本发明涉及一种减振齿轮结构，特别涉及一种具有高阻尼合金销的减振齿轮及该合金销的设计方法。
背景技术：
：齿轮传动已经应用在各行各业，在机械行业中，只要需要有传动需求的地方一般均需要用到齿轮，其具有强度大，功率高等优点。但不可否认的是，其在传动过程中存在的振动和噪声会导致工作环境的不舒适性。随着工作人机环境要求的提高，对降低齿轮传动过程中的振动和噪声要求也在不断提高。目前在降低齿轮传动过程中的振动和噪声的研究主要集中在齿面修形，接触表面的材料属性、载荷分配等方面来实现，至今还没有出现通过增加齿轮传动过程中的阻尼来实现减振降噪的目标，通过增加齿轮自身的阻尼性能来吸收传动过程中的动态振动能量，可以显著降低系统的振动和噪声。技术实现要素：在组合齿轮满足强度、刚度、弯曲疲劳和接触疲劳等条件下，显著提高齿轮传动的阻尼性能，降低振动和噪声。本发明的技术方案如下：本发明提供一种基于高阻尼合金销的减振齿轮，包括齿轮、高阻尼合金销和套设于齿轮中的芯部传动件，所述齿轮的内部圆周上设置有若干凹槽，所述芯部传动件的外部圆周上、与齿轮上的凹槽相对位置上也设置有若干凹槽，所述高阻尼合金销设置于齿轮的凹槽与芯部传动件的凹槽共同形成的通孔内。进一步，所述齿轮类型包括直齿轮、斜齿轮、锥齿轮、曲齿轮。进一步，所述芯部传动件为1个。进一步，所述芯部传动件为2个或更多个，从而使所述减振齿轮包含最外层的齿轮、最内层的芯部传动件、以及设置于最外层的齿轮和最内层的芯部传动件之间的至少一级中间层的芯部传动件。进一步，所述中间层的芯部传动件的外部设置有若干与齿轮内部凹槽相配合的凹槽，内部设置有若干与相邻级芯部传动件的外部凹槽相配合的凹槽。进一步，高阻尼合金销通过过盈配合的方式安装，或者将高阻尼减振销设计成螺栓和螺帽的结构形式，实现拧紧安装。本发明还提供一种基于高阻尼合金销的减振齿轮中的合金销的设计方法，包括如下步骤：步骤1：获得传动系统的基本设计参数，包括输入功率、传动比、各齿轮的齿数z1、z2、z3和模数m的参数；步骤2：将芯部传动件的外径p1、壁厚p2、高阻尼合金减振销的个数p3、减振销的外径p4作为设计可变参数；步骤3：根据p1、p2、p3和p4的初始值设计出一级减振齿轮的总成；步骤4：将根据初步设计参数设计出的一级减振齿轮总成的三维模型进行静扭转刚度计算和模态分析，获得所需参数；步骤5：变动参数p1、p2、p3和p4，通过循环计算，获得一级减振齿轮总成在参数可变范围内，静扭转刚度kt和阻尼比cr的乘积最大值max(k)下的p1、p2、p3和p4；步骤6：校验该组参数下的一级减振齿轮、减振销的强度、寿命是否满足设计要求，如果满足，则完成基于高阻尼减振齿轮的设计；如果不满足，调整p1、p2、p3和p4的参数范围，重新计算获得其最优值；进一步，步骤4中，所述参数包括扭转刚度kt、固有频率f、模态阻尼比cr；其中，式中，t是加载在齿轮上的扭矩，dd是齿轮在扭矩t下的扭转角度。进一步，步骤5中，k为综合动态性能参数，表示如下：本发明有益效果如下：本发明在组合齿轮满足强度、刚度、弯曲疲劳和接触疲劳等条件下，显著提高齿轮传动的阻尼性能，降低传动系统的振动和噪声，提高疲劳寿命。附图说明图1是基于高阻尼合金设计的一级减振齿轮总成结构示意图。图2是基于高阻尼合金设计的一级减振齿轮总成分解图。图3是基于高阻尼合金设计的一级减振锥齿轮结构示意图。图4是基于高阻尼合金设计的一级减振锥齿轮分解图。图5是基于高阻尼合金设计的二级减振齿轮结构示意图。图6是基于高阻尼合金设计的二级减振齿轮结构示意图。图7是高阻尼减振齿轮的设计流程图。图中：1-齿轮、2-第一芯部传动件、3-高阻尼合金销、4-第二芯部传动件。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。图1为具有一级减振功能的圆柱齿轮总成，图2为一级减振圆柱齿轮总成的分解图，本发明基于高阻尼合金销的减振齿轮包括齿轮1、套设于齿轮中的芯部传动件和高阻尼合金销3，齿轮1的内部圆周上设置有若干凹槽，芯部传动件的外部圆周上、与齿轮1上的凹槽相对位置上也设置有若干凹槽。高阻尼合金销3设置于齿轮1的凹槽与芯部传动件的凹槽共同形成的通孔内。本发明的齿轮类型没有限制，可以是直齿轮、斜齿轮、锥齿轮、曲齿轮，还可以是其它能够实现本发明目的任意类型齿轮，图3为一级减振圆锥齿轮总成，图4为一级减振圆锥齿轮总成的分解图，结构与图2相似。本发明中的芯部传动件还可以设置为2个或更多个，从而使本发明的减振齿轮包含最外层的齿轮、最内层的芯部传动件、以及设置于最外层的齿轮和最内层的芯部传动件之间的至少一级中间层的芯部传动件，形成多级减振齿轮。中间层的芯部传动件的外部设置有若干与齿轮内部凹槽相配合的凹槽，内部设置有若干与相邻级芯部传动件的外部凹槽相配合的凹槽。图5仅以两级减振圆柱齿轮示例，图6为两级减振圆柱齿轮的总成图的分解图，图中包含第一芯部传动件2和第二芯部传动件4，两组高阻尼合金销2可以设计成相同形式，也可以根据实际需要设计成不同形式。高阻尼合金销2的安装方式可以是通过过盈配合的方式安装，也可以将高阻尼减振销设计成螺栓和螺帽的结构形式，来实现拧紧安装。一级减振齿轮有明显的减振降噪的效果，而二级减振齿轮的减振降噪效果又更为显著，但二级减振齿轮的更佳的效果又是以提高成本来实现的。故具体选择一级还是二级减振齿轮需要根据实际需要来确定。高阻尼合金减振销兼具低碳钢的强度，又具有高阻尼性能，其对数衰减率最高可达到0.63，其基本物理性能如下：杨氏模量70gpa(＜70k)热传导率10w/mk(300k)比热512.7j/kgk(300k)热膨胀率22.4*10－6/deg(300k)密度7250kg/m3常温下的机械性能：热处理屈服强度(mpa)抗拉强度(mpa)延展率％退火21550035化学成分主要包括(单位％)：mncunife70.622.35.12.0本发明中高阻尼合金销的设计方法如图7所示，除了传动比、模数和齿宽等基本输入参数外，齿轮传动的设计参数还有多个未知变量，要达到最优的减振降噪效果，需要按照一定的设计方法来实现。以一级减振齿轮为例，具体设计方法如下：(1)获得传动系统的基本设计参数，包括输入功率、传动比、各齿轮的齿数z1、z2、z3和模数m等参数；(2)将芯部传动件的外径p1、壁厚p2、高阻尼合金减振销的个数p3、减振销的外径p4作为设计可变参数；(3)根据p1、p2、p3和p4的初始值设计出一级减振齿轮的总成；(4)将根据初步设计参数设计出的一级减振齿轮总成的三维模型进行静扭转刚度计算和模态分析，获得其扭转刚度kt、固有频率f、模态阻尼比cr等参数；式中，t是加载在齿轮上的扭矩，dd是齿轮在扭矩t下的扭转角度。(5)变动参数p1、p2、p3和p4，通过循环计算，获得一级减振齿轮总成在参数可变范围内，静扭转刚度kt和阻尼比cr的乘积最大值max(k)下的p1、p2、p3和p4，此处的k为综合动态性能参数,用公式表示如下：(6)校验该组参数下的一级减振齿轮、减振销的强度、寿命是否满足设计要求，如果满足，则完成基于高阻尼减振齿轮的设计。如果不满足，调整p1、p2、p3和p4的参数范围，重新计算获得其最优值。综上所述，本发明提出利用在齿轮芯部加入高阻尼合金销，形成一级或者二级减振阻尼齿轮，可以保证在保证刚度、强度和弯曲/接触疲劳寿命的条件下，达到降低振动和噪声的目的。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12