CN102996755A - 传动轴 - Google Patents

Abstract

一种传动轴，包括与第一齿轮1啮合的齿轮轴31和与第二齿轮2内花键啮合的花键轴32，齿轮轴31和花键轴32是完全同轴的，花键轴32的小径、分度圆直径、压力角、变位系数分别和齿轮轴31的齿根圆直径、分度圆直径、齿形角、变位系数相等，花键轴32大径小于齿轮轴31齿顶圆的直径，但是大于或等于齿轮轴31分度圆的直径；花键轴32背向齿轮轴31的端面上安装有一个挡圈4。本发明可以使用同一种齿轮加工刀具或工具将花键轴和齿轮轴的齿部一次性加工完成，不仅减少了加工刀具或工具的使用，集中了加工工序，还避免了在保证传动轴强度的情况下，因增加工艺过渡部分而导致传动轴轴向或径向尺寸增大，进而增加传动轴所在传动装置尺寸和重量的技术问题。

Description

传动轴

技术领域

本发明涉及一种花键轴和齿轮轴同轴的传动轴。

背景技术

机械设备的传动机构经常会用到这样一种传动轴，该传动轴包括与第一齿轮啮合的齿轮轴和与第二齿轮内花键啮合的花键轴，且通常花键轴的直径小于齿轮轴的直径。由于齿轮轴和花键轴齿部轮齿的齿型、数量一般不一样，需要用两种刀具来加工。为了退刀方便，需要在齿轮轴和花键轴的连接处设置工艺过渡部分。现有技术设置在齿轮轴和花键轴连接处的工艺过渡部分有两种结构：一种结构是设计退刀槽，由于加工空间的限制，花键轴的齿部一般只能采用插齿或梳齿的加工方法。当花键轴齿顶圆的直径高于齿轮轴齿根圆的直径时，齿轮轴的部分也需要采用插齿或梳齿的加工方法。但能加工这种传动轴的插齿或者梳齿的机床比较昂贵，一般的企业配备的这种机床比较少。然后，花键轴和齿轮轴之间退刀槽的存在导致传动轴整体强度降低，为了保证传动轴的强度，一般会增加传动轴的直径，使得与传动轴相配合的其它相关零部件的尺寸增大，进而增加了整个传动装置的尺寸和重量。此外，为提高传动轴的齿部强度和刚度，一般会对传动轴的齿部进行齿面硬化以及磨齿的处理，而磨齿所用的磨具半径远大于齿轮轴和花键轴之间退刀槽的宽度，因此对齿面硬化后的花键轴的齿部进行磨齿加工时，就很容易碰到齿轮轴的齿部，导致花键轴齿部磨齿工艺性差。另一种结构是设计一个刀具半径长的退刀长度，以满足加工刀具的退刀要求。这种传动轴由于该退刀长度的存在，其齿面硬化后的磨齿工艺性比较好，但这样必然要增加整个传动轴轴向长度，影响传动轴的整体弯曲强度，而且不能满足一些对传动轴轴向长度有严格限制的传动装置的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，而提供一种在具有同等强度的条件下尺寸更小、加工工艺性更好的、花键轴和齿轮轴同轴的传动轴。

本发明的技术方案是：一种传动轴，包括与第一齿轮啮合的齿轮轴和与第二齿轮内花键啮合的花键轴的传动轴，花键轴的小径、分度圆直径分别和齿轮轴的齿根圆直径、分度圆直径相等，花键轴的大径大于或等于齿轮轴分度圆直径、小于或等于齿轮轴齿顶圆直径，花键轴齿部的模数、齿数、压力角、变位系数分别和齿轮轴齿部的模数、齿数、齿形角、变位系数相等，花键轴齿部所有的轮齿中心线与齿轮轴齿部所有的轮齿中心线在传动轴横截面上的投影重合。

采用本发明的技术方案，由于花键轴齿部的模数、齿数、压力角、变位系数分别和齿轮轴齿部的模数、齿数、齿形角、变位系数相等，而且花键轴齿部所有的轮齿中心线与齿轮轴齿部所有轮齿中心线在传动轴横截面上的投影重合，这样花键轴和齿轮轴之间就不必设置工艺过渡部分，可以使用同一种齿轮加工刀具或工具将花键轴和齿轮轴的齿部一次性加工完成，不仅减少了加工刀具或工具的使用，集中了加工工序；还避免了在保证传动轴强度的情况下，因增加工艺过渡部分而导致传动轴轴向或径向尺寸增大，进而增加传动轴所在传动装置尺寸和重量的技术问题。

由于花键轴和齿轮轴的连接处不必设置工艺过渡部分，因此整个传动轴的齿部可以用滚压法加工，滚压法加工不仅能提高传动轴的疲劳强度，改善齿部材料组织，表面硬度由里向外得到明显提高；而且滚压法是一种对坯料进行挤压的无切削加工，可以使加工后的传动轴齿部齿顶圆的直径大于加工前毛坯的直径，与切削式加工的梳齿和插齿方法相比，减少了投入毛坯的直径，节约了材料，缩短了生产周期。

为了提高花键轴和齿轮轴齿部的刚度和精度，以提高传动轴的承载能力和使用寿命，降低传动噪声，一般传动轴的齿部需要经过齿面硬化和磨齿两道工序的处理；由于花键轴和齿轮轴之间不必设置工艺过渡部分，因此传动轴只需要经过一次齿面硬化，减少了传动轴的变形量；而现有技术的传动轴由于工艺过渡部分的存在需要依次对齿轮轴和花键轴齿部进行齿面硬化，也就是说要经过两次齿面硬化，从而增大了传动轴的变形量；另外，花键轴和齿轮轴齿部是用同一种齿轮加工刀具或工具一次性加工完成的，它们齿部的各种参数一样，因此也可以用同一种磨齿工具一次性完成磨齿的工序。

此外，本发明涉及的传动轴，花键轴齿部所有的轮齿中心线与齿轮轴齿部所有的轮齿中心线在传动轴横截面上的投影重合，也就是说花键轴实际上完全是齿轮轴的延伸部分，花键轴和齿轮轴的齿部是轮齿对轮齿、齿槽对齿槽的整体件，在一些需要满足同步传输动力的特殊场合，只要保证安装在花键轴上第二齿轮的某个轮齿或者齿槽中心线与花键轴某个内花键的轮齿或者齿槽的中心线在第二齿轮横截面上的投影重合，就可以保证齿轮轴上某个轮齿或者齿槽的中心线和第二齿轮上某个轮齿或者齿槽的中心线在传动轴横截面上的投影重合，使得齿轮轴的齿部和安装在花键轴的第二齿轮齿部有共同的起点，从而实现了动力的同步传输；而现有技术中花键轴和齿轮轴的齿部是分两次加工的，很难保证花键轴上的轮齿或齿槽中心线和齿轮轴上的轮齿或齿槽中心线在传动轴横截面上的投影重合。

现有的传动轴齿部不是一次性加工完成的，因此花键轴的齿部横截面还有呈矩形或者三角形的，本发明花键轴的齿部由于是有齿轮加工刀具或工具一次性加工完成的，因此其齿廓必然是渐开线形的，而渐开线形的轮齿有自动定心功能，强度高，寿命长，易获得较高精度和互换性，载荷较大，定心精度要求较高，有利于安装在花键轴上的第二齿轮与传动轴的对心。

本发明进一步的技术方案是：所述花键轴和齿轮轴上的齿部采取的变位是正变位。

正变位后，传动轴上齿部的齿数可以更少，相应地传动轴的径向尺寸更小，使得安装该传动轴的传动装置结构更紧凑，同时承载能力也得到增强。

本发明再进一步的技术方案是：花键轴背向齿轮轴的端面上固定有可覆盖安装在花键轴上第二齿轮部分端面的挡圈。

采用本技术方案后，当花键轴大径和齿轮轴的齿顶圆直径相等时，安装在花键轴上的第二齿轮不仅可以是直齿轮或者人字齿轮这种轴向受力平衡的齿轮，还可以是轴向受力背向齿轮轴方向的斜齿轮；当花键轴大径小于齿轮轴齿顶圆直径时，安装在花键轴上的第二齿轮不仅可以是轴向受力平衡的直齿轮或者人字齿轮，轴向受力朝齿轮轴方向的斜齿轮，还可以是轴向受力背向齿轮轴方向的斜齿轮。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例二的结构示意图。

以下结合附图和实施例对本发明的详细内容作进一步描述。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，一种传动轴，包括与第一齿轮1啮合的齿轮轴31和与第二齿轮2内花键啮合的花键轴32，齿轮轴31和花键轴32一体成型，齿轮轴31和花键轴32是完全同轴的，齿轮轴31和花键轴32连接处没有设置退刀槽或者退刀长度的工艺过渡部分；花键轴32的小径、分度圆直径、压力角、变位系数分别和齿轮轴31的齿根圆直径、分度圆直径、齿形角、变位系数相等，花键轴32大径小于齿轮轴31齿顶圆的直径，但是大于或等于齿轮轴31分度圆的直径，齿轮轴31朝花键轴方向的部分端面显露出来，安装在花键轴32上的第二齿轮2靠紧齿轮轴31朝花键轴32的端面；花键轴32背向齿轮轴31的端面上安装有一个挡圈4，挡圈4的直径大到可以覆盖安装在花键轴32上第二齿轮2的部分端面。

当安装在花键轴32上的第二齿轮2是斜齿轮，且受到轴向受力方向是背向齿轮轴31的，那么第二齿轮2受到的轴向力可以得到挡圈4的支撑，从而不会背齿轮轴31方向产生轴向窜动；当安装在花键轴32上的第二齿轮2为斜齿轮，且受到的轴向力方向是朝齿轮轴31方向时，齿轮轴31朝花键轴32的端面就可以支撑第二齿轮2受到的轴向力，防止第二齿轮2朝齿轮轴31方向发生轴向窜动。

实施例二

如图2所示，一种传动轴，包括与第一齿轮1啮合的齿轮轴31和与第二齿轮2内花键啮合的花键轴32，齿轮轴31的齿顶圆直径等于渐开线花键轴32的大径。这样齿轮轴31朝花键轴方向的端面就没有显露出来，由于没有该端面的支撑，花键轴32上所安装的第二齿轮2只能是直齿轮、人字齿轮等轴向受力平衡的齿轮，而不能是在啮合过程中会受到轴向力的斜齿轮；在花键轴的32背向齿轮轴的端面上安装挡圈4，由于挡圈4的支撑，花键轴32上安装的第二齿轮2可以是轴向受力背向齿轮轴31的斜齿轮。

花键轴32齿部的模数、齿数、压力角、变位系数分别和齿轮轴31齿部的模数、齿数、齿形角、变位系数相等，且花键轴32齿部所有轮齿的中心线与齿轮轴31齿部所有轮齿的中心线在传动轴的横截面上的投影重合，因此花键轴32和齿轮轴31上的齿部可以用同一种齿轮加工刀具或工具一次性加工完成，在保证安装在花键轴上第二齿轮2的某个轮齿或者齿槽中心线与第二齿轮2某个内花键的轮齿或者齿槽的中心线在第二齿轮2横截面上的投影重合的情况下，有利于实现动力的同步传输。

所述花键轴32和齿轮轴31上齿部还可以采用变位系数相同的正变位，这样传动轴上齿部的齿数可以更少，相应地传动轴的径向尺寸也减少，使得安装该传动轴的传动装置结构更紧凑，同时承载能力也得到增强。当然该传动轴的齿部也可以是不变位或负变位，但是不变位或者负变位的传动轴没有正变位传动轴的效果。

Claims (3)

1.一种传动轴，包括与第一齿轮啮合的齿轮轴和与第二齿轮内花键啮合的花键轴的传动轴，其特征是花键轴的小径、分度圆直径分别和齿轮轴的齿根圆直径、分度圆直径相等，花键轴的大径大于或等于齿轮轴分度圆直径、小于或等于齿轮轴齿顶圆直径，花键轴齿部的模数、齿数、压力角、变位系数分别和齿轮轴齿部的模数、齿数、齿形角、变位系数相等，花键轴齿部所有的轮齿中心线与齿轮轴齿部所有的轮齿中心线在传动轴横截面上的投影重合。

2.根据权利要求1所述的传动轴，其特征是所述花键轴和齿轮轴上的齿部采取的变位是正变位。

3.根据权利要求1或2所述的传动轴，其特征是花键轴背向齿轮轴的端面上固定有可覆盖安装在花键轴上第二齿轮部分端面的挡圈。

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