CN218670511U - 齿轮轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机械设备技术领域，公开了一种齿轮轴。该齿轮轴包括齿轮和轴体，所述齿轮的内孔壁上分别环形设置有第一凸部和第二凸部，所述第一凸部和第二凸部之间形成凹部，所述第一凸部处的所述齿轮的壁厚大于所述第二凸部处的所述齿轮的壁厚；所述轴体包括相连接的第一连接段和第二连接段，所述第一连接段的外径小于所述第二连接段的外径，所述第一连接段与所述第一凸部过盈配合，所述第二连接段与所述第二凸部过盈配合。该齿轮轴的轴体与齿轮为分体式结构，两者可采用不同材料加工制造，降低了制造成本；凹部减小了对齿轮内孔壁的精车面积，进一步降低了加工成本，同时齿轮和轴体的分体式设计提高了齿轮轴的热处理效率。

Description

齿轮轴

技术领域

本实用新型涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种齿轮轴。

背景技术

随着重型机械设备制造业的蓬勃发展，大型人字齿轮轴的需求也大幅度增加。目前人字齿轮轴多采用整体加工的方式进行制造，但由于人字齿轮轴的齿部所需加工材料强度要求较高，并且还需进行渗碳淬火处理，因此整体加工的方式使得人字齿轮轴的加工成本较高。

现有的分体式人字齿轮轴如申请号为201320063750.4的实用新型专利中提供的一种分离式人字齿轮轴，通过在人字齿轮轴套的内孔上开设花键，并在轴上开设与之相匹配的花键槽，将轴插入人字齿轮轴套中，从而形成完整的人字齿轮轴，并能够实现周向荷载的传递；但是该人字齿轮轴的内壁需要加工花键并进行精车，即对内壁进行精加工以降低内壁的粗糙度，这增大了人字齿轮轴的加工难度和制造成本，不易于推广普及。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种齿轮轴，能够降低材料成本和制造成本，并减小装配应力、提高加工效率。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种齿轮轴，包括：

齿轮，所述齿轮的内孔壁上分别环形设置有第一凸部和第二凸部，所述第一凸部和第二凸部之间形成凹部，所述第一凸部处的所述齿轮的壁厚大于所述第二凸部处的所述齿轮的壁厚；

轴体，所述轴体包括相连接的第一连接段和第二连接段，所述第一连接段的外径小于所述第二连接段的外径，所述第一连接段与所述第一凸部过盈配合，所述第二连接段与所述第二凸部过盈配合。

作为优选地，所述第一凸部的外端面与所述齿轮的一侧端面平齐，所述第二凸部的外端面与所述齿轮的另一侧端面平齐；所述第一连接段的远离所述第二连接段的一端伸出所述齿轮的一侧端面外，所述第二连接段的远离所述第一连接段的一端与所述齿轮的另一侧端面平齐或伸出所述齿轮的另一侧端面外。

作为优选地，所述第二连接段上设置有止挡部，所述止挡部与所述齿轮的一侧端面抵靠。

作为优选地，所述止挡部与所述第二连接段过盈连接或焊接连接。

作为优选地，所述第一连接段与所述第二连接段的连接位置在所述内孔壁上的投影位于所述凹部中。

作为优选地，所述第二连接段与所述第一连接段的连接位置在所述凹部中的投影与所述凹部侧壁的距离为10mm-20mm。

作为优选地，所述凹部沿所述齿轮的轴向上的长度大于20mm。

作为优选地，所述第一凸部处的所述齿轮的壁厚与所述第二凸部处的所述齿轮的壁厚相差5mm-10mm。

作为优选地，所述凹部处的所述齿轮的壁厚与所述第二凸部处的所述齿轮的壁厚相差1mm-2mm。

作为优选地，所述第一连接段与所述第二连接段一体成型。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的齿轮轴，轴体与齿轮为分体式结构，两者通过过盈配合的方式连接，因此轴体与齿轮可采用不同材料进行加工制造，减少了高成本材料的使用量，从而降低了制造成本；由于轴体采用分段式设计，第一连接段的外径小于第二连接段的外径，安装时将第一连接段伸入齿轮的内孔中，依次穿过第二凸部和第一凸部，减小了装配应力，防止整段式结构在安装时出现“卡死”的情况，降低了安装难度；第一凸部和第二凸部之间形成凹部，由于凹部的底面与轴体的外壁之间无接触，因此在加工齿轮内孔壁时无需对凹部进行精密加工，减小了精车的面积，进一步降低了加工成本；此外，通过齿轮与轴体的分体式设计，减小了齿轮轴的空间占用率，可在热处理炉中灵活布置齿轮或轴体，从而同时对多个齿轮轴进行热处理，极大地提高了齿轮轴的热处理效率。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的齿轮轴的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图。

图中：

1-齿轮；11-第一凸部；12-第二凸部；13-凹部；

2-轴体；21-第一连接段；22-第二连接段；23-止挡部。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实用新型提供了一种齿轮轴，该齿轮轴包括齿轮1和轴体2；齿轮1的内孔壁上分别环形设置有第一凸部11和第二凸部12，第一凸部11和第二凸部12之间形成凹部13，第一凸部11处的齿轮1的壁厚大于第二凸部12处的齿轮1的壁厚；于本实施例中，由于齿轮1的内孔壁需要插入轴体2并与轴体2过盈连接，因此需要对齿轮1的内孔壁进行精车以降低粗糙度，而凹部13的底面与轴体2无直接接触，因此在加工齿轮1的内孔壁时无需对凹部13进行精密加工，减小了精车的面积，进一步降低了加工成本、提高了加工效率。

轴体2包括相连接的第一连接段21和第二连接段22，第一连接段21的外径小于第二连接段22的外径，第一连接段21与第一凸部11过盈配合，第二连接段22与第二凸部12过盈配合。于本实施例中，轴体2为圆柱体，能够很好地与齿轮1的圆形内孔向匹配；由于轴体2采用分段式设计，第一连接段21的外径小于第二连接段22的外径，安装时将第一连接段21对准齿轮1的内孔，之后将第一连接段21伸入齿轮1的内孔中，依次穿过第二凸部12和第一凸部11，分段设计减小了装配应力，防止整段式结构在安装时出现“卡死”的情况，降低了安装难度；需要注意的是，轴体2的安装方向不能颠倒，必须将第一连接段21从第二凸部12处插入齿轮1的内孔中。

轴体2与齿轮1为分体式结构，两者通过过盈配合的方式连接，因此轴体2与齿轮1可采用不同材料进行加工制造，减少了高成本材料的使用量，从而降低了制造成本；于本实施例中，齿轮1采用18CrNiMo7-6材料制成，轴体2则采用42CrMo材料制成，42CrMo材料能够满足轴体2的强度要求且价格远低于18CrNiMo7-6材料的价格，从而大大降低了轴体2的制造成本。此外，现有整体式齿轮轴进行热处理时，受到热处理炉空间大小的影响，每次只能处理一个齿轮轴，而该齿轮轴通过齿轮1与轴体2的分体式设计，减小了齿轮轴的空间占用率，可在热处理炉中灵活布置齿轮1或轴体2，例如将多个齿轮1或多个轴体2放进热处理炉中进行热处理，即每次可同时处理多个齿轮1或多个轴体2，处理完后再进行安装即可，极大地提高了齿轮轴的热处理效率。

进一步地，第一凸部11的外端面与齿轮1的一侧端面平齐，第二凸部12的外端面与齿轮1的另一侧端面平齐；第一连接段21的远离第二连接段22的一端伸出齿轮1的一侧端面外，第二连接段22的远离第一连接段21的一端与齿轮1的另一侧端面平齐或伸出齿轮1的另一侧端面外。于本实施例中，第一凸部11从齿轮1内孔壁中间位置的凹部13向齿轮1的一侧端面延伸并与该端面平齐，使得第一连接段21能够完全地与齿轮1的内孔紧密连接，避免在内孔的端头处与第一连接段21之间产生空隙而造成连接不稳，提高了连接的稳定性；与第一凸部11相同，第二凸部12从齿轮1内孔壁中间位置的凹部13向齿轮1的另一侧端面延伸并与该端面平齐，提高了第二连接段22与齿轮1连接的稳定性。

具体地，第一连接段21上设置有止挡部23，止挡部23与齿轮1的一侧端面抵靠。将轴体2的第一连接段21插入齿轮1的内孔中，当达到指定位置后，止挡部23会抵靠在齿轮1的端面上，止挡部23的横截面可以是矩形也可以是圆形，只要其外圈的边长或者直径大于齿轮1的内孔直径即可，在此不做限定。

具体地，止挡部23与第二连接段22过盈连接或焊接连接。于本实施例中，止挡部23和第二连接段22可以采用过盈连接或焊接连接的连接方式，使止挡部23固定在第二连接段22上，避免止挡部23从第二连接段22上滑落。

进一步地，第一连接段21与第二连接段22的连接位置在内孔壁上的投影位于凹部13中。于本实施例中，第一连接段21的外径小于第二连接段22的外径，由于第一连接段21和第二连接段22分别与第一凸部11和第二凸部12过盈配合，因此在第一连接段21和第二连接段22的连接位置会产生较大的扭转应力，同时第二凸部12会对第二连接段22产生挤压力，因此第一连接段21和第二连接段22的连接位置在内孔壁上的投影位于凹部13中，即第二凸部12沿内孔的轴向方向均与第二连接段22过盈配合，能够极大地降低第一连接段21和第二连接段22的连接位置处的应力集中，有效地避免了齿轮轴运转过程中轴体2断裂的情况，提高了齿轮轴使用的安全性。

具体地，第二连接段22与第一连接段21的连接位置在凹部13中的投影与凹部13侧壁的距离为10mm-20mm。于本实施例中，第二连接段22与第一连接段21的连接位置在凹部13中的投影与凹部13侧壁的距离为10mm-20mm，经实际操作验证，该距离既能有效避免应力集中的现象，同时也节省了用料、降低了安装难度。

进一步地，凹部13沿齿轮1的轴向上的长度大于20mm。于本实施例中，凹部13沿齿轮1的轴向上的长度大于20mm，有效地减小了精车的面积，同时也为第一连接段21和第二连接段22的连接位置提供了充分的空间；但凹部13的长度不宜过长，应能够保证齿轮1的内孔壁与轴体2可靠的过盈连接的长度。

进一步地，第一凸部11处的齿轮1的壁厚与第二凸部12处的齿轮1的壁厚相差5mm-10mm。经实际操作验证，该壁厚差既能满足第一凸部11与第二凸部12的外径要求，又降低了加工难度。

进一步地，凹部13处的齿轮1的壁厚与第二凸部12处的齿轮1的壁厚相差1mm-2mm。于本实施例中，齿轮1的内孔壁厚度D≥3.5M，M为齿轮1的模数；凹部13为齿轮1内孔壁上厚度最小处，该处的壁厚比第二凸部12处的壁厚小1mm-2mm，经实际操作验证，凹部13处的壁厚既能满足降低加工精度的要求，同时又保证了该处的结构强度。

进一步地，第一连接段21与第二连接段22一体成型。于本实施例中，第一连接段21和第二连接段22为整体锻造而成，保证了两者的连接强度，有效避免了从分段处断裂。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.齿轮轴，其特征在于，包括：

齿轮(1)，所述齿轮(1)的内孔壁上分别环形设置有第一凸部(11)和第二凸部(12)，所述第一凸部(11)和第二凸部(12)之间形成凹部(13)，所述第一凸部(11)处的所述齿轮(1)的壁厚大于所述第二凸部(12)处的所述齿轮(1)的壁厚；

轴体(2)，所述轴体(2)包括相连接的第一连接段(21)和第二连接段(22)，所述第一连接段(21)的外径小于所述第二连接段(22)的外径，所述第一连接段(21)与所述第一凸部(11)过盈配合，所述第二连接段(22)与所述第二凸部(12)过盈配合。

2.根据权利要求1所述的齿轮轴，其特征在于，所述第一凸部(11)的外端面与所述齿轮(1)的一侧端面平齐，所述第二凸部(12)的外端面与所述齿轮(1)的另一侧端面平齐；所述第一连接段(21)的远离所述第二连接段(22)的一端伸出所述齿轮(1)的一侧端面外，所述第二连接段(22)的远离所述第一连接段(21)的一端与所述齿轮(1)的另一侧端面平齐或伸出所述齿轮(1)的另一侧端面外。

3.根据权利要求2所述的齿轮轴，其特征在于，所述第二连接段(22)上设置有止挡部(23)，所述止挡部(23)与所述齿轮(1)的一侧端面抵靠。

4.根据权利要求3所述的齿轮轴，其特征在于，所述止挡部(23)与所述第二连接段(22)过盈连接或焊接连接。

5.根据权利要求1所述的齿轮轴，其特征在于，所述第一连接段(21)与所述第二连接段(22)的连接位置在所述内孔壁上的投影位于所述凹部(13)中。

6.根据权利要求5所述的齿轮轴，其特征在于，所述第二连接段(22)与所述第一连接段(21)的连接位置在所述凹部(13)中的投影与所述凹部(13)侧壁的距离为10mm-20mm。

7.根据权利要求1所述的齿轮轴，其特征在于，所述凹部(13)沿所述齿轮(1)的轴向上的长度大于20mm。

8.根据权利要求1所述的齿轮轴，其特征在于，所述第一凸部(11)处的所述齿轮(1)的壁厚与所述第二凸部(12)处的所述齿轮(1)的壁厚相差5mm-10mm。

9.根据权利要求1所述的齿轮轴，其特征在于，所述凹部(13)处的所述齿轮(1)的壁厚与所述第二凸部(12)处的所述齿轮(1)的壁厚相差1mm-2mm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的齿轮轴，其特征在于，所述第一连接段(21)与所述第二连接段(22)一体成型。

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