专利名称：一种分体齿轮结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传动部件技术领域，具体涉及一种分体齿轮结构。
背景技术：
齿轮作为一种成熟的传动部件被广泛的应用于各种机械设备的传动系统。目前人 们采用的齿轮结构一般为整体式，其具有容易加工、精度高的特点，但是齿轮采用优质低合 金钢制作，需要经热处理渗碳淬火获得一定的抗冲击、耐磨损和韧性等特性，而根据齿轮的 性能要求，仅仅齿圈和齿面的要求较高，采用整体结构不仅浪费优质钢材，还给齿轮加工和 热处理带来诸多不便。因此我公司在过去生产减速器中较大的齿轮，很多都是采用镶齿圈 结构的，即齿轮做成齿圈1 (图2)，内有轮毂4与轴，轮毂4与齿圈1之间采用圆柱销7固 定。但是经实践发现，应用圆柱销7固定齿圈1和轮毂4，齿圈1在热处理前，在圆柱销7处 要涂抹渗碳保护层，或渗碳后，淬火前在钻圆柱销7的位置处把渗碳层加工掉，以免淬火后 不能加工圆柱销7。这样加工的工艺，热处理周期长、工时多、费用高；而且在圆柱销7处的 淬火硬度与齿圈1其他处的硬度差别很大；用圆柱销7来固定齿圈1，齿轮在工作时，圆柱 销7会给齿圈1 一个向外涨的挤压力，易使齿圈1变形。
实用新型内容针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种结构简单、加工 方便、不易变形、使用寿命长、成本较低的分体齿轮结构。所述的一种分体齿轮结构，其特征在于包括设有安装轴孔的轮毂，及镶接于轮毂 外的齿圈，所述轮毂、齿圈的端面结合处通过设置于轮毂的一组通键固定连接。所述的一种分体齿轮结构，其特征在于所述轮毂由两块半轮毂通过销钉固接而 成。所述的一种分体齿轮结构，其特征在于所述通键通过紧定螺钉固连于轮毂。所述的一种分体齿轮结构，其特征在于所述轮毂配合设置4个通键，所述通键均 布于轮毂。所述的一种分体齿轮结构，其特征在于所述轮毂、齿圈的两端面结合处对称设置 止口台阶。所述的一种分体齿轮结构，其特征在于所述轮毂与销钉外端连接处焊接固连。本实用新型把分体齿轮的齿圈与轮毂联接固定改为通键固定。既解决了热处理周 期长、齿圈硬度不均的问题，又根本的解决了因圆柱销引起的齿圈受力后变形的问题。使用 通键固定齿圈和轮毂的联接，通键使齿圈受力只在齿圈圆的切向位置，没有分力涨齿圈，不 会使齿圈变形。
图1为本分体齿轮结构的结构示意图；[0012]图2为普通分体式齿轮的结构示意图；图3为图1中的A处放大示意图；图4为图1中的B处放大示意图。图中，1、齿圈；2、通键；3、紧定螺钉；4、轮毂；5、销钉；6、焊缝；5、圆柱销。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型作进一步说明如图1所示，本分体齿轮结构，包括设有安装轴孔的轮毂4，及镶接于轮毂4外的齿 圈1，所述轮毂4、齿圈1的端面结合处通过设置于轮毂4的一组通键2固定连接，所述轮毂 4由两块半轮毂通过销钉5焊接固连而成，所述通键2通过紧定螺钉3固连于轮毂4，所述 轮毂2、齿圈1的两端面结合处对称设置止口台阶。本产品中，所述轮毂4配合设置的通键 2个数为4个，均布于轮毂4，通键2固定连接后外表面与轮毂4、齿圈1的两侧面平齐。本实用新型中，创新性使用通键2固定连接轮毂4、齿圈1，而现有技术中，轮毂4 与齿圈1之间采用圆柱销7固定，如图2，在对齿圈1进行热处理时，还要对圆柱销7处做单 独处理，加工费时，费用高，且在齿轮工作时，圆柱销7会给齿圈1 一个向外涨的挤压力，易 使齿圈1变形，造成齿轮的使用寿命较低。本产品中，使用通键2固定齿圈1和轮毂4的联 接，不但省去了上述对连接处的单独热处理工序，减少加工时间，降低成本；而且通键2使 齿圈1受力只在齿圈圆的切向位置，没有分力涨齿圈，有效的解决了齿圈1变形的问题。使 得本分体齿轮结构具有加工方便、成本较低、不易变形、使用寿命长的优点。下面，以我公司多面体16#减速机输出齿轮为例，对应用通键固定镶齿圈的受力 及强度计算一.已知条件 ①输入最大电动机功率360KW②电机输入理论转速1500r/min③减速机传动比50 1④齿轮分度圆直径d2 = 687. 6mm⑤镶齿轮圈内径 590mm⑥齿轮螺旋角3 = 13°二.减速器的输出转速为n=1500r/min/50=30r/min三.减速器输出扭矩为
Tl= 9550*p/N=114600n.M式中p-输入功率(KW)n-输出转速(r/min)四.驱动齿轮转动的切向力
2000XT1
Fl=2000*T1/d2=333333N式中d2_齿轮分度圆直径(mm)[0036]T1-减速器输出扭矩(N.m)五.因齿轮螺旋角产生的轴向力Fx = FIX tan 3 = 76956N六.通键的挤压强度16#机镶齿圈齿轮，设计为4个通键，并且呈90°平均分布。①键宽28②厚16③键与轮毂的接触高度为6. 5mm④齿轮宽度160mm⑤挤压许用强度为o pp = 130 [MPa]
21zrpr ^
op=DKL o ppo p = 374 [MPa]由于此齿轮轮毂配合使用四键，加工精度较高，各键载荷不均勻系数取0. 85，故键 强度应3. 4倍计算。o p = 374 [MPa] < o pp = 442 [MPa]式中D-镶齿轮圈内径(mm)K-键与轮毂的接触高度(mm)L-键的工作长度(mm)opp-键的挤压许用应力(MPa)七.计算键抗剪强度许用抗剪强度为t p = 90 [MPa]
‘？ 丁T- Tpt = 86. 7 [MPa]由于此齿轮轮毂配合使用四键，加工精度较高，各键载荷不均勻系数取0. 85，故键 强度应3. 4倍计算。o p = 86. 7 [MPa] < o pp = 306 [MPa]式中b-键的宽度(mm)t p-键联接的许用剪应力(MPa)八.计算连接销钉的直径d小径轮毂由两片组成，有8个销钉连接。销钉直径为16mm①计算8个销钉所承受的总拉力为齿轮在转动中产生的轴向力Fx = FIX tan 3 = 76956N②计算销钉的许用拉应力ob (MPa)o b = 500/1. 5 = 393式中o s-材料的屈服极限(MPa)查表3_1_7，销材料为45号钢③计算销钉直径dd = (76956*4/8/ n /393) 0.5 = 5.6[0071]式中8_数字8是同时8个螺钉受拉力。取销钉直径为16mm满足轴向抗拉强度。九.校核销钉两端焊缝拉伸强度o t (如图3)①焊缝面积1 = (h2+r2)0. 5 = 11. 31，，h = 8，r = 8，Aa = r (1+r) = 485mm②焊条材料J422 o b (MPa) = 420③计算8处焊缝所承受的总拉力为齿轮在转动中产生的轴向力Fx = FIX tan 3 = 76956N④计算焊缝处抗拉强度o 1 = Fx/ (8* 3i *r* (1+r)) = 19. 819. 8 < 420 即 o 1 < o b 校核合格十.齿轮轮毂两端止口台阶强度计算(如图4)止口端面受齿轮在运动中产生的轴向力冲击，Fx = FIX tan 3 = 76956N齿轮毂材料牌号ZG310-570，查设计手册o b = 570 (MPa)，o S = 310 (MPa)，①计算止口台阶的挤压强度r = 295mm,o 1 = Fx/ (* ((r+5) 2~r2)) = 8. 28. 2 < 570 艮口 o 1 < o b 校核合格②止口台阶的抗剪强度o 1 = Fx/ (31 *r*2) /7 = 5. 935. 93 < 310 即 o 1 < o b 校核合格在以上的计算中我们使用的安全系数都是很高和很可靠的。例如Sp o s中Sp 是规定的可靠载荷，我们在计算中把它作为0 s来计算的。
权利要求一种分体齿轮结构，其特征在于包括设有安装轴孔的轮毂(4)，及镶接于轮毂(4)外的齿圈(1)，所述轮毂(4)、齿圈(1)的端面结合处通过设置于轮毂(4)的一组通键(2)固定连接。
2.如权利要求1所述的一种分体齿轮结构，其特征在于所述轮毂(4)由两块半轮毂通 过销钉(5)固接而成。
3.如权利要求1所述的一种分体齿轮结构，其特征在于所述通键(2)通过紧定螺钉 (3)固连于轮毂⑷。
4.如权利要求1所述的一种分体齿轮结构，其特征在于所述轮毂(2)配合设置4个通 键(2)，所述通键(2)均布于轮毂(4)。
5.如权利要求2所述的一种分体齿轮结构，其特征在于所述轮毂(2)、齿圈(1)的两端 面结合处对称设置止口台阶。
6.如权利要求2所述的一种分体齿轮结构，其特征在于所述轮毂(4)与销钉(5)外端 连接处焊接固连。
专利摘要本实用新型提供了一种分体齿轮结构，属于传动部件技术领域。所述的一种分体齿轮结构，其特征在于包括设有安装轴孔的轮毂，及镶接于轮毂外的齿圈，所述轮毂、齿圈的端面结合处通过设置于轮毂的一组通键固定连接。本实用新型把分体齿轮的齿圈与轮毂联接固定改为通键固定。既解决了热处理周期长、齿圈硬度不均的问题，又根本的解决了因圆柱销引起的齿圈受力后变形的问题，具有结构简单、加工方便、不易变形、使用寿命长、成本较低的优点。
文档编号F16H55/17GK201588917SQ20102010634
公开日2010年9月22日 申请日期2010年1月27日 优先权日2010年1月27日
发明者方程, 方越 申请人:杭州星河传动机械研究院有限公司