1某重型載貨汽車后驅動橋從動錐齒輪結構分析
在總質量為70t的重型載貨汽車后驅動橋上，所用從動齒輪中有一種盤形錐齒輪，其加工工序的設置如圖1所示。用戶在工序20的生產中，須按圖2所示的精車削加工尺寸示意，采用配置FANUC等系統的立式數控車床，以工序15精車削后的端面1為基準定位后，精車削頂錐和端面2，保證面錐角67o36＇15＂和分度圓直徑φ432±0.3mm符合要求，精車削內孔2與內錐，使內孔2至φ290.5mm。因為頂錐相對于基準A（φ289.55+0.052 0mm的內孔1）和基準B（平面度公差為0.1mm的端面1）的圓跳動公差0.04mm對后續弧齒銑削很關鍵，所以現場需要設計一套專用測量支架，以便快速檢測該質量項點，并改變先前經三坐標測量機進行測量操作的繁瑣費時窘狀。
圖1盤形從動錐齒輪加工工序的設置
圖2盤形從動錐齒輪精車削加工的尺寸控制示意
2TRIZ參數橋優化設計
由TRIZ理論原理知，基于技術沖突“參數橋”的創新發明求解過程通常包括3個主要步驟，即工程問題標準化（上橋）、查沖突矩陣取得發明原理（過橋）及運用發明原理優化設計（下橋），如圖3所示。
圖3 TRIZ的技術沖突“參數橋”
（1）工程問題標準化。為便于使用阿奇舒勒沖突矩陣解決錐齒輪圓跳動量的簡化設計問題，首先要將前述工程問題用TRIZ理論中2003版的48個通用工程參數（39個工程參數新增了9個）來描述，也就是把一般的領域問題轉化為TRIZ標準問題。要加快質量項點的測量速度，主要是提高生產效率，遂選擇44號工程參數，即“生產率”為待改善的參數。按原操作方案，測量速度加快，勢必會影響技術系統的測量精度，遂選擇48號工程參數，即“測量精度”為惡化的參數。
（2）查沖突矩陣取得發明原理。根據得到的2個工程參數——改善參數44（生產率）和惡化參數48（測量精度），查2003版沖突矩陣表，可得到錐齒輪圓跳動量簡化設計的發明原理有8項：No.1分割，No.28機械系統替代，No.19周期性作用，No.37熱膨脹，No.4不對稱，No.13反向，No.24中介物，No.3局部質量。
以上這8條發明原理當中，由于本案例內機械系統的不可替代性和測量操作的非熱膨脹性，使得28號原理與37號原理的可行性不高，故暫不選用。剩余5條發明原理與待解決的問題較為接近，遂定為解決本案例的優選方案。
（3）運用發明原理優化設計。先前在三坐標測量機上測量圓跳動量時，用戶會將被測錐齒輪運至測量室內后，用紅寶石探針逐一點測并進行軟件計算，方可評測出圓跳動量。為改善生產率，據1號發明原理將測量系統設計為可拆卸結構，據19號發明原理給定測量系統的測量頻次，據4號發明原理設計測量系統為偏置式指示表點測結構，據13號發明原理變固定式繁瑣測量為可移動式簡便測量，據24號發明原理增設一測量支架以安裝指示表，據3號發明原理給定測量支架基于內孔1的定位性。
綜上，確定設計一套專用測量支架，安裝指示表后，基于錐齒輪的內孔1和端面1，在機床側或柔性線的抽檢臺上實施圓跳動量的測量。
3結構設計
所設計的專用測量支架主要由支架本體、定位套、測量桿、緊固桿和支撐桿等零部件組成，其結構示意如圖4所示。專用測量支架上相關零件的圖樣如圖5所示。
圖4專用測量支架結構
1、12.定位套2.支架本體3.蝶形螺母M124.標準型彈簧墊圈φ14mm 5.C級平墊圈φ12mm6.測量桿7.緊固桿8.定位支撐套9.支撐桿10.指示表安裝孔11.內六角圓柱頭螺釘M4×10mm13.熱前盤形從動錐齒輪的內孔1
圖5專用測量支架的零件
4技術要求
所設計的專用測量支架作為一種無刻度的接觸式專用量具，其各部位不僅要耐磨損，還要有長期的穩定性，方可保證檢驗的準確度。據此原則，給定測量支架各部位的選材及熱處理要求。
（1）支架本體材質為20Cr，滲碳淬火處理使表面硬度達55～60HRC，有效硬化層深度為0.8～1.2mm。
（2）定位套、測量桿、緊固桿和支撐桿的材質均為T10A，熱處理使表面硬度達58～62HRC。
（3）量具務必定期檢驗（一般為6個月），以防定位套與定位支承套等超過磨損極限。
5使用方法
（1）將精車削后的被測錐齒輪放置在機床側或柔性線的抽檢臺（固定不動的平板）上，使其頂錐面和端面2向上。
（2）在專用測量支架的安裝孔（圖4中件10）內固定一塊指示表后，將測量支架整體放置于被測齒輪的內孔1中，并使測量支架的定位套貼緊內孔1。
（3）調整測量支架的緊固桿，使指示表的測量頭與被測齒輪的頂錐面接觸并保持垂直，將指針調零（即大指針指導刻度盤的零位）且有1～2圈的壓縮量。
（4）緩慢而均勻地轉動測量支架一周，觀察指示表的指針波動，取最大讀數Mmax與最小讀數Mmin的差值，作為該直徑處的圓跳動誤差，即△i＝Mmax－Mmin。
（5）調整測量支架的測量桿和緊固桿，按上述方法在被測齒輪頂錐面的4個不同直徑處測量（直徑A、B、C和D），取不同直徑上所測跳動量的最大值，作為精車削后齒輪的圓跳動誤差。
（6）根據零件圖樣給定的跳動公差值，判定零件是否合格。
6結語
依據TRIZ理論中技術沖突“參數橋”，優化錐齒輪圓跳動量檢測系統的設計。通過使用這套測量支架，盤形從動錐齒輪上頂錐相對于基準A和基準B的圓跳動量被實時抽檢，后續弧齒的銑削質量得以有效保證。通過調節測量桿和緊固桿以及更換不同尺寸的定位套，可用于其他規格盤形從動錐齒輪的圓跳動量檢測。
作者：劉勝勇
單位：中國重汽集團濟南橋箱有限公司
來源：《金屬加工（冷加工）》雜志
來源：劉勝勇機工機床世界
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