CN201487158U - 分体式齿轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种分体式齿轮，属于传动部件技术领域。所述的分体式齿轮，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端面键固定连接。本实用新型把齿轮改为镶齿圈结构，齿圈与轮毂联接用端面键固定，且端面键固定于轮毂，既解决了热处理周期长、齿圈硬度不均的问题，又根本的解决了因骑缝螺钉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。

Description

分体式齿轮

技术领域

本实用新型涉及传动部件技术领域，具体涉及一种分体式齿轮。

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3)，内有轮毂2与轴，轮毂2与齿圈1之间采用骑缝钉5固定的。但是经实践发现，应用骑缝钉5固定齿圈1和轮毂2，齿圈2在热处理前，在骑缝钉5处要涂抹渗碳保护层，或渗碳后，淬火前在钻骑缝钉5的位置处把渗碳层加工掉，以免淬火后不能加工骑缝钉5。这样加工的工艺，热处理周期长、工时多、费用高；而且在骑缝钉5处的淬火硬度与齿圈1其他处的硬度差别很大；用骑缝钉5来固定齿圈5，齿轮在工作时，骑缝钉5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、成本较低的分体式齿轮。

所述的分体式齿轮，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端面键固定连接。

所述的分体式齿轮，其特征在于轮毂两侧边缘处分别设置有一组圆周均布轮毂键槽，所述端面键通过设置的紧固件固定连接在轮毂键槽内，齿圈内侧相应配合设置键槽凹口。

所述的分体式齿轮，其特征在于轮毂两侧分别设置的轮毂键槽相互交错均布设置。

所述的分体式齿轮，其特征在于端面键通过设置的紧固螺钉固定在轮毂键槽内。

所述的分体式齿轮，其特征在于端面键固定连接后外表面与轮毂、齿圈的侧面平齐。

所述的分体式齿轮，其特征在于轮毂两侧分别设置的轮毂键槽均为6个。

本实用新型把齿轮改为镶齿圈结构，齿圈与轮毂联接用端面键固定，且端面键固定于轮毂，既解决了热处理周期长、齿圈硬度不均的问题，又根本的解决了因骑缝螺钉引起的齿圈受力后变形的问题。

附图说明

图1为本分体式齿轮的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为普通分体式齿轮的结构示意图。

图中，1、齿圈；2、轮毂；2a、轮毂键槽；3、端面键；4、紧固螺钉；5、骑缝钉。

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、图2所示，本分体式齿轮，包括设有安装轴孔的轮毂2，及镶接于轮毂2外的齿圈1，轮毂2两侧边缘处分别设置有一组圆周均布轮毂键槽2a，齿圈1内侧相应配合设置键槽凹口，轮毂键槽2a内通过设置的紧固螺钉4将端面键3固定连接在上述轮毂2、齿圈1的端面结合处。本产品中，轮毂，2两侧分别设置的轮毂键槽2a均为6个，且两侧的轮毂键槽2a相互交错均布设置。端面键3固定连接后外表面与轮毂2、齿圈1的侧面平齐。

本实用新型中，创新性使用端面键3固定连接轮毂2、齿圈1，将端面键3固定在轮毂2的边沿处，如图2，采用内六角紧固螺钉4把端面键3牢牢的固定在轮毂键槽2a中。紧固螺钉4即起到了固定端面键3的作用，又起到了由于斜齿轮引起的轴向力，防止端面键3沿轴向串动的作用。

而现有技术，轮毂2与齿圈1之间采用骑缝钉5固定的，如图3。在对齿圈1进行热处理时，还要对骑缝钉5处做单独处理，加工费时，费用高，且在齿轮工作时，骑缝钉5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。本实用新型中，使用端面键3固定齿圈1和轮毂2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；而且端面键3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。使得本实用新型的分体式齿轮具有加工方便、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，对应用端面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396KW

②电机输入理论转速1500r/min

③减速机传动比50∶1

④齿轮分度圆直径d2＝687.6mm

⑤镶齿轮圈内径590mm

⑥齿轮螺旋角β＝13°

二.减速器的输出转速为：

$n=\frac{1500r/\min }{50}=30r/\min$

三.减速器输出扭矩为：

$T1=\frac{9550\×P}{n}=\frac{9550\×396}{30}N\·m=126060N\·m$

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：

$F1=\frac{2000\×T_1}{d_2}=\frac{2000\×126060}{687.6}N=366666.6N$

式中：d2-齿轮分度圆直径(mm)

T1-减速器输出扭矩(N.m)

五.因齿轮螺旋角产生的轴向力：

Fx＝F1×tanβ＝366666.6×0.231N＝84651.6N

六.端面键的挤压强度：

16#机镶齿圈齿轮，设计为两个端面共计12个端面键，每个端面6个端面键，并且两端面错开分布。

①键宽45

②厚25

③键与轮毂的接触高度为12mm

④挤压许用强度为σpp＝[180N](键经热处理后，硬度为21～23HRC)

$\mathrm{\σp}=\frac{2T}{\mathrm{DKL}}\≤\mathrm{\σpp}$

$=\frac{2\×126060\×1000}{590\×12\×25\×(12\÷2\×1.5)}N=158.26N\≤\mathrm{\σpp}$

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)

σpp-键的挤压许用应力(MPa)

七.计算端面键抗剪强度：

许用抗剪强度为τp＝[60N]

$\mathrm{\τ}=\frac{2T}{\mathrm{DbL}}\≤\mathrm{\τp}$

$=\frac{2\×126060\×1000}{590\×45\×25\×(12\÷2\×1.5)}N=42.2N\≤\mathrm{\τp}$

式中：b-键的宽度(mm)

τp-键联接的许用剪应力(MPa)

八.计算端面键用螺钉的直径d小径

齿轮两面共计12个端面键(单面6个)

①计算6个螺钉所承受的总拉力：

P∑＝(Ko+KC)P＝(2+0.25)×84651.6N＝190466.1N

式中：Ko-预紧系数，查表5-1-54(《机械设计手册》化学工业出版社)取Ko＝2

KC-螺钉相对刚度系数，查表5-1-55；取KC＝0.25

②计算螺钉的许用拉应力σlp(MPa)：

$\mathrm{\σ}1p=\frac{\mathrm{\σs}}{1.2~1.7}=\frac{580}{1.5}N=386.6N$

式中：σs-材料的屈服极限(MPa)查表5-1-63，螺钉的保证载荷(GB/T3098.1-2000)，选取8.8级螺钉M14×1.5，Sp＝72500/125＝580，设Sp≈σs

③计算螺钉直径d小径

式中：6-数字6是同时6个螺钉受拉力。

取螺钉为M14×1.5。

九.校核螺钉拉伸强度σt

${\mathrm{\σ}}_1=\frac{1.3\×P_{\mathrm{\Σ}}}{6\×A_S}=\frac{1.3\×190466}{6\×\frac{3.14\×{\left(12.37\right)}^2}{4}}N=343.558N$

343N＜386.6N即σl＜σlp    校核合格

十.计算端面键螺钉过孔台阶的剪切强度τ

螺钉应用重型弹簧垫圈防松，M14的弹簧垫圈外径为d＝23.8mm选[τ]＝[50N/mm2]

①计算一个螺钉承载的轴向力：

②验算螺钉过孔的抗剪强度：

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≈σs中Sp是规定的可靠载荷，我们在计算中把它作为σs来计算的。

Claims (6)

1.分体式齿轮，其特征在于包括设有安装轴孔的轮毂(2)，及镶接于轮毂(2)外的齿圈(1)，所述轮毂(2)、齿圈(1)的端面结合处通过设置于轮毂(2)的端面键(3)固定连接。

2.如权利要求书1所述的分体式齿轮，其特征在于轮毂(2)两侧边缘处分别设置有一组圆周均布轮毂键槽(2a)，所述端面键(3)通过设置的紧固件固定连接在轮毂键槽(2a)内，齿圈(1)内侧相应配合设置键槽凹口。

3.如权利要求书2所述的分体式齿轮，其特征在于轮毂(2)两侧分别设置的轮毂键槽(2a)相互交错均布设置。

4.如权利要求书2所述的分体式齿轮，其特征在于端面键(3)通过设置的紧固螺钉(4)固定在轮毂键槽(2a)内。

5.如权利要求书2所述的分体式齿轮，其特征在于端面键(3)固定连接后外表面与轮毂(2)、齿圈(1)的侧面平齐。

6.如权利要求书3所述的分体式齿轮，其特征在于轮毂(2)两侧分别设置的轮毂键槽(2a)均为6个。

Images