CN112032260A - 一种同向输出结构的装配及相位调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及双螺杆挤出机齿轮箱技术领域，公开了一种同向输出结构的装配及相位调整方法，包括箱体、第一输出轴系、中间轴系和第二输出轴系，所述的方法包括：S1，测量各轴系中的传动零件之间的角度误差；S2，将各轴系及传动零件按照设计位置装配于箱体上；S3，计算出实际相位偏差；S4，计算出需要调整旋转的齿位数和轴向移动量；S5，按照S4中的计算结果进行调整。按照本发明的方法来调整输出相位不需要对现有的齿轮箱内部结构进行改造，而且确保了齿轮副的扭矩传递能力，另外按照精确测量和计算得出的结果进行调整即可，不需要反复拆卸再装配，可以大大降低调整难度，缩短装配调整时间，大大节省人力物力。

Description

一种同向输出结构的装配及相位调整方法
技术领域
本发明涉及双螺杆挤出机齿轮箱技术领域，更具体地是涉及一种同向输出结构的装配及相位调整方法。
背景技术
双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机基础之上发展起来的，具有良好的加料性、混炼塑化性、排气性、挤出稳定性等特点，因此被广泛应用于挤出制品的成型加工。从双螺杆的旋转方向来看，双螺杆挤出机包括同向双螺杆挤出机和异向双螺杆挤出机。其中，同向双螺杆挤出机也称为啮合型同向旋转平行双螺杆挤出机，具有输送效率高、分散混合能力强、自洁性能好、物料在机内停留时间分布均匀、适应性良好等优点，被广泛应用于不同塑料之间的共混改性、塑料与橡胶之间的共混改性、各种添加剂与塑料共混改性等，是聚合物改性连续混合设备的首选。
同向双螺杆挤出机的核心是通过两根平行设置的螺杆进行主要的混料工作，这两根螺杆一般通过电机来驱动，电机和这两根螺杆之间通常利用齿轮箱实现动力传输和扭矩分配等。同向双螺杆挤出机的齿轮箱设置有两根输出轴，这两根输出轴用于和前述的两根螺杆连接，所以这两根输出轴的旋转速度和旋转方向必须相同。而且同向双螺杆挤出机中的两根螺杆需要严格的同相位要求，同向双螺杆挤出机的齿轮箱的两根输出轴通常采用花键结构和两根螺杆连接，所以要求齿轮箱的两根输出轴的输出相位必须相同。现有技术通常是采用尝试法进行装配，即在装配时不断调整齿轮之间相互啮合的齿位，需要对各齿轮轴系或齿轮等进行反复拆卸再装配，费时费力，而且有时即使花费一两天时间也无法调整到同相位的位置。
为了使齿轮箱输出轴的同相位调整更加简单，现有技术中的一些技术方案通过改变齿轮箱的内部结构来实现。例如名称为双螺杆挤出机输出轴花键同相位调整装置（申请号：201120501565.X）、名称为平行双螺杆挤出机用齿轮箱（申请号：201420274149.4）、名称为双螺杆挤出机输出轴花键同相位调整装置（申请号：201821243552.5）的中国实用新型专利等。这些专利中的技术方案或者是通过设置可调齿轮，并通过涨紧套或螺母来锁紧可调齿轮，或者是将两根输出轴之间的惰轮轴改成花键连接的两根花键轴，从而提高齿轮箱同相位调整的便捷性。但是这些结构中增加了更多的连接或配合关系，使齿轮箱的内部结构更加复杂，工艺成本更高，另外这些结构容易降低扭矩传递能力，通常不适合用于高速设备中。而且即使这些结构在一定程度上提高了齿轮箱同相位调整的便捷性，但是调整后的同相位精度也不是很理想。
另外，实际齿轮传动中一对啮合的齿轮之间必然存在齿侧间隙，现有技术中的结构基本无法降低或消除齿侧间隙带来的相位偏差。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中的不足，提供了一种同向输出结构的装配及相位调整方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的。
一种同向输出结构的装配及相位调整方法，包括箱体、第一输出轴系、中间轴系和第二输出轴系，第一输出轴系包括转动连接在箱体上的第一输出轴、固定在第一输出轴上的齿轮A，中间轴系包括转动连接在箱体上的惰轮轴、固定在惰轮轴上的齿轮B和齿轮C，第二输出轴系包括转动连接在箱体上的第二输出轴、固定在第二输出轴上的齿轮D，齿轮A和齿轮B外啮合，齿轮C和齿轮D为相互外啮合的斜齿轮，扭矩传递方向为第一输出轴系传递给中间轴系，中间轴系再传递给第二输出轴系，第一输出轴和第二输出轴的轴心平行且输出方向相同，输出转速也相同，第一输出轴的输出端设有外花键E，第二输出轴的输出端设有外花键F，外花键E和外花键F形状相同，第一输出轴的外花键E的端面和第二输出轴的外花键F的端面的设计位置处于同一平面，外花键E和外花键F的设计位置为同相位，齿轮A的齿数记为ZA，齿轮B的齿数记为ZB，齿轮C的齿数记为ZC，齿轮D的齿数记为ZD，外花键F的齿数记为ZF，ZD和ZF不相等，所述的方法包括：
确定上述所有齿轮、外花键和轴的旋转方向为顺时针或逆时针的参考方向一致，方法中与旋转方向相关的参数规定顺时针为正值，或者规定逆时针为正值；
步骤S1，测量装配好的第一输出轴系中的外花键E和齿轮A的角度误差，以外花键E为基准该角度误差记为φA；测量装配好的中间轴系中的齿轮B和齿轮C的角度误差，以齿轮B为基准该角度误差记为φC；测量装配好的第二输出轴系中的齿轮D和外花键F的角度误差，以齿轮D为基准该角度误差记为φF；
步骤S2，上述各轴系装配于箱体上，其中外花键E和外花键F按照设计位置装配，并使第一输出轴的外花键E的端面和第二输出轴的外花键F的端面处于同一平面；
步骤S3，计算由于外花键E和齿轮A的角度误差φA导致齿轮B产生的角度偏差并记为θB，θB=-φA*（ZA/ZB）；计算齿轮C的总角度偏差并记为θC，θC=θB+φC；计算由于齿轮C的总角度偏差θC导致齿轮D产生的角度偏差并记为θD，θD=-θC*（ZC/ZD）；计算外花键F的总角度偏差并记为θF，θF=θD+φF；外花键F需要调整旋转的方向和外花键F的总角度偏差的方向相反，且外花键F需要调整旋转的角度记为γ调，则γ调=-θF，计算齿轮D每旋转一个齿位导致外花键F产生的相位偏移并记为ΔDF，ΔDF=360/ZD-360/ZF；
步骤S4，用γ调除以ΔDF得出的整数商为齿轮D需要调整旋转的齿位数并记为n，得出的余数为剩余调整旋转角度并记为γ余，且保持γ余和γ调正负相同，计算γ余的绝对值所对应的齿轮D的导程段长度即为第二输出轴的轴向移动量并记为L余，齿轮D轴向移动时必然会产生旋转，这个旋转方向和剩余调整旋转角度γ余所对应的旋转方向相同；
步骤S5，保持外花键E的相位位置不变，将齿轮D调整旋转n个齿位，然后按照轴向移动量L余来轴向移动第二输出轴，且轴向移动第二输出轴时保证齿轮D的旋转方向和剩余调整旋转角度γ余所对应的旋转方向相同。
本方案中的箱体中通常还包括其它轴系和齿轮等，例如输入轴及其上的齿轮，但是实现本方案的目的涉及的是第一输出轴系、中间轴系和第二输出轴系中的转轴、齿轮和花键等结构，所以权利要求中对于其它轴系的结构等并未记载，本领域技术人员可以参考现有技术进行设计实现。
本方法中确定所有齿轮、外花键、轴的旋转方向为顺时针或逆时针的参考方向一致，例如可以将第一输出轴的轴心从外花键E到齿轮A的方向作为参考方向，在此参考方向下，如果外花键E的旋转方向为顺时针，则齿轮A的旋转方向为顺时针，齿轮B和齿轮C的旋转方向为逆时针，齿轮D和外花键F的旋转方向为顺时针。
本方法中与旋转方向相关的参数规定顺时针为正值，或者规定逆时针为正值。例如与旋转方向相关的参数规定逆时针为正值，则顺时针为负值，在此规定下，测量装配好的第一输出轴系中的外花键E和齿轮A的角度误差，以外花键E为基准，即假设外花键E固定，齿轮A相对于外花键E的误差是逆时针0.35度，则φA=0.35度，若齿轮A相对于外花键E的误差是顺时针0.35度，则φA=-0.35度；测量装配好的中间轴系中的齿轮B和齿轮C的角度误差，以齿轮B为基准，即假设齿轮B固定，齿轮C相对于齿轮B的误差是逆时针0.2度，则φC=0.2度，若齿轮C相对于齿轮B的误差是顺时针0.2度，则φC=-0.2度；测量装配好的第二输出轴系中的齿轮D和外花键F的角度误差，以齿轮D为基准，即假设齿轮D固定，外花键F相对于齿轮D的误差是逆时针0.15度，则φF=0.15度，若外花键F相对于齿轮D的误差是顺时针0.15度，则φF=-0.15度；同理，若计算出的由于角度误差φA导致齿轮B产生的角度偏差θB=0.18，说明齿轮B的角度偏差为逆时针，若计算出的由于角度误差φA导致齿轮B产生的角度偏差θB=-0.18，说明齿轮B的角度偏差为顺时针，同理其它与旋转方向相关的参数均遵循此规定，此处不一一列举。
本方法的步骤S1中装配好的第一输出轴系、中间轴系和第二输出轴系中的齿轮之间、齿轮和外花键之间的角度误差可以采用三坐标测量仪进行测量。
本方法的步骤S2中要求外花键E和外花键F按照设计位置装配，而外花键E和外花键F的设计位置为同相位，但是实际上由于各种加工装配误差导致外花键E和外花键F存在相位偏差，所以这里的外花键E和外花键F按照设计同相位装配是允许存在相位偏差的，判断是否按照设计同相位装配，可以参考其它结构，例如齿轮和轴连接固定时通常采用的键连接结构，可以使第一输出轴、惰轮轴和第二输出轴上的键槽位置都按照设计的对应位置进行装配，或者在各齿轮的齿廓上做标记，然后按照设计的啮合位置数齿位数进行装配。
本方法中计算得出的外花键F的总角度偏差θF即为外花键E和外花键F的实际相位偏差。本方法调整外花键E和外花键F至同相位的位置是通过调整旋转齿轮D和轴向移动第二输出轴来实现，轴向移动第二输出轴后必然导致第一输出轴的外花键E的端面和第二输出轴的外花键F的端面有一个轴向错位，但是这个轴向错位量比较小，连接螺杆时在外花键E的端面和螺杆的端面之间，或者在外花键F的端面和螺杆的端面之间增加与轴向移动量L余同厚度的间隙片来补偿。外花键E和外花键F之间的相位偏差一般是由于加工装配误差导致的，按照本方法调整同相位时齿轮D的轴向移动量基本很小，所以齿轮D和齿轮C之间的啮合接触面积变化也很小，对齿轮间的啮合效果和齿轮副的扭矩传递能力影响都很小。更主要的是按照本方法来调整同相位不需要对现有的齿轮箱内部结构进行改造，不需要增加更多的连接或配合关系，不会提高材料和工艺成本，同时确保齿轮副的扭矩传递能力，低速和高速挤出机都能适用，另外由于是经过精确测量和计算得出的结果，按照得出的结果进行调整即可，所以不需要对各齿轮轴系或齿轮等进行反复拆卸再装配，可以降低调整难度，缩短装配调整时间，大大节省人力物力。
作为优化的方法，上述的步骤S2之后包括步骤S21，测量齿轮A和齿轮B之间的圆周侧隙并记为jAB，基于运转状态且以齿轮A为基准抵消齿轮B的齿廓单面圆周侧隙时齿轮B需要旋转的侧隙角度记为μB，则μB=+/-（jAB/dpB）*（180/π）；测量齿轮C和齿轮D之间的圆周侧隙并记为jCD，基于运转状态且以齿轮C为基准抵消齿轮C的齿廓单面圆周侧隙时齿轮D需要旋转的侧隙角度记为μD，则μD=+/-（jCD/dpD）*（180/π）；其中dpB为齿轮B的节圆直径，dpD为齿轮D的节圆直径，侧隙角度μB和侧隙角度μD的正负按照权利要求1中所述的方法确定；
上述的步骤S3为：计算由于外花键E和齿轮A的角度误差φA导致齿轮B产生的角度偏差并记为θB，θB=-φA*（ZA/ZB）；计算齿轮C的总角度偏差并记为θC，θC=θB+μB+φC；计算由于齿轮C的总角度偏差θC导致齿轮D产生的角度偏差并记为θD，θD=-θC*（ZC/ZD）；计算外花键F的总角度偏差并记为θF，θF=θD+μD+φF；外花键F需要调整旋转的方向和外花键F的总角度偏差的方向相反，且外花键F需要调整旋转的角度记为γ调，则γ调=-θF，计算齿轮D每旋转一个齿位导致外花键F产生的相位偏移并记为ΔDF，ΔDF=360/ZD-360/ZF。
如果不预先算入齿侧间隙，那么经过同相位调整后在静止状态下外花键E和外花键F能够处于同相位状态，但是设备运转后，外花键E和外花键F就会存在一定的相位偏差。优化后的方法将齿侧间隙预先考虑进去，也就是说是基于运转状态来进行调整，这样确保运转状态下输出的同相位更加精确。实际运转中相互啮合的齿面之间是存在油膜的，虽然油膜有一定的厚度，但是油膜的厚度非常小，对于相位的影响非常小，可以忽略不计。
本发明与现有技术相比主要具有如下有益效果：按照本发明的方法来调整同相位不需要对现有的齿轮箱内部结构进行改造，不需要增加更多的连接或配合关系，不会提高材料和工艺成本，确保齿轮副的扭矩传递能力，低速和高速挤出机都能适用，另外由于是经过精确测量和计算得出的结果，按照得出的结果进行调整即可，所以不需要对各齿轮轴系或齿轮等进行反复拆卸再装配，大大降低调整难度，缩短装配调整时间，大大节省人力物力。
附图说明
图1为本发明实施例一中的齿轮箱的内部结构示意图。
图2为本发明实施例一中的两根输出轴和惰轮轴处的齿轮及外花键在设计的无角度误差状态下的同相位位置示意图。
图3为本发明实施例一中的斜齿轮A和外花键E设计的相对位置示意图。
图4为本发明实施例一中的斜齿轮A和外花键E实际测量的相对位置局部示意图。
图5为本发明实施例一中的斜齿轮B和斜齿轮C设计的相对位置示意图。
图6为本发明实施例一中的斜齿轮B和斜齿轮C实际测量的相对位置局部示意图。
图7为本发明实施例一中的斜齿轮D和外花键F设计的相对位置示意图。
图8为本发明实施例一中的斜齿轮D和外花键F实际测量的相对位置局部示意图。
图9为本发明实施例一中的两根输出轴和惰轮轴处的齿轮及外花键依照设计同相位装配后存在角度误差状态下的位置示意图。
图10为本发明实施例一中的斜齿轮D逆时针旋转一个齿位时外花键F的相位变化示意图。
图11为本发明实施例二中的斜齿轮A和斜齿轮B存在侧隙状态下的局部示意图，也就是图9中P处斜齿轮A和斜齿轮B存在侧隙状态下的局部放大图。
图12为本发明实施例二中的斜齿轮C和斜齿轮D存在侧隙状态下的局部示意图，也就是图9中Q处斜齿轮C和斜齿轮D存在侧隙状态下的局部放大图。
图13为本发明实施例三中的齿轮箱的内部结构示意图。
图14为本发明实施例三中的两根输出轴和惰轮轴处的齿轮及外花键在设计的无角度误差状态下的同相位位置示意图。
图15为本发明实施例三中的斜齿轮A和外花键E设计的相对位置示意图。
图16为本发明实施例三中的斜齿轮A和外花键E实际测量的相对位置局部示意图。
图17为本发明实施例三中的斜齿轮B和斜齿轮C设计的相对位置示意图。
图18为本发明实施例三中的斜齿轮B和斜齿轮C实际测量的相对位置局部示意图。
图19为本发明实施例三中的斜齿轮D和外花键F设计的相对位置示意图。
图20为本发明实施例三中的斜齿轮D和外花键F实际测量的相对位置局部示意图。
图21为本发明实施例三中的两根输出轴和惰轮轴处的齿轮及外花键依照设计同相位装配后存在角度误差状态下的位置示意图。
图22为本发明实施例三中的斜齿轮A和斜齿轮B存在侧隙状态下的局部示意图，也就是图21中X处斜齿轮A和斜齿轮B存在侧隙状态下的局部放大图。
图23为本发明实施例三中的斜齿轮C和斜齿轮D存在侧隙状态下的局部示意图，也就是图21中Y处斜齿轮C和斜齿轮D存在侧隙状态下的局部放大图。
图24为本发明实施例三中的斜齿轮D逆时针旋转一个齿位时外花键F的相位变化示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
为了更简洁的说明本实施例，附图或说明中某些本领域技术人员公知的、但与本发明的主要内容不相关的零部件会有所省略。另外为便于表述，附图中某些零部件会有所省略、放大或缩小，但并不代表实际产品的尺寸或全部结构。
实施例一：
如图1所示，是现有技术中的一种双螺杆挤出机的齿轮箱的内部结构示意图，该齿轮箱包括箱体1（图中只示出箱体1的局部，本领域技术人员可以参考现有技术中的齿轮箱进行设计实现）、输入轴系2、二级减速轴系3、第一输出轴系4、中间轴系5和第二输出轴系6。
输入轴系2包括转动连接在箱体1上的输入轴21和固定在输入轴21上的斜齿轮H22。图1中输入轴21的左端外露于箱体1的左侧以用于连接外部电机。二级减速轴系3包括转动连接在箱体1上的二级转轴31和固定在二级转轴31上的斜齿轮K32和斜齿轮M33。第一输出轴系4包括转动连接在箱体1上的长输出轴41和固定在长输出轴41上的斜齿轮N42和斜齿轮A43。中间轴系5包括转动连接在箱体1上的惰轮轴51和固定在惰轮轴51上的斜齿轮B52和右旋斜齿轮C53。第二输出轴系6包括转动连接在箱体1上的短输出轴61和固定在短输出轴61上的左旋斜齿轮D62。其中输入轴21、二级转轴31、长输出轴41、惰轮轴51和短输出轴61的轴心相互平行，斜齿轮H22和斜齿轮K32外啮合，斜齿轮M33和斜齿轮N42外啮合，斜齿轮A43和斜齿轮B52外啮合，斜齿轮C53和斜齿轮D62外啮合。长输出轴41和短输出轴61的输出方向相同，输出转速也相同。长输出轴41的输出端设有一体加工成型的外花键E44，短输出轴61的输出端设有一体加工成型的外花键F63。外花键E44和外花键F63形状相同，如图1所示外花键E44和外花键F63都外露于箱体1的右侧，以用于花键连接双螺杆挤出机的两根螺杆。
该齿轮箱中的扭矩传递方向为输入轴21传递给二级转轴31，二级转轴31传递给长输出轴41，长输出轴41传递给惰轮轴51，惰轮轴51再传递给短输出轴61。再如图1所示，外花键E44的端面和外花键F63的端面的设计位置处于同一平面。如图2所示，外花键E44和外花键F63的相位设计位置为同相位。为了便于理解，图2中将短输出轴61及其上的斜齿轮D62和外花键F63相对斜齿轮B52转了一个角度示出，并未改变实际结构，对本发明的方法没有任何影响。图2中示出的外花键E44和外花键F63的同相位设计位置为：斜齿轮A43的键槽的对称线、斜齿轮A43的一个齿廓的对称线和外花键E44的一个齿廓的对称线重合并处于竖直位置，且斜齿轮A43的键槽、斜齿轮A43的该齿廓和外花键E44的该齿廓均位于外花键E44的轴心的上方；斜齿轮D62的键槽的对称线、斜齿轮D62的一个齿廓的对称线和外花键F63的一个齿廓的对称线重合并处于竖直位置，且斜齿轮D62的键槽、斜齿轮D62的该齿廓和外花键F63的该齿廓均位于外花键F63的轴心的上方。
长输出轴41和惰轮轴51的中心距等于斜齿轮A43的分度圆半径与斜齿轮B52的分度圆半径之和，也就是说斜齿轮A43和斜齿轮B52的中心距为标准中心距。惰轮轴51和短输出轴61的中心距等于斜齿轮C53的分度圆半径与斜齿轮D62的分度圆半径之和，也就是说斜齿轮C53和斜齿轮D62的中心距为标准中心距。
本实施例将齿轮箱中相关的齿轮、外花键及齿轮啮合等相关参数一一列举出来，以为后续计算使用。斜齿轮A43的齿数记为ZA，ZA=29。斜齿轮B52的齿数记为ZB，ZB=55。斜齿轮C53的齿数记为ZC，ZC=55。斜齿轮D62的齿数记为ZD，ZD=29。斜齿轮C53和斜齿轮D62啮合时斜齿轮D62的节圆直径记为dpD，dpD=232mm。斜齿轮D62的螺旋角记为βD，βD=20度。外花键E44的齿数记为ZE，外花键F63的齿数记为ZF，ZE=ZF=28。
本实施例的同向输出结构的装配及相位调整方法包括：
确定所有齿轮、外花键、轴的旋转方向为顺时针或逆时针的参考方向一致，如图1所示，将长输出轴41的轴心从外花键E44到斜齿轮A43的方向作为统一的参考方向，即图1中从右向左作为统一的参考方向。在此参考方向下，输入轴21和斜齿轮H22的旋转方向为顺时针，二级转轴31、斜齿轮K32和斜齿轮M33的旋转方向为为逆时针，长输出轴41、斜齿轮N42、斜齿轮A43和外花键E44的旋转方向为顺时针，惰轮轴51、斜齿轮B52和斜齿轮C53的旋转方向为逆时针，短输出轴61、斜齿轮D62和外花键F63的旋转方向为顺时针。本方法中与旋转方向相关的参数规定逆时针为正值，则顺时针为负值。例如斜齿轮A43相对于外花键E44的角度误差为顺时针方向，则该角度误差为负值。
步骤S1，装配好第一输出轴系4，本实施例的长输出轴41和斜齿轮A43通过平键定位连接。如图3所示，斜齿轮A43和外花键E44的设计位置为键槽的对称线、斜齿轮A43的一个齿廓的对称线和外花键E44的一个齿廓的对称线重合。由于长输出轴41上的键槽和外花键E44的齿廓之间，还有斜齿轮A43的键槽和斜齿轮A43的齿廓之间在加工过程中通常存在一定的加工误差，此外将长输出轴41和斜齿轮A43连接装配过程中通常存在一定的装配误差，这些误差累积到一起，使斜齿轮A43和外花键E44之间存在一个角度误差。本实施例采用三坐标测量仪测得斜齿轮A43和外花键E44的角度误差值为1度。如图4所示，以外花键E44为基准该角度误差记为φA，即假设固定外花键E44（图4中外花键E44的局部画出一系列斜线表示假设固定外花键E44），斜齿轮A43相对于外花键E44的角度误差为顺时针1度，则φA=-1度。
装配好中间轴系5，本实施例的斜齿轮B52、斜齿轮C53都和惰轮轴51通过平键定位连接。如图5所示，斜齿轮B52和斜齿轮C53的设计位置为键槽的对称线、斜齿轮B52的一个齿廓的对称线和斜齿轮C53的一个齿廓的对称线重合并处于竖直位置，且键槽、斜齿轮B52的该齿廓和斜齿轮C53的该齿廓均位于惰轮轴51的轴心的上方。由于加工和连接装配过程中存在一定的误差，这些误差累积到一起，使斜齿轮B52和斜齿轮C53之间存在一个角度误差。本实施例采用三坐标测量仪测得斜齿轮B52和斜齿轮C53的角度误差值为0.9度。如图6所示，以斜齿轮B52为基准该角度误差记为φC，即假设固定斜齿轮B52（图6中斜齿轮B52的局部画出一系列斜线表示假设固定斜齿轮B52），斜齿轮C53相对于斜齿轮B52的角度误差为逆时针0.9度，则φC=0.9度。
装配好第二输出轴系6，本实施例的短输出轴61和斜齿轮D62通过平键定位连接。如图7所示，斜齿轮D62和外花键F63的设计位置为键槽的对称线、斜齿轮D62的一个齿廓的对称线和外花键F63的一个齿廓的对称线重合。由于加工和连接装配过程中产生的误差使斜齿轮D62和外花键F63之间存在一个角度误差。本实施例采用三坐标测量仪测得斜齿轮D62和外花键F63的角度误差值为1.5度。如图8所示，以斜齿轮D62为基准该角度误差记为φF，即假设固定斜齿轮D62（图8中斜齿轮D62的局部画出一系列斜线表示假设固定斜齿轮D62），外花键F63相对于斜齿轮D62的误差为顺时针1.5度，则φF=-1.5度。
步骤S2，将上述各轴系，包括测量完角度误差的各个轴系都装配于箱体1上。其中外花键E44和外花键F63按照设计同相位位置装配，并且使长输出轴41的外花键E44的端面和短输出轴61的外花键F63的端面处于同一平面。
因为加工装配时会产生角度误差，这些角度误差通常导致外花键E44和外花键F63产生相位偏差，但是由上一步骤测量结果可知这些角度误差都比较小，所以如图9所示，只要以键槽作为参照就可以按照设计同相位位置进行装配。
步骤S3，计算由于外花键E44和斜齿轮A43的角度误差φA导致斜齿轮B52产生的角度偏差并记为θB，同时斜齿轮C53也随着斜齿轮B52产生同样大小的角度偏差。相互外啮合的齿轮a和齿轮b的传动比i=ωa/ωb=Zb/Za，而ωa=Δθa/Δta，ωb=Δθb/Δtb，其中ωa为齿轮a的角速度，ωb为齿轮b的角速度，Za为齿轮a的齿数，Zb为齿轮b的齿数，Δθa为齿轮a在Δta时间内转动的角度，Δθb为齿轮b在Δtb时间内转动的角度。对于相互外啮合的齿轮a和齿轮b在运转时转动的时间是相同的，即Δta=Δtb，由此推导出ωa/ωb=（Δθa/Δta）/（Δθb/Δtb）=Δθa/Δθb=Zb/Za。对于本实施例来讲，斜齿轮A43相对于外花键E44的角度误差φA可以看做将外花键E44固定然后使斜齿轮A43绕着轴心旋转了一个角度φA，斜齿轮A43转动角度φA的同时带动斜齿轮B52转动了一个角度θB，所以可以用φA代替推导出的公式中的Δθa，用θB代替推导出的公式中的Δθb，另外ZA代替推导出的公式中的Za，ZB代替推导出的公式中的Zb，此外，本实施例中与旋转方向相关的参数规定了正负，又由于斜齿轮A43和斜齿轮B52的旋转方向相反，所以得出-φA/θB=ZB/ZA，也就是说-φAZA=θBZB，由此得出θB=-φAZA/ZB=-（-1）*29/55=0.5273度。对于相互啮合的两个齿轮来讲，它们的齿数是不变的，传动比也是不变的，所以前述推导出的公式θB=-φAZA/ZB既适用于标准齿轮，也适用于带变位系数的变位齿轮，既适用于标准安装的齿轮，也适用于非标准安装的齿轮。
计算斜齿轮C53的总角度偏差并记为θC，θC=θB+φC=0.5273+0.9=1.4273度。此公式可以这样理解：假设保持外花键E44不动，斜齿轮A43旋转了一个角度φA，角度φA导致斜齿轮B52和斜齿轮C53一同旋转了一个角度θB，然后保持斜齿轮B52不动，外花键E44也保持不动，斜齿轮C53旋转了一个角度φC，那么斜齿轮C53的总角度偏差θC=θB+φC。外花键E44始终保持不动，斜齿轮C53的总角度偏差θC也就是斜齿轮C53相对于外花键E44的角度偏差。
计算由于斜齿轮C53的总角度偏差θC导致斜齿轮D62产生的角度偏差并记为θD，同时外花键F63也随着斜齿轮D62产生同样大小的角度偏差，由前述推导过程可知θD=-θCZC/ZD=-1.4273*55/29=-2.7069度。
计算外花键F63的总角度偏差并记为θF，θF=θD+φF=（-2.7069）+（-1.5）=-4.2069度。如图9所示，按照前述的理解过程，假设外花键E44始终保持不动，斜齿轮C53旋转了一个角度θC，角度θC导致斜齿轮D62和外花键F63一同旋转了一个角度θD，然后保持斜齿轮D62不动，外花键F63旋转了一个角度φF，那么外花键F63的总角度偏差θF=θD+φF。外花键E44始终保持不动，外花键F63的总角度偏差θF就是外花键F63相对于外花键E44的角度偏差，即外花键F63的总角度偏差θF为外花键E44和外花键F63的实际相位偏差，也就是说由于加工装配等误差导致本实施例中的外花键F63相对于外花键E44顺时针偏差4.2069度。
外花键F63需要调整旋转的方向和外花键F63的总角度偏差的方向相反。外花键F63需要调整旋转的角度记为γ调，则γ调=-θF=4.2069度。
计算斜齿轮D62每旋转一个齿位导致外花键F63产生的相位偏移并记为ΔDF，ΔDF=360/ZD-360/ZF=360/29-360/28=-0.4433度。本发明中相位偏移ΔDF的计算结果是正数还是负数是由短输出轴上的斜齿轮D和外花键F自身结构决定的，斜齿轮D和外花键F的齿数确定了，相位偏移ΔDF是正数还是负数也就唯一确定了，相位偏移ΔDF是正数还是负数不是由斜齿轮D和外花键F的旋转方向决定，相位偏移ΔDF是正数还是负数代表的含义是外花键F产生的相位偏移的方向和斜齿轮D旋转齿位的方向相同或者相反。所以虽然相位偏移ΔDF是一个角度值，但是作为例外，相位偏移ΔDF是正数还是负数由结构决定。本实施例的相位偏移ΔDF是一个负数，说明每逆时针调整旋转斜齿轮D62一个齿位时，外花键F63的相位顺时针偏移0.4433度；相反地，每顺时针调整旋转斜齿轮D62一个齿位时，外花键F63的相位逆时针偏移0.4433度。另外，因为调整旋转斜齿轮D62时外花键F63是相对于自身产生相位偏移，所以即使斜齿轮D62和外花键F63由于加工等原因存在角度误差，每逆时针调整旋转斜齿轮D62一个齿位时，外花键F63的相位仍然是顺时针偏移0.4433度，相反地，每顺时针调整旋转斜齿轮D62一个齿位时，外花键F63的相位仍然是逆时针偏移0.4433度。图10中示出的是本实施例中的斜齿轮D62逆时针旋转一个齿位的前后对比图，斜齿轮D62连带外花键F63逆时针旋转一个齿位后外花键F63的相位顺时针偏移0.4433度。
步骤S4，用除法来计算斜齿轮D62需要调整旋转的齿位数，即用γ调除以ΔDF得出的整数商为斜齿轮D62需要调整旋转的齿位数并记为n，得出的余数为剩余调整旋转角度并记为γ余，且保持γ余和γ调正负相同，即γ调/ΔDF=4.2069/（-0.4433）=-9余0.2172，即n=-9，γ余=0.2172度。计算结果n是负数，计算结果n表示斜齿轮D62需要调整旋转的齿位数，是一个与旋转方向相关的参数，同样适用前述的正负值的规定。也就是说需要先顺时针调整旋转斜齿轮D62九个齿位，剩余调整旋转角度γ余则通过轴向移动短输出轴61和斜齿轮D62来调整。由前述的计算相位偏移ΔDF的结论也可以得出，γ调=4.2069度，是一个正数，即需要外花键F63的相位逆时针调整偏移，则需要顺时针调整旋转斜齿轮D62的齿位。
计算γ余的绝对值所对应的斜齿轮D62的导程段长度，该导程段长度即为斜齿轮D62的轴向移动量并记为L余。斜齿轮的导程公式为L=π*dp/tanβ，其中L为斜齿轮的导程，dp为斜齿轮的节圆直径，β为斜齿轮的螺旋角。由此可知，斜齿轮D62的导程LD=π*dpD/tanβD=π*232/tan20=2002.4975mm。剩余调整旋转角度γ余的绝对值对应的斜齿轮D62的轴向移动量L余=LD*（∣γ余∣/360）=2002.4975*（∣0.2172∣/360）=1.2082mm。
斜齿轮D62轴向移动时必然会产生旋转，这个旋转方向和剩余调整旋转角度γ余所对应的旋转方向相同。就本实施例而言，剩余调整旋转角度γ余=0.2172度，γ余是一个正数，其对应的旋转方向为逆时针，即轴向移动斜齿轮D62时需要确保斜齿轮D62为逆时针旋转。斜齿轮C53为右旋斜齿轮，斜齿轮D62为左旋斜齿轮，按照图1所示则需要将斜齿轮D62向左轴向移动1.2082mm。也就是说斜齿轮D62的轴向移动方向根据斜齿轮C53与斜齿轮D62的螺旋方向和剩余调整旋转角度γ余所对应的旋转方向决定。
步骤S5，保持外花键E44的相位位置不变，将斜齿轮D62顺时针调整旋转九个齿位，然后将短输出轴61连带斜齿轮D62和外花键F63向左轴向移动1.2082mm。调整后外花键F63相对于外花键E44向左缩回1.2082mm，即外花键F63相对于外花键E44向左轴向错位1.2082mm，在连接双螺杆挤出机的两根螺杆时，可以在外花键F63的端面和螺杆之间增加1.2082mm厚的间隙片，以抵消外花键E44和外花键F63之间的轴向错位量。
假如在上述方法中不调整旋转斜齿轮D62的齿位数，而是直接轴向移动短输出轴61和斜齿轮D62消除外花键E44和外花键F63的实际相位偏差，则外花键F63需要调整旋转的角度γ调的绝对值对应的斜齿轮D62的轴向移动量L调=LD*（∣γ调∣/360）=2002.4975*（∣4.2069∣/360）=23.4009mm。即短输出轴61和斜齿轮D62需要轴向移动23.4009mm，显然此轴向移动量较大，导致斜齿轮C53和斜齿轮D62的啮合接触面减小很多，影响斜齿轮C53和斜齿轮D62之间的啮合效果，也会缩短斜齿轮C53和斜齿轮D62的使用寿命，同时也会降低齿轮副的扭矩传递能力，而且外花键E44的端面和外花键F63的端面轴向错位量很大，无法用间隙片添补。
本实施例通过调整旋转斜齿轮D62和轴向移动短输出轴61来调整外花键E44和外花键F63至同相位的位置，轴向移动短输出轴61后必然导致长输出轴41的外花键E44的端面和短输出轴61的外花键F63的端面有一个轴向错位，但是这个轴向错位量比较小，连接螺杆时在外花键F63的端面和螺杆的端面之间增加和轴向移动量L余同厚度的间隙片来补偿。
本实施例中的外花键E44的端面和外花键F63的端面的设计位置处于同一平面，外花键E44和外花键F63的设计位置为同相位，但是由于加工装配过程中存在一定的误差导致外花键E44和外花键F63之间产生一定的相位偏差。按照本实施例的方法来调整同相位可以使外花键E44的端面和外花键F63的端面的轴向错位量很小。更主要的是按照本实施例的方法来调整同相位不需要对现有的齿轮箱内部结构进行改造，不需要增加更多的连接或配合关系，不会提高材料和工艺成本，而且确保了齿轮副的扭矩传递能力，低速和高速挤出机都能适用，另外由于是经过精确测量和计算得出的结果，按照得出的结果进行调整即可，所以不需要对各轴系或齿轮等进行反复拆卸再装配，大大降低调整难度，缩短装配调整时间，大大节省人力物力。
实施例二：
本实施例仍然以实施例一中的双螺杆挤出机的齿轮箱为例进行说明，且沿用实施例一中的相关角度误差，并补充斜齿轮B52的相关参数，即斜齿轮A43和斜齿轮B52啮合时斜齿轮B52的节圆直径dpB=770mm。
本实施例的同向输出结构的装配及相位调整方法是在实施例一的基础之上考虑到齿轮副在运转状态下通常存在齿侧间隙，这个齿侧间隙可以看作是装配误差，所以在实施例一中的步骤S2之后包括步骤S21：测量斜齿轮A43和斜齿轮B52之间的圆周侧隙并记为jAB，齿轮副的圆周侧隙是一段弧长，所以jAB始终为正数，用百分表测得圆周侧隙jAB=0.55mm。圆周侧隙是在一对相互啮合的齿轮中，固定其中一个齿轮，另一个齿轮所能转过的节圆弧长的最大值。如图11和图12所示，本发明基于运转状态考虑，只需按照圆周侧隙的一半计算，或者说只需考虑齿廓单面圆周侧隙。基于运转状态且以斜齿轮A为基准抵消斜齿轮B的齿廓单面圆周侧隙时斜齿轮B需要旋转的侧隙角度记为μB，同时斜齿轮C也随着斜齿轮B旋转同样大小的角度。弧长公式为L=nπr/180，对应到本发明中该弧长公式为（jAB/2）=μB*π*（dpB/2）/180，由于本发明中与旋转方向相关的参数规定了正负值，但是侧隙角度μB的正负需要根据相对旋转方向确定，所以暂定侧隙角度μB=+/-（jAB/dpB）*（180/π）。按照实施例一中确定正负值的方法来看，如图11所示，基于运转状态且以斜齿轮A43为基准，即斜齿轮A43为顺时针旋转的主动轮，若假设斜齿轮A43固定，要抵消圆周侧隙jAB则需要斜齿轮B52顺时针旋转，即斜齿轮B52需要旋转的侧隙角度μB为负数，则本实施例的侧隙角度μB=-（jAB/dpB）*（180/π）=-（0.55/770）*（180/π）=-0.0409度。
测量斜齿轮C53和斜齿轮D62之间的圆周侧隙并记为jCD，用百分表测得圆周侧隙jCD=0.32mm。基于运转状态且以斜齿轮C为基准抵消斜齿轮D的齿廓单面圆周侧隙时斜齿轮D需要旋转的侧隙角度记为μD，则暂定侧隙角度μD=+/-（jCD/dpD）*（180/π），同时外花键F也随着斜齿轮D旋转同样大小的角度。对于本实施例，按照实施例一中确定正负值的方法来看，如图12所示，基于运转状态且以斜齿轮C53为基准，即斜齿轮C53为逆时针旋转的主动轮，若假设斜齿轮C53固定，要抵消圆周侧隙jCD则需要斜齿轮D62逆时针旋转，即斜齿轮D62需要旋转的侧隙角度μD为正值，则μD=（jCD/dpD）*（180/π）=（0.32/232）*（180/π）=0.079度。
本实施例的步骤S3为：计算由于外花键E44和斜齿轮A43的角度误差φA导致斜齿轮B52产生的角度偏差并记为θB，θB=-φAZA/ZB=-（-1）*29/55=0.5273度，同时斜齿轮C53也随着斜齿轮B52产生同样大小的角度偏差。
计算斜齿轮C53的总角度偏差并记为θC，θC=θB+μB+φC=0.5273+（-0.0409）+0.9=1.3864。此公式可以这样理解：假设保持外花键E44不动，斜齿轮A43旋转了一个角度φA，角度φA导致斜齿轮B52和斜齿轮C53一同旋转了一个角度θB，然后保持斜齿轮A43不动，斜齿轮B52和斜齿轮C53又一同旋转了一个角度μB，然后保持斜齿轮B52不动，外花键E44也保持不动，斜齿轮C53旋转了一个角度φC，那么斜齿轮C53的总角度偏差θC=θB+μB+φC。
计算由于斜齿轮C53的总角度偏差θC导致斜齿轮D62产生的角度偏差并记为θD，同时外花键F63也随着斜齿轮D62产生同样大小的角度偏差，由前述推导过程可知θD=-θCZC/ZD=-1.3864*55/29=-2.6294度。
计算外花键F63的总角度偏差并记为θF，θF=θD+μD+φF=（-2.6294）+0.079+（-1.5）=-4.0504度。按照前述的理解过程，假设外花键E44始终保持不动，斜齿轮C53旋转了一个角度θC，角度θC导致斜齿轮D62和外花键F63一同旋转了一个角度θD，然后保持斜齿轮C53不动，斜齿轮D62和外花键F63又一同旋转了一个角度μD，然后保持斜齿轮D62不动，外花键F63又旋转了一个角度φF，那么外花键F63的总角度偏差θF=θD+μD+φF，外花键F63的总角度偏差θF就是外花键E44和外花键F63的实际相位偏差，也就是说由于加工装配等误差在实际运转过程中导致本实施例中的外花键F63相对于外花键E44顺时针偏差4.0504度。
外花键F63需要调整旋转的方向和外花键F63的总角度偏差的方向相反。外花键F63需要调整旋转的角度记为γ调，则γ调=-θF=4.0504度。
计算斜齿轮D62每旋转一个齿位导致外花键F63产生的相位偏移并记为ΔDF，ΔDF=360/ZD-360/ZF=360/29-360/28=-0.4433度。
步骤S4，用除法来计算斜齿轮D62需要调整旋转的齿位数，即用γ调除以ΔDF得出的整数商为斜齿轮D62需要调整旋转的齿位数并记为n，得出的余数为剩余调整旋转角度并记为γ余，且保持γ余和γ调正负相同，即γ调/ΔDF=4.0504/（-0.4433）=-9余0.0607，即n=-9，γ余=0.0607度，计算结果n是负数，也就是说需要先顺时针调整旋转斜齿轮D62九个齿位，剩余调整旋转角度γ余则通过轴向移动短输出轴61和斜齿轮D62来调整。
计算γ余的绝对值所对应的斜齿轮D62的导程段长度，该导程段长度即为斜齿轮D62的轴向移动量并记为L余。由实施例一中计算可知，斜齿轮D62的导程LD=2002.4975mm。剩余调整旋转角度γ余的绝对值对应的斜齿轮D62的轴向移动量L余=LD*（∣γ余∣/360）=2002.4975*（∣0.0607∣/360）=0.3376mm。
就本实施例而言，斜齿轮D62调整旋转的齿位数n=-9，需要顺时针调整旋转斜齿轮D62九个齿位，外花键F63需要调整的角度4.0504度经过顺时针调整旋转斜齿轮D62九个齿位后的剩余调整旋转角度γ余为0.0607度，该剩余调整旋转角度γ余为正数，其对应的旋转方向为逆时针，即轴向移动斜齿轮D62时需要确保斜齿轮D62为逆时针旋转。斜齿轮C53为右旋斜齿轮，斜齿轮D62为左旋斜齿轮，按照图1所示则需要将斜齿轮D62向左轴向移动0.3376mm。
步骤S5，保持外花键E44的相位位置不变，将斜齿轮D62顺时针调整旋转九个齿位，然后将短输出轴61连带斜齿轮D62和外花键F63按照图1所示向左轴向移动0.3376mm。调整后外花键F63相对于外花键E44向左缩回0.3376mm，即外花键F63相对于外花键E44向左轴向错位0.3376mm，在连接双螺杆挤出机的两根螺杆时，可以在外花键F63的端面和螺杆之间增加0.3376mm厚的间隙片，以抵消外花键E44和外花键F63之间的轴向错位量。
本实施例的同向输出结构的装配及相位调整方法，除了具有实施例一的有益效果之外，还考虑到齿侧间隙，也就是基于运转状态进行调整，这样可以确保外花键E44和外花键F63在运转状态下输出的同相位更加精确。
如果通过本发明的调整方法之后还存在由于其它原因导致的角度很小的相位偏差，还可以通过尝试轴向移动短输出轴及其上的斜齿轮D和外花键F来进行消除，相对现有的直接采用尝试法来调整旋转齿位并轴向移动来说要简单得多，也就是说通过本发明的调整方法调整后至少可以提供一个再调整基础。
实施例三：
如图13所示，是现有技术中的一种双螺杆挤压造粒机齿轮箱的内部局部结构示意图，双螺杆挤压造粒机也是一种双螺杆挤出机，该双螺杆挤压造粒机齿轮箱包括箱体（图中未示出）、输入轴系7、第一输出轴系8、中间轴系9和第二输出轴系10。
输入轴系7包括转动连接在箱体上的输入轴71和固定在输入轴71上的斜齿轮S72。图13中输入轴71的左端外露于箱体的左侧以用于连接外部电机。第一输出轴系8包括转动连接在箱体上的长输出轴81和固定在长输出轴81上的斜齿轮T82和斜齿轮A83。中间轴系9包括转动连接在箱体上的惰轮轴91和固定在惰轮轴91上的斜齿轮B92和左旋斜齿轮C93。第二输出轴系10包括转动连接在箱体上的短输出轴101和固定在短输出轴101上的右旋斜齿轮D102。其中输入轴71、长输出轴81、惰轮轴91和短输出轴101的轴心相互平行，斜齿轮S72和斜齿轮T82外啮合，斜齿轮A83和斜齿轮B92外啮合，斜齿轮C93和斜齿轮D102外啮合。长输出轴81和短输出轴101的输出方向相同，输出转速也相同。长输出轴81的输出端设有一体加工成型的外花键E84，短输出轴101的输出端设有一体加工成型的外花键F103。外花键E84和外花键F103形状相同，如图13所示外花键E84和外花键F103都外露于箱体的右侧，以用于花键连接双螺杆挤压造粒机的两根螺杆。
该齿轮箱中的扭矩传递方向为输入轴71传递给长输出轴81，长输出轴81传递给惰轮轴91，惰轮轴91再传递给短输出轴101。再如图13所示，外花键E84的端面和外花键F103的端面的设计位置处于同一平面。如图14所示，外花键E84和外花键F103的相位设计位置为同相位。为了便于理解，图14中将短输出轴101及其上的斜齿轮D102和外花键F103相对斜齿轮B92转了一个角度示出，但并未改变实际结构，对本发明的方法没有任何影响。图14中示出的外花键E84和外花键F103的同相位设计位置为：斜齿轮A83的键槽的对称线、斜齿轮A83的一个齿廓的对称线和外花键E84的一个齿廓的对称线重合并处于竖直位置，且斜齿轮A83的键槽、斜齿轮A83的该齿廓和外花键E84的该齿廓均位于外花键E84的轴心的上方；斜齿轮D102的两个齿廓之间的对称线和外花键F103的一个齿廓的对称线重合并处于竖直位置，且斜齿轮D102的该两个齿廓和外花键F103的该齿廓均位于外花键F103的轴心的上方。长输出轴81和惰轮轴91的中心距等于斜齿轮A83的分度圆半径与斜齿轮B92的分度圆半径之和，也就是说斜齿轮A83和斜齿轮B92的中心距为标准中心距。惰轮轴91和短输出轴101的中心距等于斜齿轮C93的分度圆半径与斜齿轮D102的分度圆半径之和，也就是说斜齿轮C93和斜齿轮D102的中心距为标准中心距。
本实施例将齿轮箱中相关的齿轮、外花键及齿轮啮合等相关参数一一列举出来，以为后续计算使用。斜齿轮A83的齿数记为ZA，斜齿轮D102的齿数记为ZD，ZA=ZD=24。斜齿轮B92的齿数记为ZB，斜齿轮C93的齿数记为ZC，ZB=ZC=52。外花键E84的齿数记为ZE，外花键F103的齿数记为ZF，ZE=ZF=25。斜齿轮A83和斜齿轮B92啮合时斜齿轮B92的节圆直径记为dpB，dpB=416mm。斜齿轮C93和斜齿轮D102啮合时斜齿轮D102的节圆直径记为dpD，dpD=120mm。斜齿轮D102的螺旋角记为βD，βD=9度。
本实施例的同向输出结构的装配及相位调整方法包括：
确定所有齿轮、外花键、轴的旋转方向为顺时针或逆时针的参考方向一致，如图13所示，将长输出轴81的轴心从外花键E84到斜齿轮A83的方向作为统一的参考方向，即图13中从右向左作为统一的参考方向。在此参考方向下，输入轴71和斜齿轮S72的旋转方向为顺时针，长输出轴81、斜齿轮T82、斜齿轮A83和外花键E84的旋转方向为逆时针，惰轮轴91、斜齿轮B92和斜齿轮C93的旋转方向为顺时针，短输出轴101、斜齿轮D102和外花键F103的旋转方向为逆时针。本方法中与旋转方向相关的参数规定逆时针为正值，则顺时针为负值。例如斜齿轮A83相对于外花键E84的角度误差为顺时针方向，则该角度误差为负值。
步骤S1，装配好第一输出轴系8，本实施例的长输出轴81和斜齿轮A83通过平键定位连接。如图15所示，斜齿轮A83和外花键E84的设计位置为键槽的对称线、斜齿轮A83的一个齿廓的对称线和外花键E84的一个齿廓的对称线重合。由于长输出轴81上的键槽和外花键E84的齿廓之间，还有斜齿轮A83的键槽和斜齿轮A83的齿廓之间在加工过程中通常存在一定的加工误差，此外将长输出轴81和斜齿轮A83连接装配过程中通常存在一定的装配误差，这些误差累积到一起，使斜齿轮A83和外花键E84之间存在一个角度误差。本实施例采用三坐标测量仪测得斜齿轮A83和外花键E84的角度误差值为0.48度。如图16所示，以外花键E84为基准该角度误差记为φA，即假设固定外花键E84（图16中外花键E84的局部画出一系列斜线表示假设固定外花键E84），斜齿轮A83相对于外花键E84的角度误差为逆时针0.48度，则φA=0.48度。
装配好中间轴系9，本实施例的斜齿轮B92、斜齿轮C93都和惰轮轴91通过平键定位连接。如图17所示，斜齿轮B92和斜齿轮C93的设计位置为键槽的对称线、斜齿轮B92的两个齿廓之间的对称线和斜齿轮C93的一个齿廓的对称线重合并处于竖直位置，且键槽、斜齿轮B92的该两个齿廓和斜齿轮C93的该齿廓均位于惰轮轴91的轴心的上方。由于加工和连接装配过程中存在一定的误差，这些误差累积到一起，使斜齿轮B92和斜齿轮C93之间存在一个角度误差。本实施例采用三坐标测量仪测得斜齿轮B92和斜齿轮C93的角度误差值为0.1度。如图18所示，以斜齿轮B92为基准该角度误差记为φC，即假设固定斜齿轮B92（图18中斜齿轮B92的局部画出一系列斜线表示假设固定斜齿轮B92），斜齿轮C93相对于斜齿轮B92的角度误差为顺时针0.1度，则φC=-0.1度。
装配好第二输出轴系10，本实施例的短输出轴101和斜齿轮D102为一体加工成型。如图19所示，斜齿轮D102和外花键F103的设计位置为斜齿轮D102的两个齿廓之间的对称线和外花键F103的一个齿廓的对称线重合。由于加工过程中产生的误差使斜齿轮D102和外花键F103之间存在一个角度误差。本实施例采用三坐标测量仪测得斜齿轮D102和外花键F103的角度误差值为0.31度。如图20所示，以斜齿轮D102为基准该角度误差记为φF，即假设固定斜齿轮D102（图20中斜齿轮D102的局部画出一系列斜线表示假设固定斜齿轮D102），外花键F103相对于斜齿轮D102的误差为逆时针0.31度，则φF=0.31度。
本实施例中各轴和齿轮的轴向加工装配误差相对角度误差来说较容易控制，而且轴向加工装配误差都很小。确保各轴和齿轮及其上的台阶和止口等的轴向加工误差在公差范围内，那么这些加工误差所导致的相位偏差可以忽略不计。对于轴向装配误差，在装配各独立轴系时可以边装配边测量从而将装配误差降低至允许范围之内，甚至将装配误差消除，因此可以忽略轴向装配误差导致的相位偏差。
步骤S2，将上述各轴系，包括测量完角度误差的各个轴系都装配于箱体上。其中外花键E84和外花键F103按照设计同相位位置装配，并且使外花键E84的端面和外花键F103的端面处于同一平面。
如前所述，加工装配时产生的角度误差通常导致外花键E84和外花键F103产生相位偏差，但是由上一步骤测量结果可知这些角度误差都比较小，所以如图21所示，可以用键槽作为参照将外花键E84按照设计位置进行装配，即前述的外花键E84的那个齿廓的对称线处于竖直位置，而外花键F103所在的短输出轴101上没有键槽，可以在外花键F103的端面上做参考线，例如在外花键F103的端面画出前述的外花键F103的那个齿廓的对称线，当外花键E84和外花键F103按照设计同相位位置装配时，该对称线应当接近竖直位置。在其它实施例中也可以在外花键E84和外花键F103的端面上都做参考线进行对位装配。
步骤S21：测量斜齿轮A83和斜齿轮B92之间的圆周侧隙并记为jAB，用百分表测得圆周侧隙jAB=0.35mm。如图22和图23所示，本发明基于运转状态考虑，只需考虑齿廓单面圆周侧隙。基于运转状态且以斜齿轮A为基准抵消斜齿轮B的齿廓单面圆周侧隙时斜齿轮B需要旋转的侧隙角度记为μB，则暂定侧隙角度μB=+/-（jAB/dpB）*（180/π），同时斜齿轮C也随着斜齿轮B旋转同样大小的角度。对于本实施例，按照前述的确定正负值的方法来看，如图22所示，基于运转状态且以斜齿轮A83为基准，即斜齿轮A83为逆时针旋转的主动轮，若假设斜齿轮A83固定，要抵消圆周侧隙jAB则需要斜齿轮B92逆时针旋转，即斜齿轮B92需要旋转的侧隙角度μB为正值，则本实施例的侧隙角度μB=（jAB/dpB）*（180/π）=（0.35/416）*（180/π）=0.0482度。
测量斜齿轮C93和斜齿轮D102之间的圆周侧隙并记为jCD，用百分表测得圆周侧隙jCD=0.25mm。基于运转状态且以斜齿轮C为基准抵消斜齿轮D的齿廓单面圆周侧隙时斜齿轮D需要旋转的侧隙角度记为μD，则暂定侧隙角度μD=+/-（jCD/dpD）*（180/π），同时外花键F也随着斜齿轮D旋转同样大小的角度。对于本实施例，按照前述的确定正负值的方法来看，如图23所示，基于运转状态且以斜齿轮C93为基准，即斜齿轮C93为顺时针旋转的主动轮，若假设斜齿轮C93固定，要抵消圆周侧隙jCD则需要斜齿轮D102顺时针旋转，即斜齿轮D102需要旋转的侧隙角度μD为负值，则μD=-（jCD/dpD）*（180/π）=-（0.25/120）*（180/π）=-0.1194度。
步骤S3，计算由于外花键E84和斜齿轮A83的角度误差φA导致斜齿轮B92产生的角度偏差并记为θB，θB=-φAZA/ZB=-0.48*24/52=-0.2215度，同时斜齿轮C93也随着斜齿轮B92产生同样大小的角度偏差。
计算斜齿轮C93的总角度偏差并记为θC，θC=θB+μB+φC=-0.2215+0.0482+（-0.1）=-0.2733。此公式可以这样理解：假设保持外花键E84不动，斜齿轮A83旋转了一个角度φA，角度φA导致斜齿轮B92和斜齿轮C93一同旋转了一个角度θB，然后保持斜齿轮A83不动，斜齿轮B92和斜齿轮C93又一同旋转了一个角度μB，然后保持斜齿轮B92不动，外花键E84也保持不动，斜齿轮C93旋转了一个角度φC，那么斜齿轮C93的总角度偏差θC=θB+μB+φC。
计算由于斜齿轮C93的总角度偏差θC导致斜齿轮D102产生的角度偏差并记为θD，θD=-θCZC/ZD=-（-0.2733）*52/24=0.5922度，同时外花键F103也随着斜齿轮D102产生同样大小的角度偏差。
计算外花键F103的总角度偏差并记为θF，θF=θD+μD+φF=0.5922+（-0.1194）+0.31=0.7828度。按照前述的理解过程，假设外花键E84始终保持不动，斜齿轮C93旋转了一个角度θC，角度θC导致斜齿轮D102和外花键F103一同旋转了一个角度θD，然后保持斜齿轮C93不动，斜齿轮D102和外花键F103又一同旋转了一个角度μD，然后保持斜齿轮D102不动，外花键F103又旋转了一个角度φF，那么外花键F103的总角度偏差θF=θD+μD+φF，外花键F103的总角度偏差θF就是外花键E84和外花键F103的实际相位偏差，也就是说由于加工装配等误差在实际运转过程中导致本实施例中的外花键F103相对于外花键E84逆时针偏差0.7828度。
外花键F103需要调整旋转的方向和外花键F103的总角度偏差的方向相反。外花键F103需要调整旋转的角度记为γ调，则γ调=-θF=-0.7828度。
计算斜齿轮D102每旋转一个齿位导致外花键F103产生的相位偏移并记为ΔDF，ΔDF=360/ZD-360/ZF=360/24-360/25=15-14.4=0.6度。该相位偏移ΔDF是一个正数，说明每逆时针调整旋转斜齿轮D102一个齿位时，外花键F103的相位逆时针偏移0.6度；相反地，每顺时针调整旋转斜齿轮D102一个齿位时，外花键F103的相位顺时针偏移0.6度。图24中示出的是本实施例中的斜齿轮D102逆时针旋转一个齿位的前后对比图，斜齿轮D102连带外花键F103逆时针旋转一个齿位后外花键F103的相位逆时针偏移0.6度。
步骤S4，用除法来计算斜齿轮D102需要调整旋转的齿位数，即用γ调除以ΔDF得出的整数商为斜齿轮D102需要调整旋转的齿位数并记为n，得出的余数为剩余调整旋转角度并记为γ余，且保持γ余和γ调正负相同，即γ调/ΔDF=-0.7828/0.6=-1余-0.1828，即n=-1，γ余=-0.1828度，计算结果n是负数，也就是说需要先顺时针调整旋转斜齿轮D102一个齿位，剩余调整旋转角度γ余则通过轴向移动短输出轴101和斜齿轮D102来调整。
计算γ余的绝对值所对应的斜齿轮D102的导程段长度，该导程段长度即为斜齿轮D102的轴向移动量并记为L余。斜齿轮D102的导程LD=π*dpD/tanβD=π*120/tan9=2380.2282。剩余调整旋转角度γ余的绝对值对应的斜齿轮D102的轴向移动量L余=LD*（∣γ余∣/360）=2380.2282*（∣0.1828∣/360）=1.2086mm。
就本实施例而言，斜齿轮D102需要调整旋转的齿位数n=-1，需要顺时针调整旋转斜齿轮D102一个齿位，外花键F103需要调整的角度-0.7828度经过顺时针调整旋转斜齿轮D102一个齿位后的剩余调整旋转角度γ余为-0.1828度，该剩余调整旋转角度γ余为负数，其对应的旋转方向为顺时针，即轴向移动斜齿轮D102时需要确保斜齿轮D102为顺时针旋转。斜齿轮C93为左旋斜齿轮，斜齿轮D102为右旋斜齿轮，按照图13所示则需要将斜齿轮D102向左轴向移动1.2086mm。
步骤S5，保持外花键E84的相位位置不变，将斜齿轮D102顺时针调整旋转一个齿位，然后将短输出轴101连带斜齿轮D102和外花键F103向左轴向移动1.2086mm。调整后外花键F103相对于外花键E84向左缩回1.2086mm，即外花键F103相对于外花键E84向左轴向错位1.2086mm，在连接双螺杆挤压造粒机的两根螺杆时，可以在外花键F103的端面和螺杆之间增加1.2086mm厚的间隙片，以抵消外花键E84和外花键F103之间的轴向错位量。
假如在上述方法中不调整旋转斜齿轮D102的齿位数，而是直接轴向移动短输出轴101和斜齿轮D102消除外花键E84和外花键F103的实际相位偏差，则外花键F103需要调整旋转的角度γ调的绝对值对应的斜齿轮D102的轴向移动量L调=LD*（∣γ调∣/360）=2380.2282*（∣0.7828∣/360）=5.1757mm。即短输出轴101和斜齿轮D102需要轴向移动5.1757mm，显然此轴向移动量较大，导致斜齿轮C93和斜齿轮D102的啮合接触面减小很多，影响斜齿轮C93和斜齿轮D102之间的啮合效果，也会缩短斜齿轮C93和斜齿轮D102的使用寿命，同时也会降低齿轮副的扭矩传递能力，而且外花键E84的端面和外花键F103的端面轴向错位量很大，无法用间隙片添补。
本实施例通过调整旋转斜齿轮D102和轴向移动短输出轴101来调整外花键E84和外花键F103至同相位的位置，轴向移动短输出轴101后必然导致外花键E84的端面和外花键F103的端面有一个轴向错位，但是这个轴向错位量比较小，连接螺杆时在外花键F103的端面和螺杆的端面之间增加和轴向移动量L余同厚度的间隙片来补偿。
本实施例中的外花键E84的端面和外花键F103的端面的设计位置处于同一平面，外花键E84和外花键F103的设计位置为同相位，但是由于加工装配过程中存在一定的误差导致外花键E84和外花键F103之间产生一定的相位偏差。按照本实施例的方法来调整同相位可以使外花键E84的端面和外花键F103的端面的轴向错位量很小。更主要的是按照本实施例的方法来调整同相位不需要对现有的齿轮箱内部结构进行改造，不需要增加更多的连接或配合关系，不会提高材料和工艺成本，而且确保了齿轮副的扭矩传递能力，低速和高速双螺杆挤压造粒机都能适用，另外由于是经过精确测量和计算得出的结果，按照得出的结果进行调整即可，所以不需要对各轴系或齿轮等进行反复拆卸再装配，大大降低调整难度，缩短装配调整时间，大大节省人力物力。此外，本实施例还考虑到齿侧间隙，也就是基于运转状态进行调整，这样可以确保外花键E84和外花键F103在运转状态下输出的同相位更加精确。
以上仅为本发明的三个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用本发明的构思对本发明做出的非实质性修改，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种同向输出结构的装配及相位调整方法，包括箱体、第一输出轴系、中间轴系和第二输出轴系，第一输出轴系包括转动连接在箱体上的第一输出轴、固定在第一输出轴上的齿轮A，中间轴系包括转动连接在箱体上的惰轮轴、固定在惰轮轴上的齿轮B和齿轮C，第二输出轴系包括转动连接在箱体上的第二输出轴、固定在第二输出轴上的齿轮D，齿轮A和齿轮B外啮合，齿轮C和齿轮D为相互外啮合的斜齿轮，扭矩传递方向为第一输出轴系传递给中间轴系，中间轴系再传递给第二输出轴系，第一输出轴和第二输出轴的轴心平行且输出方向相同，输出转速也相同，第一输出轴的输出端设有外花键E，第二输出轴的输出端设有外花键F，外花键E和外花键F形状相同，第一输出轴的外花键E的端面和第二输出轴的外花键F的端面的设计位置处于同一平面，外花键E和外花键F的设计位置为同相位，齿轮A的齿数记为ZA，齿轮B的齿数记为ZB，齿轮C的齿数记为ZC，齿轮D的齿数记为ZD，外花键F的齿数记为ZF，其特征在于，ZD和ZF不相等，所述的方法包括：
确定上述所有齿轮、外花键和轴的旋转方向为顺时针或逆时针的参考方向一致，方法中与旋转方向相关的参数规定顺时针为正值，或者规定逆时针为正值；
步骤S1，测量装配好的第一输出轴系中的外花键E和齿轮A的角度误差，以外花键E为基准该角度误差记为φA；测量装配好的中间轴系中的齿轮B和齿轮C的角度误差，以齿轮B为基准该角度误差记为φC；测量装配好的第二输出轴系中的齿轮D和外花键F的角度误差，以齿轮D为基准该角度误差记为φF；
步骤S2，上述各轴系装配于箱体上，其中外花键E和外花键F按照设计位置装配，并使第一输出轴的外花键E的端面和第二输出轴的外花键F的端面处于同一平面；
步骤S3，计算由于外花键E和齿轮A的角度误差φA导致齿轮B产生的角度偏差并记为θB，θB=-φA*（ZA/ZB）；计算齿轮C的总角度偏差并记为θC，θC=θB+φC；计算由于齿轮C的总角度偏差θC导致齿轮D产生的角度偏差并记为θD，θD=-θC*（ZC/ZD）；计算外花键F的总角度偏差并记为θF，θF=θD+φF；外花键F需要调整旋转的方向和外花键F的总角度偏差的方向相反，且外花键F需要调整旋转的角度记为γ调，则γ调=-θF，计算齿轮D每旋转一个齿位导致外花键F产生的相位偏移并记为ΔDF，ΔDF=360/ZD-360/ZF；
步骤S4，用γ调除以ΔDF得出的整数商为齿轮D需要调整旋转的齿位数并记为n，得出的余数为剩余调整旋转角度并记为γ余，且保持γ余和γ调正负相同，计算γ余的绝对值所对应的齿轮D的导程段长度即为第二输出轴的轴向移动量并记为L余，齿轮D轴向移动时必然会产生旋转，这个旋转方向和剩余调整旋转角度γ余所对应的旋转方向相同；
步骤S5，保持外花键E的相位位置不变，将齿轮D调整旋转n个齿位，然后按照轴向移动量L余来轴向移动第二输出轴，且轴向移动第二输出轴时保证齿轮D的旋转方向和剩余调整旋转角度γ余所对应的旋转方向相同。
2.根据权利要求1所述的同向输出结构的装配及相位调整方法，其特征在于，所述的步骤S2之后包括步骤S21，测量齿轮A和齿轮B之间的圆周侧隙并记为jAB，基于运转状态且以齿轮A为基准抵消齿轮B的齿廓单面圆周侧隙时齿轮B需要旋转的侧隙角度记为μB，则μB=+/-（jAB/dpB）*（180/π）；测量齿轮C和齿轮D之间的圆周侧隙并记为jCD，基于运转状态且以齿轮C为基准抵消齿轮C的齿廓单面圆周侧隙时齿轮D需要旋转的侧隙角度记为μD，则μD=+/-（jCD/dpD）*（180/π）；其中dpB为齿轮B的节圆直径，dpD为齿轮D的节圆直径，侧隙角度μB和侧隙角度μD的正负按照权利要求1中所述的方法确定；
上述的步骤S3为：计算由于外花键E和齿轮A的角度误差φA导致齿轮B产生的角度偏差并记为θB，θB=-φA*（ZA/ZB）；计算齿轮C的总角度偏差并记为θC，θC=θB+μB+φC；计算由于齿轮C的总角度偏差θC导致齿轮D产生的角度偏差并记为θD，θD=-θC*（ZC/ZD）；计算外花键F的总角度偏差并记为θF，θF=θD+μD+φF；外花键F需要调整旋转的方向和外花键F的总角度偏差的方向相反，且外花键F需要调整旋转的角度记为γ调，则γ调=-θF，计算齿轮D每旋转一个齿位导致外花键F产生的相位偏移并记为ΔDF，ΔDF=360/ZD-360/ZF。
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