直齿锥齿轮齿根弯曲应力减缓结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械零件的结构改进设计，具体地讲，本发明涉及一种齿轮的结构改进设计，特别是一种针对直齿锥齿轮齿根弯曲应力过大而提出的减缓结构。
【背景技术】
[0002]相互啮合的直齿锥齿轮依靠齿部传递扭矩，所以齿部强度指标很重要，它决定直齿锥齿轮承载能力及使用寿命。现有技术制造的直齿锥齿轮齿部均为实心结构，具有足够的强度，能够满足常规机械传动的要求。可是，一些配套变载荷或低速重载传送机构的直齿锥齿轮因齿部柔性不足，在传递扭矩时产生的弯曲应力得不到及时释放，造成啮合冲击相对较大，其表现形式是产生较大的振动和噪音。汽车差速器属于典型的变载荷传动装置，而且内置的直齿锥齿轮均为实心齿，传动时产生的振动和噪音主要来源于啮合的直齿锥齿轮，用常规手段难以做到有效减振降噪。轿车是一种讲究乘坐舒适度的交通工具，对配套的差速器有更高精度要求，不允许配套的差速器振动和噪音超标。当今，齿轮制造商只有通过设备改造、工艺改进和严控制造质量等手段，才可能生产出符合轿车差速器配套的直齿锥齿轮。尽管齿轮制造商采取上述措施有效、可行，能够达到预期目的，但是高精度的直齿锥齿轮制造难度显然加大，由此增加制造成本。
【发明内容】
[0003]本发明主要针对现有技术制造的直齿锥齿轮齿部刚性有余，柔性不足问题，提出一种直齿锥齿轮齿根弯曲应力减缓结构。该结构简单、制造容易，最重要的是改善了齿根弯曲应力分布，从而实现齿部啮合减振降噪的目的。
[0004]本发明通过下述技术方案实现技术目标。
[0005]直齿锥齿轮齿根弯曲应力减缓结构，它由直齿锥齿轮的齿部和盲孔组成。其改进之处在于:所述直齿锥齿轮每个齿部的大端面和小端面分别各设一只盲孔，两只同轴内凹的盲孔中心线位于齿部之齿形对称平面上，且同轴内凹的盲孔中心线与中轴线夹角等于该直齿锥齿轮的分锥角δ。
[0006]作为进一步改进方案，所述盲孔直径D与齿部大端面的齿厚S有关，取值范围D=0.2S?0.3§，盲孔深度L与齿宽有关，取值范围L=0.2Β?0.3Β，设在齿部大端面的盲孔中心线与背锥的交点至中轴线垂直距离H与分度圆直径P有关，取值范围H=0.45Ρ?
0.55Ρ0
[0007]本发明与现有技术相比，具有以下积极效果:
1、在直齿锥齿轮的齿部大端面和小端面上分别设置盲孔，内置的盲孔构成齿根弯曲应力减缓结构，该结构简单，制作容易；
2、新设的盲孔虽然损失齿部一点刚性，但大大提高齿部柔性，便于齿部啮合时产生的弯曲应力充分释放，使得齿部啮合冲击小，从而达到减弱齿部啮合振动和噪音的目的。
【附图说明】
[0008]图1展示所有齿部设有弯曲应力减缓结构的直齿锥齿轮结构示意图。
[0009]图2是图1A-A尚]面不意图。
[0010]图3展示直齿锥齿轮大端参数当量圆柱齿轮的齿形示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面根据附图并结合实施例，对本发明作进一步说明。
[0012]实施例1
图1所示的直齿锥齿轮齿根弯曲应力减缓结构应用在轿车差速器中，它以轿车差速器配置的半轴齿轮和行星齿轮为载体。半轴齿轮的有关参数:齿宽B=28mm，齿部大端面的齿厚§=4.71mm，分度圆直径P=177mm，分锥角δ =72.15°’压力角α =24°;行星齿轮有关参数:齿宽B=28mm，齿厚§=4.71臟，分度圆直径？=57111111，分锥角δ =17.85°’压力角α =24°。所述直齿锥齿轮齿根弯曲应力减缓结构，它由直齿锥齿轮的齿部I和盲孔2组成，半轴齿轮实为直齿锥齿轮，每个齿部I的大端面和小端面分别各设一只孔径D=0.3§=1.4mm的内凹盲孔2，孔深L=0.25B=7mm，半轴齿轮齿部I大端面的盲孔2中心线与背锥的交点至中轴线垂直距离H=0.45P=25.65mm。设在大端面上的盲孔2与小端面上的盲孔2同轴，该轴线位于齿部I之齿形对称平面上，且同轴内凹的盲孔2中心线与中轴线夹角等于该半轴齿轮的分锥角δ。本发明通过在半轴齿轮齿部I设置盲孔2，以此盲孔结构改变齿部I的刚性，并且显著提高齿部I的柔性，便于齿部I啮合时产生的弯曲应力充分释放，使得齿部I啮合冲击力小，从而达到减弱齿部I啮合振动和噪音的目的。
[0013]轿车差速器中的行星齿轮是与半轴齿轮配对啮合的直齿锥齿轮，尽管行星齿轮体积比半轴齿轮体积小一些，但齿部I主要结构参数相同，故设在行星齿轮上的齿根弯曲应力减缓结构与半轴齿轮相同，仅行星齿轮齿部I大端面的盲孔2中心线与背锥的交点至中轴线垂直距离改成H=0.49P=28mm，其余参数与其配对的半轴齿轮相同，实际应用效果也相似。
[0014]实施例2
本实施例应用于工程车辆差速器中，同样以内置的半轴齿轮和行星齿轮为载体。因工程车辆载荷大，传递的扭矩大，工况条件也相对较差，故特别注重考核配套的直齿锥齿轮齿部I强度，对啮合振动和噪音的考核次于轿车差速器。为此，本实施例在半轴齿轮和行星齿轮中设置的盲孔2孔径取许可值的小值，尽量避免发生因增加了齿部I的柔性而过多地损失齿部I强度的问题。本实施例盲孔2孔径D=0.2§，孔深L=0.2B，大端面的盲孔2中心线与背锥的交点至中轴线垂直距离H=0.55P。本实施例与实施例1的结构相同，仅参数取值略有不同，其应用效果基本相似。
【主权项】
1.一种直齿锥齿轮齿根弯曲应力减缓结构，它由直齿锥齿轮的齿部(I)和盲孔(2)组成；其特征在于:所述直齿锥齿轮每个齿部(I)的大端面和小端面分别各设一只盲孔(2)，两只同轴内凹的盲孔(2)中心线位于齿部(I)之齿形对称平面上，且同轴内凹的盲孔中心线与中轴线夹角等于该直齿锥齿轮的分锥角S。2.根据权利要求1所述的直齿锥齿轮齿根弯曲应力减缓结构，其特征在于:所述盲孔(2)直径D与齿部(I)大端面的齿厚§有关，取值范围D=0.2 §?0.3§，盲孔(2)深度L与齿宽B有关，取值范围L=0.2B?0.3B，设在齿部(I)大端面的盲孔(2)中心线与背锥的交点至中轴线垂直距离H与分度圆直径P有关，取值范围H=0.45P?0.55P。
【专利摘要】本发明公开了一种直齿锥齿轮齿根弯曲应力减缓结构，它由直齿锥齿轮的齿部和盲孔组成。所述直齿锥齿轮每个齿部的大端面和小端面分别各设一只盲孔，两只同轴内凹的盲孔中心线位于齿部齿形对称平面上，且同轴内凹的盲孔中心线与中轴线夹角等于该直齿锥齿轮的分锥角δ。本发明通过在直齿锥齿轮齿部设置盲孔来改善齿轮应力分布，由此可显著提高齿部柔性，便于齿部啮合时产生的弯曲应力充分释放，使得齿部啮合冲击力小，从而达到减弱齿部啮合振动和噪音的目的。本发明特别适合变载荷和低速重载传动装置中的直齿锥齿轮应用。
【IPC分类】F16H55/17, F16H55/16
【公开号】CN105114598
【申请号】CN201510619691
【发明人】焦继松, 王小乾, 张勇
【申请人】江苏太平洋齿轮传动有限公司, 江苏太平洋精锻科技股份有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月25日