[發(fā)明專利]一種燒結(jié)接合的減振輕量化齒輪

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510038419.0
• 申請(qǐng)日: 2015-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN104728389A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉泗巖;朱如鵬;李政民卿;陸鳳霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F16H55/17
• 分類號(hào): F16H55/17;B23P15/14
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種燒結(jié)接合的減振輕量化齒輪，屬于齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其是一種燒結(jié)接合的粉末冶金齒輪。

背景技術(shù)

減振阻尼性是齒輪的一項(xiàng)重要性能，高阻尼齒輪可以緩解因振動(dòng)加劇的齒輪磨損、降低噪聲，延長(zhǎng)齒輪的工作壽命。輕量化是齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)主要指標(biāo)，輕量化齒輪不僅減輕傳動(dòng)齒輪箱的總重，而且有利于降低沖擊，提高系統(tǒng)啟動(dòng)與剎車的靈敏度。粉末冶金齒輪具有減振性與減摩潤滑性、可(近)凈成形、大批量制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車、工業(yè)裝備、機(jī)電工具等行業(yè)。然而，高致密度粉末冶金齒輪整體成形的難度較大，尤其是具有復(fù)雜輻板結(jié)構(gòu)的輕量化齒輪，容易在鍛壓時(shí)導(dǎo)致開裂，其可制造性限制了齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自由空間。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種基于燒結(jié)接合的減振輕量化齒輪，不僅降低了整體成形的工藝難度，而且可以使齒輪的輪緣、輻板與輪轂分別用不同特性與致密度的材料制成，大大增加了齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自由度。輪齒輪緣部位采用高強(qiáng)度合金材料，并采用致密化工藝制造，以保證輪齒的抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度與耐磨性；輻板采用強(qiáng)度與塑性綜合性能良好的合金材料，輻板結(jié)構(gòu)可以是均質(zhì)、異構(gòu)或具有功能梯度的多孔金屬件，在保證強(qiáng)度與剛度的前提下，可以大大提高齒輪的減振阻尼性與輕量化程度。此外，還可以利用多孔質(zhì)材料來儲(chǔ)存潤滑油，提高齒輪的失油潤滑性能，即在齒輪箱因故障失去潤滑油時(shí)，仍能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，為避免故障發(fā)展為災(zāi)難性事故。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種燒結(jié)接合的減振輕量化齒輪，其特征在于：由輪緣、輪轂與輻板等預(yù)制件燒結(jié)接合制成；所述輪緣上分布有用于嚙合傳動(dòng)的輪齒，所述輪轂內(nèi)含有用于連接傳動(dòng)軸的內(nèi)孔；所述輪緣預(yù)制件為精鍛或粉末鍛造成形件，所述輪轂預(yù)制件為機(jī)械加工件，所述輻板預(yù)制件為多孔金屬或鋼板夾芯-多孔金屬預(yù)成形件，所述鋼板夾芯中的鋼板可以是平鋼板，也可以是預(yù)成形的曲面鋼板；所述燒結(jié)接合的方式是燒結(jié)擴(kuò)散焊或燒結(jié)釬焊。

作為一種優(yōu)先實(shí)施的方案，所述輪緣的輪齒在齒槽底部設(shè)有連通多孔金屬輻板的微孔潤滑油通道，所述微孔直徑為0.2～0.5mm。

作為一種優(yōu)先實(shí)施的方案，輪緣預(yù)制件是一種高強(qiáng)度鐵基合金粉末鍛造成形件，所述高強(qiáng)度鐵基合金粉料內(nèi)含有石墨、銅、鉬、鎳等減摩性材料，粉末鍛造成形件的致密度不低于96％。

作為一種實(shí)施方案，所述輻板預(yù)制件是一種多孔金屬預(yù)成形件，所述多孔金屬預(yù)成形件的孔隙率為15～60％，所述多孔金屬預(yù)成形件所用材料是一種強(qiáng)度與塑性綜合性能良好的合金材料，可以是但不限于鐵基合金或鐵鎳合金。

作為另一種實(shí)施方案，所述輻板預(yù)制件是一種鋼板夾芯-多孔金屬預(yù)成形件，由多孔金屬層與鋼板層相間疊加并預(yù)連接制成，預(yù)連接方式可以是但不限于粘接、釬焊或擴(kuò)散焊等；所述鋼板夾芯-多孔金屬預(yù)成形件中鋼板的層數(shù)為1～3，鋼板可以是平鋼板，也可以是預(yù)成形的曲面鋼板，曲面鋼板的軸向截面輪廓為“盆形”或“波形”，其中“波形”輪廓可以是單峰波、雙峰波或類正弦波；所述鋼板夾芯-多孔金屬預(yù)成形件中多孔金屬層的孔隙率為20～80％，多孔金屬層所用材料是一種強(qiáng)度與塑性綜合性能良好的合金材料，可以是但不限于鐵基合金或鐵鎳合金。

作為一種優(yōu)先實(shí)施的方案，所述鋼板夾芯-多孔金屬輻板中的鋼板上可以分布有許多小孔，小孔的直徑為0.5～5mm。

作為一種實(shí)施方案，所述輪緣、輪轂與輻板預(yù)制件燒結(jié)接合的方式是燒結(jié)擴(kuò)散焊。所述燒結(jié)擴(kuò)散焊的方法是：在燒結(jié)擴(kuò)散焊之前，首先將輪緣、輪轂與輻板預(yù)制件以過盈配合方式進(jìn)行組裝，在接合界面處形成預(yù)壓力。過盈組裝前分別對(duì)輻板預(yù)制件的外圓與內(nèi)圓表面進(jìn)行機(jī)械加工，以獲得所需的過盈量，并用較大的切削力對(duì)加工表面進(jìn)行擠壓，以實(shí)現(xiàn)多孔金屬表面的致密化，將過盈連接的齒輪組裝件放入氣氛燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)擴(kuò)散焊接合。

作為另一種實(shí)施方案，所述輪緣、輪轂與輻板預(yù)制件燒結(jié)接合的方式是燒結(jié)釬焊。所述燒結(jié)釬焊的方法是：在燒結(jié)釬焊之前，首先將輪緣、輪轂與輻板預(yù)制件在陶瓷工裝上進(jìn)行固定，在輪緣與輻板預(yù)制件、輻板與輪轂預(yù)制件的鄰接表面留適當(dāng)間隙，并在間隙中填充釬焊料，將工裝固定的齒輪組裝件放入氣氛燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)釬焊接合。

附圖說明

圖1是一種多孔金屬輻板齒輪示意圖。

圖2是一種傳統(tǒng)的輻板式圓柱齒輪示意圖。

圖3是一種含微孔潤滑油通道的多孔金屬輻板齒輪示意圖。

圖4是一種雙層平鋼板夾芯-多孔金屬輻板齒輪示意圖。

圖5是一種盆形鋼板夾芯-多孔金屬輻板齒輪示意圖。