CN206513795U - 一种用于减振降噪的顶底双孔齿轮 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于减振降噪的顶底双孔齿轮，在齿轮端面沿齿牙中心线、平行于齿宽方向钻有孔洞，孔洞包括靠近齿顶的顶孔和靠近齿根的底孔，顶底双孔齿轮可以增加齿轮结构的柔性度，并且能够改善齿根弯曲应力的分布状态，其特有的柔性结构不仅可以降低齿轮啮合过程中由于齿顶啮入和齿根啮出而引起的振动冲击，达到降低齿轮动态激励的效果；同时通过正交分析方法得到优化以后的顶底孔参数，达到改善齿根弯曲强度的结果。
Description
技术领域
本实用新型属于车辆变速箱领域，涉及一种用于减振降噪的顶底双孔齿轮。
背景技术
振动和噪声性能指标是评价变速箱质量的重要参数。近年来，随着车辆舒适性能的提高以及整车加速通过噪声限值标准的升级，各大整车厂以及终端客户都将振动和噪声作为评价车辆质量性能的重要参数。变速箱作为整车传动系重要总成部件，振动噪声性能是其产品市场竞争力的重要体现。
变速箱的振动和噪声来源于齿轮运转过程中的动态激励，变速箱齿轮运转过程中，齿轮齿顶的啮入和齿根的啮出是形成齿轮间冲击振动的主要来源。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种用于减振降噪的顶底双孔齿轮，降低齿轮啮合过程中由于啮入和啮出而引起的振动冲击，达到降低齿轮动态激励的效果，降低变速箱的振动和噪声值；同时通过正交分析方法得到优化以后的顶底孔参数，达到改善齿根弯曲强度的结果。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于减振降噪的顶底双孔齿轮，在齿轮端面沿齿牙中心线、平行于齿宽方向钻有孔洞，孔洞包括靠近齿顶的顶孔和靠近齿根的底孔，顶孔小于底孔孔径，在满足齿根弯曲强度要求前提下，通过正交分析方法，选取最优的顶底双孔齿轮参数作为顶孔和底孔的位置、直径和深度参数。
进一步，所述顶孔和底孔为沿着齿轮端面开设的盲孔。
进一步，所述顶孔和底孔，其中一个为沿着齿轮端面开设的盲孔、另一个为通孔。
进一步，所述顶孔和底孔为沿着齿轮端面开设的通孔。
本实用新型用于减振降噪的顶底双孔齿轮，在齿轮端面沿齿牙中心线、平行于齿宽方向钻有孔洞，孔洞包括靠近齿顶的顶孔和靠近齿根的底孔，顶底双孔齿轮可以增加齿轮结构的柔性度，其特有的柔性结构可以降低齿轮啮合过程中由于齿顶啮入和齿根啮出而引起的振动冲击，达到降低齿轮动态激励的效果。同时，顶底双孔齿轮需保证齿根弯曲强度满足设计要求，通过正交分析方法，选取最优的顶底双孔齿轮参数，不仅能够满足原齿根弯曲强度设计要求，而且能够改善齿根弯曲应力的分布，提高齿根弯曲强度。
通过与采用其它方法，如增大齿轮副重合度，直齿轮改为斜齿轮等，降低变速箱齿轮啮合振动相比较，新型顶底双孔齿轮结构仅需要沿着齿向方向，在齿轮端面合理位置打钻孔洞，可以最大限度保证齿轮原有的设计结构与设计参数，无需改变其它零件设计，也不需要增加特殊的工艺夹具和刀具，能够最大限度的节省成本，具有市场实用性。
附图说明
图1孔洞结构齿轮端面图
图2a顶底双孔齿轮-齿顶齿根双盲孔示意图
图2b顶底双孔齿轮-齿顶通孔齿根盲孔示意图
图2c顶底双孔齿轮-齿顶盲孔齿根通孔示意图
图2d顶底双孔齿轮-齿顶齿根双通孔示意图
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
如图1所示，用于减振降噪的顶底双孔齿轮，顶孔位于齿顶圆与节圆之间，底孔位于齿根圆附近，在齿轮端面沿齿牙中心线C、平行于齿宽方向钻有孔洞，孔洞包括靠近齿顶的顶孔A和靠近齿根的底孔B，顶孔A小于底孔B孔径。图1 中顶孔和底孔的位置、直径和深度三个参数，通过有限元方法计算齿根弯曲强度，并以齿根弯曲强度作为优化目标，采用正交分析的方法来确定顶底双孔参数。
顶孔A和底孔B可以采用图2a-2d中的任一种孔型，顶孔A和底孔B可以为沿着齿轮端面开设的盲孔；或者顶孔A和底孔B，其中一个为沿着齿轮端面开设的盲孔、另一个为通孔；或者顶孔A和底孔B为沿着齿轮端面开设的通孔。
工程实际中可采用图2a到图2d中的任一结构，齿轮齿牙结构具有轴对称性，孔洞中心一般位于齿牙中线C上，根据以“齿根弯曲强度为优化目标”的计算结果，确定底孔顶孔的径向位置，孔径以及孔深。
下面以顶孔A为例，介绍顶底双孔的参数优化过程。
首先，将节圆和齿顶圆沿径向距离4等分(节圆直径d，齿顶圆直径da)，3个节点(节点位置依次为(da+3d)/4、(2da+2d)/4和(3da+d)/4)沿齿牙中线作为顶孔中心(节点直径依次为157.02mm、160.19mm和163.36mm)；考虑到齿牙实际尺寸，顶孔直径依次取m/20、m/15、m/10(m为齿轮模数，直径φ依次为0.25mm、0.33mm和0.5mm)，孔深依次取齿轮宽度的B/4、B/2和B(B为齿轮宽度，孔深依次取5mm、10mm和20mm)；具体参数如表1所示。
表1顶孔参数列表
| 样本水平 | 顶孔径向尺寸/mm | 孔径/mm | 孔深/mm |
| 1 | 157.02 | 0.25 | 5 |
| 2 | 160.19 | 0.33 | 10 |
| 3 | 163.36 | 0.5 | 20 |
其次，根据表1参数数据，通过仿真计算齿根弯曲应力值。三组参数，每组参数各三个变量，最终得到27个仿真结果，结果如表2所示。
表2顶孔参数列表下的齿根弯曲应力计算结果
| 孔径1 | 孔径2 | 孔径3 | 孔深a | 孔径b | 孔径c | |
| 顶孔径向A | A1 | A2 | A3 | Aa | Ab | Ac |
| 顶孔径向B | B1 | B2 | B3 | Ba | Bb | Bc |
| 顶孔径向C | C1 | C2 | C3 | Ca | Cb | Cc |
| 孔深a | a1 | a2 | a3 | — | — | — |
| 孔径b | b1 | b2 | b3 | — | — | — |
| 孔径c | c1 | c2 | c3 | — | — | — |
最后，根据表2计算结果，选取一组“最优保证齿根弯曲强度”的尺寸参数作为顶孔的加工尺寸。底孔尺寸参数信息的计算与顶孔相同，底孔参数计算时依次取0.1πm、0.2πm和0.3πm(πm为齿轮模数与圆周率的乘积，依次为 1.58mm、3.16mm和4.74mm)。需要注意的是，底孔的计算需要在顶孔计算完成以后并且以顶孔完成以后的实际结构作为仿真计算模型。图2a到图2d分别是不同孔深下的结构剖面图。
以上内容是对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定实用新型保护范围。
Claims (4)
1.一种用于减振降噪的顶底双孔齿轮，其特征在于：在齿轮端面沿齿牙中心线(C)、平行于齿宽方向钻有孔洞，孔洞包括靠近齿顶的顶孔(A)和靠近齿根的底孔(B)，顶孔(A)孔径小于底孔(B)孔径，在满足齿根弯曲强度要求前提下，通过正交分析方法，选取最优的顶底双孔齿轮参数作为顶孔和底孔的位置、直径和深度参数。
2.根据权利要求1所述的用于减振降噪的顶底双孔齿轮，其特征在于：所述顶孔(A)和底孔(B)为沿着齿轮端面开设的盲孔。
3.根据权利要求1所述的用于减振降噪的顶底双孔齿轮，其特征在于：所述顶孔(A)和底孔(B)，其中一个为沿着齿轮端面开设的盲孔、另一个为通孔。
4.根据权利要求1所述的用于减振降噪的顶底双孔齿轮，其特征在于：所述顶孔(A)和底孔(B)为沿着齿轮端面开设的通孔。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201621277352.2U CN206513795U (zh) | 2016-11-25 | 2016-11-25 | 一种用于减振降噪的顶底双孔齿轮 |
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ID=59860394
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| CN201621277352.2U Expired - Fee Related CN206513795U (zh) | 2016-11-25 | 2016-11-25 | 一种用于减振降噪的顶底双孔齿轮 |
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|---|---|
| CN (1) | CN206513795U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106499798A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-03-15 | 陕西法士特齿轮有限责任公司 | 一种用于减振降噪的顶底双孔齿轮及其设计方法 |
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2016
- 2016-11-25 CN CN201621277352.2U patent/CN206513795U/zh not_active Expired - Fee Related
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