[發明專利]曲齒圓錐齒輪及曲齒圓錐齒輪傳動結構

在審

• 申請號: 201410185654.6
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN104006140A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 高振山;鄧效忠;鄧靜
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: F16H55/17
• 分類號: F16H55/17;F16H55/08;F16H1/14
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 趙敏

技術領域

本發明涉及曲齒圓錐齒輪及曲齒圓錐齒輪傳動結構。

背景技術

現有技術中兩種典型的曲齒圓錐齒輪傳動結構分別如圖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B₁大于從動輪920的齒寬B₂，圖2中主動輪910的齒寬B₁等于從動輪920的齒寬B₂。上述曲齒圓錐齒輪傳動結構以其減速比大、承載能力強、體積小等優點而被廣泛應用于許多場合，例如用于汽車的驅動橋作為主減速傳動。國內的汽車驅動橋曲齒圓錐齒輪的制造因其輪齒幾何形狀的復雜性目前仍然采用傳統的銑齒工藝為主，采用傳統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力集中，易形成疲勞源，大大減少了齒輪的使用壽命。汽車驅動橋曲齒圓錐齒輪易斷齒失效、可靠性差等因素已經嚴重影響著國產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和高強度輪齒結構設計方面的研究尤為重要。

精密鍛造成形工藝作為一種先進制造技術，是在傳統模鍛工藝的基礎上逐步發展起來的。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世紀先進制造技術的發展趨勢，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于20世紀70年代就進行了研究，由最初的熱鍛發展到冷溫鍛，鍛造出來的齒輪質量有了很大的提高，相關的技術已經在國外獲得應用，尤以美國、德國和日本在這方面的研究比較領先，國內對此技術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有限公司采用國外近凈成形出齒形的曲齒圓錐齒輪毛坯進行熱處理前的齒面精加工。

采用粉末冶金壓制成形小模數曲齒圓錐齒輪從動輪的技術已經廣泛應用于電動工具、摩托車等領域，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布實施了“粉末冶金齒輪規范”國家標準6008-A98，規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范，對曲齒圓錐齒輪的幾何形狀規范未見涉及。專利201020278043.3提供了一種曲齒圓錐齒輪滾軋及精整齒形的設備，此設備的出現，為小模數曲齒圓錐齒輪滾軋成形提供了技術參考。但是，無論是采用傳統的銑齒工藝，還是采用精密鍛造成形、粉末冶金壓制成形等工藝，現有技術中曲齒圓錐齒輪輪齒的結構在齒輪副使用過程中容易出現輪齒斷裂失效的現象。

發明內容

本發明的目的是提供一種抗彎強度高的曲齒圓錐齒輪，同時，本發明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構。

本發明中曲齒圓錐齒輪采用的技術方案是：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，所述大端對應的齒根處和/或所述小端對應的齒根處設置有加強筋。

所述大端對應的齒根處設置有加強筋，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置在加強條朝向小端的一側的加強凸部，所述加強凸部設置在加強條的底部與曲齒圓錐齒輪齒槽的槽底之間。

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。

所述加強筋的加強條沿背錐方向的高度不超過節錐線。

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。

所述斜面與相應輪齒齒根之間的夾角不大于30°。

本發明中曲齒圓錐齒輪傳動結構采用的技術方案是：曲齒圓錐齒輪傳動結構，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，所述主動輪與所述從動輪中的至少一個的大端齒根處和/或小端齒根處設置有加強筋。