一種曲齒圓錐齒輪及曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種曲齒圓錐齒輪及曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)。曲齒圓錐齒輪的輪齒靠近軸線的那一端為小端，反之則為大端，所述大端對應(yīng)的齒根處和/或所述小端對應(yīng)的齒根處設(shè)置有加強筋；曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)包括主動輪和從動輪，所述主動輪的齒寬為B1，所述從動輪的齒寬為B2，所述主動輪與所述從動輪中的至少一個的大端齒根處和/或小端齒根處設(shè)置有加強筋。通過設(shè)置加強筋，能夠?qū)⑤嘄X受到的作用力的一部分通過加強筋傳遞，減小輪齒齒根的受力，從而提高輪齒的抗彎強度，增強承載力，延長齒輪的服役壽命。
【專利說明】一種曲齒圓錐齒輪及曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種曲齒圓錐齒輪及曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中兩種典型的曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)分別如圖1和圖2所示，包括主動輪910和從動輪920，主動輪910和從動輪920，區(qū)別在于齒輪副輪齒寬度和大小端的幾何形狀。其中圖1中主動輪910的齒寬B2大于從動輪920的齒寬B1，圖2中主動輪910的齒寬B2等于從動輪920的齒寬上述曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)以其減速比大、承載能力強、體積小等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于許多場合，例如用于汽車的驅(qū)動橋作為主減速傳動。國內(nèi)的汽車驅(qū)動橋曲齒圓錐齒輪的制造因其輪齒幾何形狀的復(fù)雜性目前仍然采用傳統(tǒng)的銑齒工藝為主，采用傳統(tǒng)工藝加工的輪齒表面會留下刀痕，在齒面和齒根部位形成應(yīng)力集中，易形成疲勞源，大大減少了齒輪的使用壽命。汽車驅(qū)動橋曲齒圓錐齒輪易斷齒失效、可靠性差等因素已經(jīng)嚴重影響著國產(chǎn)汽車的競爭力和信譽度，因此對曲齒圓錐齒輪進行抗疲勞制造技術(shù)和高強度輪齒結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的研究尤為重要。
[0003]精密鍛造成形工藝作為一種先進制造技術(shù)，是在傳統(tǒng)模鍛工藝的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的。精密鍛造成形工藝目前被普遍接受的定義是“至少鍛件的部分表面尺寸精度和形狀精度達到可直接用于裝配或僅需磨削加工即可裝配的程度”。這種工藝克服了切削加工材料利用率低、生產(chǎn)效率低以及切斷了金屬纖維流線而造成的彎曲強度降低等缺點，符合高效、精密、綠色清潔的21世紀先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢，是未來齒輪加工變革的主要途徑之一，國外針對曲齒圓錐齒輪的精密鍛造成形技術(shù)于20世紀70年代就進行了研究，由最初的熱鍛發(fā)展到冷溫鍛，鍛造出來的齒輪質(zhì)量有了很大的提高，相關(guān)的技術(shù)已經(jīng)在國外獲得應(yīng)用，尤以美國、德國和日本在這方面的研究比較領(lǐng)先，國內(nèi)對此技術(shù)的研究仍處于小批量試制研究階段。目前美國德納集團旗下的福建臺亞汽車工業(yè)有限公司采用國外近凈成形出齒形的曲齒圓錐齒輪毛還進行熱處理前的齒面精加工。
[0004]采用粉末冶金壓制成形小模數(shù)曲齒圓錐齒輪從動輪的技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電動工具、摩托車等領(lǐng)域，使用這種方法壓制成形的從動輪齒面不再加工，主動輪的加工方法主要采用銑削加工。粉末冶金壓制成形齒輪的缺陷在于其輪齒強度比鍛造成形的要低，使用過程中輪齒斷裂是其主要失效方式。1998年，美國AGMA粉末冶金齒輪委員會發(fā)布實施了“粉末冶金齒輪規(guī)范”國家標準6008-A98，規(guī)范中詳細描述了螺旋齒輪和直齒錐齒輪輪齒的幾何形狀規(guī)范，對曲齒圓錐齒輪的幾何形狀規(guī)范未見涉及。專利201020278043.3提供了一種曲齒圓錐齒輪滾軋及精整齒形的設(shè)備，此設(shè)備的出現(xiàn)，為小模數(shù)曲齒圓錐齒輪滾軋成形提供了技術(shù)參考。但是，無論是采用傳統(tǒng)的銑齒工藝，還是采用精密鍛造成形、粉末冶金壓制成形等工藝，現(xiàn)有技術(shù)中曲齒圓錐齒輪輪齒的結(jié)構(gòu)在齒輪副使用過程中容易出現(xiàn)輪齒斷裂失效的現(xiàn)象。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是提供一種抗彎強度高的曲齒圓錐齒輪，同時，本實用新型還提供了一種使用該曲齒圓錐齒輪的曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)。
[0006]本實用新型中的一種曲齒圓錐齒輪采用的技術(shù)方案是:一種曲齒圓錐齒輪，其輪齒靠近軸線的一端為小端，遠離軸線的一端為大端，所述大端對應(yīng)的齒根處和/或所述小端對應(yīng)的齒根處設(shè)置有加強筋。
[0007]所述大端對應(yīng)的齒根處設(shè)置有加強筋，所述加強筋的截面為“ J ”形，包括沿所述曲齒圓錐齒輪的周向延伸的加強條和設(shè)置在加強條朝向小端的一側(cè)的加強凸部，所述加強凸部設(shè)置在加強條的底部與曲齒圓錐齒輪齒槽的槽底之間。
[0008]所述加強筋延伸方向的兩端分別與兩相鄰的輪齒連接為一體且所述加強筋的底部與曲齒圓錐齒輪齒槽的槽底連接為一體。
[0009]所述加強筋的加強條沿背錐方向的高度不超過節(jié)錐線。
[0010]所述加強筋的截面為三角形，其背向其所在的大端或小端的一側(cè)具有斜面，所述斜面的頂部向加強筋所在的大端或小端傾斜。
[0011]所述斜面與相應(yīng)輪齒齒根之間的夾角不大于30°。
[0012]本實用新型中的一種曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)采用的技術(shù)方案是:一種曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)，包括曲齒圓錐齒輪形式的主動輪和從動輪，所述主動輪的齒寬為B2，所述從動輪的齒寬為B1，所述主動輪與所述從動輪中的至少一個的大端齒根處和/或小端齒根處設(shè)置有加強筋。
[0013]所述加強筋分為僅用于設(shè)置在曲齒圓錐齒輪的大端的第一加強筋和用于設(shè)置在曲齒圓錐齒輪的大端和/或小端的第二加強筋，第一加強筋的截面為“』”形，包括沿所述曲齒圓錐齒輪的周向延伸的加強條和設(shè)置在加強條朝向小端的一側(cè)的加強凸部，所述加強凸部設(shè)置在加強條的底部與曲齒圓錐齒輪齒槽的槽底之間；第二加強筋的截面為三角形，其背向其所在的大端或小端的一側(cè)具有斜面，所述斜面的頂部向第二加強筋所在的大端或小端傾斜。
[0014]所述主動輪和從動輪通過精密鍛造成形、擺輾成形或粉末冶金壓制成形；所述主動輪的齒寬B2 >從動輪的齒寬B1并且僅主動輪的大端設(shè)有所述第一加強筋，或者所述主動輪的齒寬B2=從動輪的齒寬B1并且主動輪僅在大端設(shè)有所述第一加強筋或第二加強筋、從動輪的大端和小端均設(shè)有所述第二加強筋。
[0015]所述主動輪通過滾軋成形；所述主動輪的齒寬B2 >從動輪的齒寬B1并且主動輪的大端和小端均設(shè)有所述第二加強筋，或者所述主動輪的齒寬B2=從動輪的齒寬B1并且主動輪和從動輪在各自的大端和小端均設(shè)有所述第二加強筋。
[0016]本實用新型采用上述技術(shù)方案，曲齒錐齒輪所述大端對應(yīng)的齒根處和/或所述小端對應(yīng)的齒根處設(shè)置有加強筋，通過設(shè)置上述加強筋，能夠?qū)嘄X起到支撐作用，將輪齒受到的作用力的一部分通過加強筋承受，從而減小輪齒齒根的受力，提高輪齒的抗彎強度，增強承載力，延長服役壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中曲齒圓錐齒輪副的裝配形式一的示意圖(主動輪的齒寬B2大于從動輪的齒寬B1)；
[0018]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中曲齒圓錐齒輪副的裝配形式二的示意圖(主動輪的齒寬B2等于從動輪的齒寬B1X
[0019]圖中各附圖標記對應(yīng)的名稱為:910主動輪，920從動輪。
[0020]圖3是本實用新型中曲齒圓錐齒輪的第一加強筋的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4是本實用新型中曲齒圓錐齒輪的第二加強筋的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5是本實用新型中曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)的實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，也即曲齒圓錐齒輪采用精密鍛造成形、擺輾成形或粉末冶金壓制成形工藝加工，并且主動輪的齒寬B2大于從動輪的齒寬B1時加強筋的設(shè)置形式示意圖；
[0023]圖6是本實用新型中曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)的實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，也即曲齒圓錐齒輪采用精密鍛造成形、擺輾成形或粉末冶金壓制成形工藝加工，并且主動輪的齒寬B2等于從動輪的齒寬B1時加強筋的第一種設(shè)置形式示意圖；
[0024]圖7是本實用新型中曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)的實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖，也即曲齒圓錐齒輪采用精密鍛造成形、擺輾成形或粉末冶金壓制成形工藝加工，并且主動輪的齒寬B2等于從動輪的齒寬B1時加強筋的第二種設(shè)置形式示意圖；
[0025]圖8是本實用新型中曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)的實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖，也即主動輪采用滾軋成形工藝加工，并且主動輪的齒寬B2大于從動輪的齒寬B1時加強筋的第一種設(shè)置形式示意圖；
[0026]圖9是本實用新型中曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)的實施例五的結(jié)構(gòu)示意圖，也即主動輪采用滾軋成形工藝加工，并且主動輪的齒寬B2大于從動輪的齒寬B1時加強筋的第二種設(shè)置形式示意圖。
[0027]圖中各附圖標記對應(yīng)的名稱為:10主動輪，20從動輪，30第一加強筋，31加強條，32加強凸部，40第二加強筋，41斜面，50輪齒。

【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合具體的實施例說明本實用新型的技術(shù)方案。
[0029]本實用新型中曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)的實施例一如圖5所示，包括主動輪10和從動輪20，主動輪10和從動輪20均采用精密鍛造成形工藝加工，均具有大端、小端和呈螺旋形狀設(shè)置的輪齒50，并且主動輪10的齒寬B2大于從動輪20的齒寬B”其中從動輪20的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同，此處不再詳細說明。主動輪10的大端設(shè)有同時與曲齒圓錐齒輪的齒槽的槽底和相鄰的兩輪齒50連成一體的第一加強筋30，第一加強筋30的結(jié)構(gòu)如圖3所示，橫截面形狀為“』”形，即水平翻轉(zhuǎn)后的L形，包括沿所述曲齒圓錐齒輪的周向延伸的加強條31和設(shè)置在加強條31朝向小端的一側(cè)的加強凸部32，所述加強凸部32平滑設(shè)置在加強條31的底部與曲齒圓錐齒輪齒槽的槽底之間，與加強條31共同形成連皮，在輪齒50的大端自齒根部沿背錐方向形成半封閉腔，背錐方向即背離輪齒50所在錐面的方向，也即輪齒50的高度方向。加強條31沿背錐方向的高度不超過主動輪10的節(jié)錐線，以避免影響到輪齒接觸區(qū)域。加強條31的厚度不超過5mm，在保證結(jié)構(gòu)強度的情況下減輕整體重量，同時能夠提高材料利用率。主動輪10僅在大端設(shè)置上述第一加強筋30，能夠方便出模，便于采用精密鍛造成形工藝加工，同時不會影響到齒輪副的正常嚙合。
[0030]主動輪10的大端設(shè)置的第一加強筋30在曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)嚙合傳動時，能夠有效提高主動輪10輪齒50的抗彎強度，增強承載力。
[0031]本實用新型中曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)的實施例二如圖6所示，與實施例一的不同之處僅在于:本實施例中主動輪10的齒寬B2等于從動輪20的齒寬B1，并且從動輪20的大端和小端均設(shè)有所述第二加強筋40。第二加強筋40的結(jié)構(gòu)如圖4所示，其橫截面形狀為
形，其背向其所在的大端或小端的一側(cè)具有斜面41，所述斜面41的頂部向第二加強筋40所在的大端或小端傾斜，且與相應(yīng)輪齒50齒根之間的夾角不大于30°，以避免影響到輪齒接觸區(qū)域。特別對于節(jié)錐角大于75°的從動輪20，采用設(shè)置第二加強筋40的形式能夠有效避免設(shè)置加強筋對裝配的影響，保證齒輪副的正常嚙合。
[0032]本實用新型中曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)的實施例三如圖7所示，與實施例一的不同之處僅在于:本實施例中主動輪10的大端設(shè)置的加強筋為第一加強筋30。
[0033]在實施例一至實施例三中，主動輪10和從動輪20均采用精密鍛造成形工藝加工，在其他實施例中，主動輪10和從動輪20也可以采用擺輾成形或粉末冶金壓制成形，同樣可以方便地加工出對應(yīng)形式的加強筋。
[0034]對于滾軋成形工藝而言，曲齒圓錐齒輪主動輪10可通過兩個滾軋輪的擺動滾擠將齒形完全共軛出來，考慮到輪齒50接觸區(qū)的位置和形狀，可以將滾軋輪的齒形進行修形。曲齒圓錐齒輪從動輪20則可以通過精密鍛造成形的工藝近凈成形出來。在考慮裝配的情況下，主動輪10和從動輪20均可以在輪齒50大端和小端同時設(shè)置加強筋。
[0035]本實用新型中曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)的實施例四如圖8所示，本實施例中主動輪10的齒寬B2大于從動輪20的齒寬B1，其中主動輪10采用滾軋成形工藝加工，其大端和小端均設(shè)有如圖4所示的第二加強筋40。從動輪20通過精密鍛造成形的工藝近凈成形出來，結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)中從動輪20的結(jié)構(gòu)相同。
[0036]本實用新型中曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)的實施例五如圖9所示，與實施例四的不同之處僅在于:本實施例中主動輪10的齒寬B2等于從動輪20的齒寬B1，主動輪10和從動輪20均在各自的大端和小端設(shè)有所述第二加強筋40。
[0037]上述實施例中，主動輪10的齒寬B2大于從動輪20的齒寬B1的曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)常應(yīng)用于車輛、輪船以及大型載重設(shè)備等領(lǐng)域，主動輪10的齒寬B2等于從動輪20的齒寬B1的曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)常應(yīng)用于機床、電動工具及摩托車等領(lǐng)域。
[0038]本實用新型中曲齒圓錐齒輪的實施例即上述曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)中的主動齒輪或從動齒輪，具體結(jié)構(gòu)此處不再贅述。
[0039]本實用新型中曲齒圓錐齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)置結(jié)合了近凈成形加工方法的特點，遵循從改變幾何外形結(jié)構(gòu)來提高曲齒圓錐齒輪輪齒50的抗彎強度的思路，提出在輪齒50的大小端齒根處分別增添加強筋的設(shè)計方案，并根據(jù)具體精密成形加工方式的不同，提出了不同的主、從動輪增添加強筋的組合方案，能夠方便地適用于曲齒圓錐齒輪的近凈成形加工，同時達到提高曲齒圓錐齒輪抗彎強度的目的。
[0040]在上述實施例中，加強筋包括兩種形式，一種形式的截面是“』”形，另一種形式的截面是“ ^ ”形。在本實用新型的其他實施例中，加強筋的截面形狀還可以為其它不干涉曲齒錐齒輪傳動的任意形狀，例如將第一加強筋30中的加強凸部32省去，僅設(shè)置加強條31，即可形成截面為長方形的加強筋；再如，將第二加強筋40的截面設(shè)置成非直角的三角形，同樣能夠起到加強作用。另外，上述實施例中加強筋同時與曲齒圓錐齒輪齒槽的槽底和相鄰的兩輪齒50成為一體，在其他實施例中，加強筋也可以同時與單個輪齒50和曲齒圓錐齒輪齒槽的槽底成為一體，還可以僅同時與相鄰的兩輪齒50成為一體而與曲齒圓錐齒輪齒槽的槽底分離。
【權(quán)利要求】
1.一種曲齒圓錐齒輪，其輪齒靠近軸線的一端為小端，遠離軸線的一端為大端，本權(quán)利所描述的輪齒的特征在于:所述大端對應(yīng)的齒根處和/或所述小端對應(yīng)的齒根處設(shè)置有加強筋，所述大端對應(yīng)的齒根處設(shè)置有加強筋，所述加強筋的截面為“』”形，包括沿所述曲齒圓錐齒輪的周向延伸的加強條和設(shè)置在加強條朝向小端的一側(cè)的加強凸部，所述加強凸部設(shè)置在加強條的底部與曲齒圓錐齒輪齒槽的槽底之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲齒圓錐齒輪，其特征在于:所述加強筋延伸方向的兩端分別與兩相鄰的輪齒連接為一體且所述加強筋的底部與曲齒圓錐齒輪齒槽的槽底連接為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的曲齒圓錐齒輪，其特征在于:所述加強筋的加強條沿背錐方向的高度不超過節(jié)錐線。
4.一種曲齒圓錐齒輪，其輪齒靠近軸線的一端為小端，遠離軸線的一端為大端，本權(quán)利所描述的輪齒的特征在于:所述大端對應(yīng)的齒根處和/或所述小端對應(yīng)的齒根處設(shè)置有加強筋，所述加強筋的截面為三角形，其背向其所在的大端或小端的一側(cè)具有斜面，所述斜面的頂部向加強筋所在的大端或小端傾斜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的曲齒圓錐齒輪，其特征在于:所述斜面與相應(yīng)輪齒齒根之間的夾角不大于30°。
6.一種曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)，包括曲齒圓錐齒輪形式的主動輪和從動輪，所述主動輪的齒寬為B1,所述從動輪的齒寬為B2,其特征在于:所述主動輪與所述從動輪中的至少一個的大端齒根處和/或小端齒根處設(shè)置有加強筋，所述加強筋分為僅用于設(shè)置在曲齒圓錐齒輪的大端的第一加強筋和用于設(shè)置在曲齒圓錐齒輪的大端和/或小端的第二加強筋，第一加強筋的截面為“』”形，包括沿所述曲齒圓錐齒輪的周向延伸的加強條和設(shè)置在加強條朝向小端的一側(cè)的加強凸部，所述加強凸部設(shè)置在加強條的底部與曲齒圓錐齒輪齒槽的槽底之間；第二加強筋的截面為三角形，其背向其所在的大端或小端的一側(cè)具有斜面，所述斜面的頂部向第二加強筋所在的大端或小端傾斜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述主動輪和從動輪通過精密鍛造成形、擺輾成形或粉末冶金壓制成形；所述主動輪的齒寬B1 >從動輪的齒寬B2并且僅主動輪的大端設(shè)有所述第一加強筋，或者所述主動輪的齒寬B1=從動輪的齒寬B2并且主動輪僅在大端設(shè)有所述第一加強筋或第二加強筋、從動輪的大端和小端均設(shè)有所述第二加強筋。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的曲齒圓錐齒輪傳動結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述主動輪通過滾軋成形；所述主動輪的齒寬B1 >從動輪的齒寬B2并且主動輪的大端和小端均設(shè)有所述第二加強筋，或者所述主動輪的齒寬B1=從動輪的齒寬B2并且主動輪和從動輪在各自的大端和小端均設(shè)有所述第二加強筋。
【文檔編號】F16H55/17GK204061800SQ201420225292
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】高振山, 鄧效忠, 鄧靜 申請人:河南科技大學(xué)