隙公差裝配。這樣，可以進(jìn)一步減小減速器的齒側(cè)對(duì)空程的影響，提高減速器的空程精度。

內(nèi)齒輪尺寸小，使用三坐標(biāo)投影儀，對(duì)內(nèi)齒輪的尺寸公差進(jìn)行標(biāo)定，將行星輪小齒側(cè)間隙公差與內(nèi)齒輪大齒側(cè)間隙公差裝配，而行星輪大齒側(cè)間隙公差與內(nèi)齒輪小齒側(cè)間隙公差裝配，也能進(jìn)一步提高減速器空程精度。

此外，需要保證減速器的潤(rùn)滑，減緩零件的磨損，若潤(rùn)滑不充分，齒輪和行星輪內(nèi)孔磨損后，減速器的空程也會(huì)增大。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文分析了微小型行星減速器空程產(chǎn)生的主要原因。對(duì)微小型行星減速器的空程影響較大的齒輪側(cè)隙，以及行星輪內(nèi)孔與行星銷軸之間的配合間隙兩個(gè)因素進(jìn)行了控制，并且提出了在裝配時(shí)進(jìn)行分級(jí)裝配的措施，對(duì)控制微小型行星減速器的空程提供參考。