一种需要热处理的渐开线内花键齿廓设计方法及内花键

摘要

本发明公开了一种需要热处理的渐开线内花键齿廓设计方法及内花键，包将渐开线终止圆与原齿廓曲线的交点设为基准点，原内花键齿廓和内花键小径相交点为第一交点；从基准点向所述第一交点的方向，将内花键的齿廓压力角加上一个增量，使得从所述基准点至所述第一交点对原有齿廓曲线增加了削料修形量。本发明的技术目的在于需要热处理的渐开线内花键齿廓设计方法及内花键，该设计方法及基于该方法设计的内花键能够对热处理后的变形量进行补偿。

权利要求

1.一种需要热处理的渐开线内花键齿廓设计方法，其特征在于，在标准渐开线内花键齿廓上进行修形设计：将渐开线终止圆(DFi)与原齿廓曲线的交点设为基准点(A)，原内花键齿廓和内花键小径(Dii)相交点为第一交点(B)；从所述基准点(A)向所述第一交点(B)的方向，将内花键的齿廓压力角α加上一个增量δ，使得从所述基准点(A)至所述第一交点(B)对原有齿廓曲线增加削料修形量，这样，其分度圆处的弧齿齿槽宽因修形而产生的增量满足：Si＇＝2m·x·(tan(α+δ)‑tanα)

其中，m为内花键的模数；

x为变位系数；

取值δ＝(1％～3％)α。

2.如权利要求1所述的需要热处理的渐开线内花键齿廓设计方法，其特征在于，所述内花键小径(Dii)与齿廓相交处增加一过渡圆角(Ri)，所述过渡圆角(Ri)的半径为(0～0.2)m，m为内花键的模数。

3.如权利要求1所述的需要热处理的渐开线内花键齿廓设计方法，其特征在于，所述削料修形量从所述基准点(A)至所述第一交点(B)从零逐渐增大。

4.如权利要求1所述的需要热处理的渐开线内花键齿廓设计方法，其特征在于，所述δ＝(1.5％～2.5％)α。

5.基于权利要求1‑4任一项的内花键齿廓设计方法设计的内花键，其特征在于，将该内花键进行渗碳淬火热处理。

说明书

一种需要热处理的渐开线内花键齿廓设计方法及内花键

技术领域

[0001] 本发明属于花键技术领域，特别涉及一种需要热处理的渐开线内花键齿廓设计方法及内花键。

背景技术

[0002] 渐开线花键是齿轮传递扭矩时最常用的结构。齿轮依靠花键联结来传递扭矩，具有自动定心、承载能力强的特点。

[0003] 对于重卡、工程机械使用的齿轮，由于承载要求高，通常要求齿轮进行渗碳淬火提高表面硬度，保持芯部韧性。齿轮的内花键一般是在热处理前通过拉削加工完成，热处理后不再加工。热处理渗碳淬火时内花键发生缩孔变形，导致花键的通过性变差，同时，变形导致内、外花键在齿廓上的接触区变差。

[0004] 目前，为了减小内花键热处理齿廓变形量，提高花键热后的通过性，目前有效的方式是在热处理前对内花键进行防渗处理。但在内花键局部刷涂防渗材料，实际刷涂效率不高、键槽内的刷涂效果差。

[0005] 由于存在上述技术问题，因此提出一种科学、经济、高效的技术方案来克服上述技术问题，该方案具有重大的经济意义和实用价值。

发明内容

[0006] 针对上述存在的问题，本发明的技术目的在于需要热处理的渐开线内花键齿廓设计方法及内花键，该设计方法及基于该方法设计的内花键能够对热处理后的变形量进行补偿，使得热处理后的花键齿廓达到标准的要求。

[0007] 本发明通过以下技术方案实现：

[0008] 需要热处理的渐开线内花键齿廓设计方法，通过在标准渐开线内花键齿廓上进行修形设计，原内花键齿廓为标准的齿廓。将渐开线终止圆与原齿廓曲线的交点设为基准点，原内花键齿廓和内花键小径相交点为第一交点；从所述基准点向所述第一交点的方向，将内花键的齿廓压力角α加上一个增量δ，使得从所述基准点至所述第一交点对原有齿廓曲线增加了削料修形量，削料修形量从所述基准点至所述第一交点从零逐渐增大，其中，δ＝(1％～3％)α或者更进一步地，δ＝(1.5％～2.5％)α，根据不同齿廓的设计需要取值。

[0009] 另外，所述内花键小径与齿廓相交处增加一过渡圆角，所述过渡圆角的半径为(0～0.2)m，m为内花键的模数，过渡圆角半径取值大于零，其最大值为0.2m。

[0010] 这样，其分度圆处的弧齿齿槽宽因修形而产生的增量满足：

[0011] Si＇＝2m·x·(tan(α+δ)‑tanα)

[0012] 其中，m为内花键的模数；

[0013] x为变位系数；

[0014] 取值δ＝(1％～3％)α。

[0015] 基于上述技术方案的内花键齿廓设计方法设计的内花键，通过上述方法设计得到该内花键，将该内花键进行渗碳淬火热处理，从而得到标准或接近标准的齿轮，补偿了热处理带来的变形。

[0016] 由于采用上述技术方案，本发明的有益效果至少包括:

[0017] 本发明提出的一种对需要热处理的渐开线内花键齿廓设计方法，对内花键齿廓的变形量进行补偿设计，该设计方法改观了目前热处理及弥补热处理变形采取的涂刷防渗材料方式的效益、效率差的局面，提高内花键热处理后的通过性及标准符合性，且使内、外花键齿廓的接触区趋于合理，从而保证了花键配合的定心精度。与防渗处理等传统方式，生产效率及经济性得到大幅提高，具有很高的实用价值及社会价值。

附图说明

[0018] 图1是原齿轮齿廓的结构示意图；

[0019] 图2是本发明的齿轮齿廓的结构示意图。

具体实施方式

[0020] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0021] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

[0022] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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发明中的具体含义。

[0023] 下面结合附图对本发明作详细描述。

[0024] 如图1，原齿轮齿廓的结构示意图。本发明的需要热处理的渐开线内花键齿廓设计方法及该方法获得的内花键，如图2所示，其中：DFi‑渐开线终止圆；A‑基准点，渐开线终止圆与原齿廓曲线的交点；Dii‑内花键小径；B‑第一交点，原内花键齿廓和内花键小径相交点；Ri‑过渡圆角；Dei‑内花键大径；D‑分度圆直径；B＇‑修形后齿廓曲线与内花键小径相交点。

[0025] 本发明是在原内花键齿廓上进行修形设计，或者说在标准渐开线内花键齿廓上进行修形设计，将渐开线终止圆DFi与原齿廓曲线的交点设为基准点A，原内花键齿廓和内花键小径Dii相交点为第一交点B，修形设计部分主要为所述基准点A至所述第一交点B之间部分的齿廓。

[0026] 本发明具体实施方案是，从所述基准点A向所述第一交点B的方向，将内花键的齿廓压力角α加上一个增量δ，使得从所述基准点A至所述第一交点B对原有齿廓曲线增加了削料修形量，其增量取值δ＝(1％～3％)α，且最优的为所述削料修形量从所述基准点A至所述第一交点B从零逐渐增大，更进一步地，其分度圆处的弧齿齿槽宽因修形而产生的增量满足：

[0027] Si＇＝2m·x·(tan(α+δ)‑tanα)

[0028] 其中，m为内花键的模数；

[0029] x为变位系数；

[0030] δ＝(1％～3％)α，或者所述δ＝(1.5％～2.5％)α，其取值根据不同的设计要求或设计尺寸确定，如1.2α、1.4α、1.6α、1.8α、2.0a、2.2α、2.4α、2.8α、3.0α等取值。

[0031] 从而使得在修形后的花键经过渗碳淬火热处理后，能够刚好或者接近于标准设计齿廓，从而补偿内花键齿廓在热处理时产生的变形量，提高内花键在热处理后的标准符合性，使内、外花键齿廓的接触区趋于合理，从而保证了花键配合的定心精度，避免热处理后内花键的通过性变差的问题。同比防渗处理等传统方式，生产效率及经济性得到大幅提高，具有很高的实用价值。如图2中，M部分即为修形后的齿廓，虚线部分为修形前的齿廓。

[0032] 另外，为了更好地实施本技术方案，所述内花键小径Dii与齿廓相交处增加一过渡圆角Ri，所述过渡圆角Ri的半径为(0～0.2)m，Rimax＝0.2m，m为内花键的模数。这种设计，能够使原有锋利的交线变为圆弧交线，避免了锋利的交线在热处理时应力集中导致紊乱变形的问题。

[0033] 基于上述的内花键齿廓设计方法设计的内花键，将该内花键进行渗碳淬火热处理。在经过渗碳淬火热处理后，该花键齿廓更加接近标准齿廓或原齿廓，另外还能够省略涂刷防渗材料等方法的加工步骤，更加具有经济性，极大提高生产效率。

[0034] 另外，对该齿廓的加工方式，可以为，通过将内花键齿廓制作在拉刀刀齿的齿廓上，用于热处理前拉花键加工；拉刀刀齿侧面切削刃的齿廓同内花键齿廓一样，在渐开线终止圆DFi和小径Dii之间的区域，增加了凸起的齿廓修形量和Ri；削量制作在花键塞规齿廓上，用于热处理前拉花键工序检测使用；通过将内花键齿廓放量制作在塞规和微锥轴的齿廓上，用于辅助热处理前拉花键后的检测和加工。花键微锥轴齿廓同内花键齿廓一样，在渐开线终止圆DFi和小径Dii之间的区域，增加了凸起的齿廓修形量。从而能够进行制作该修形花键。

[0035] 以上所述仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请方案的范围内。