疊片式復合變位齒輪的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及齒輪傳動技術領域，特別是涉及一種疊片式復合變位齒輪，該齒輪具有完整的變齒厚復合變位外齒輪結構。
【背景技術】
[0002]齒輪箱作為現代汽車工業的重要傳動部件，是汽車運行過程中的主要振源和噪聲源之一，它的工作性能對整車有著重要的影響。汽車廠商也非常重視減少齒輪箱的振動和噪聲，并把它作為新車的亮點。齒輪嚙合產生振動，通過軸和軸承座傳遞到齒輪箱體上，導致箱體振動，同時輻射噪聲。齒輪嚙合界面的振動是結構噪聲的決定性激勵，如何抑制嚙合產生的振動，從根源上降低噪聲，具有重要的工程應用價值。
[0003]變齒厚齒輪，其變位系數沿軸線方向按一定規律變化，齒形在軸線方向形成一定錐度。通過調整其軸向位移就可以調節嚙合側隙，達到調隙或消隙目的，實現精密傳動，因此在精密機器人及精密伺服等傳動中具有廣闊的應用前景。但這種齒輪加工比較困難，且沒有按其成型原理設計的機床可供使用，生產成本很高，因此在國內現有加工水平下解決其加工問題，對于推廣該種齒輪的應用具有重要意義。另一方面，現有技術的變齒厚齒輪均采用整體結構，由齒輪嚙合產生的振動噪聲較大，解決變齒厚齒輪的噪音問題，對于推廣這種齒輪的應用也具有重要意義。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是為解決現有技術的變齒厚齒輪加工困難及現有技術的變齒厚齒輪嚙合噪音大的問題提供一種加工方便且嚙合噪聲低的疊片式復合變位齒輪。
[0005]本發明為解決上述技術問題采用的技術方案是，一種疊片式復合變位齒輪，所述齒輪由若干片具有相同齒數且具有變厚齒形的齒片順序疊合構成，所述齒片包括設于齒輪軸向兩端的外齒片及位于兩個外齒片之間的若干內齒片，外齒片的厚度大于內齒片的厚度，相鄰的齒片之間均膠接有減振降噪片，齒片的中心設有軸孔，軸孔周圍設有若干用于固定齒片的固定孔，所述齒片的齒頂圓直徑、齒根圓直徑及齒厚均沿齒輪的同一軸向遞增或遞減，內外齒片及減振降噪片構成一個完整的變齒厚復合變位外齒輪結構。本發明的變齒厚齒輪由若干片具有變厚齒形的齒片疊合而成，齒片包括外齒片與內齒片，其中在齒輪軸向的兩端面上各設置一塊外齒片，外齒片之間設置若干內齒片，相鄰的齒片之間膠接減振降噪片，減振降噪片的基本結構與齒片相適配，內外齒片及減振降噪片通過在固定孔內的螺釘或鉚釘聯接固定，從而構成一個完整的、同時具有徑向變位與切向變位的疊片式復合變位齒輪。采用疊片方式構成變齒厚齒輪，由于單一齒片厚度較小，因此容易達到加工要求，齒輪加工工藝性好，應用簡單的工藝就能完成硬齒面和高精度的變齒厚齒輪加工，解決了現有技術的變齒厚齒輪加工困難的問題，可以提高了傳動裝置的承載能力和運行精度。這里的變厚齒形是指齒片上的輪齒其齒厚在齒輪的軸向上由齒片的一面向另一面逐步增大。另外，本發明相鄰的齒片之間均膠接有減振降噪片，減振降噪片具有高阻尼特性，將其膠接于齒片之間，可以有效抑制齒輪嚙合引起的振動，即從根源上減少齒輪的嚙合振動，減少傳動噪聲，從而降低噪音。因此本發明的結構可以解決現有技術的變齒厚齒輪嚙合噪音大的問題，同時也可以延長齒輪副的使用壽命，特別適用于高精度的傳動裝置。
[0006]作為優選，所述齒輪的輪齒為直齒或斜齒，所述齒輪的變位系數沿齒輪軸向呈線性變化。
[0007]作為優選，所有內齒片的厚度相等，所有減振降噪片的厚度相等且振降噪片的厚度為內齒片厚度的16%至30%，外齒片的厚度相等且其厚度是內齒片厚度的3至5倍。本發明的齒片在螺釘或鉚釘固定的基礎上，還與相鄰的減振降噪片膠接，這樣可以提高齒輪的整體強度。對于同一材質的減振降噪片，采用較大厚度的可以提高減振降噪效果，但會影響齒輪的整體強度；而減振降噪片的厚度過小，則減振降噪效果較差，通常選用減振降噪片的厚度為內齒片厚度的16%至30%比較合適，該數值也可以根據不同工況齒輪的實際需要及不同材質減振降噪片的降噪特性綜合考慮選取。本發明的外齒片除承擔齒輪的功能外，還承擔壓緊內齒片及減振降噪片的功能，因此外齒片的厚度通常比內齒片的厚度更大，這樣還可以確保齒輪的邊緣強度，避免位于最外側的齒片開裂或卷曲。
[0008]本發明的齒片與減振降噪片也可以采用下面幾種進一步的改進結構形式:
1、所有內齒片的厚度相等，位于齒厚較大的內齒片一側的減振降噪片的厚度大于位于齒厚較小的內齒片一側的減振降噪片的厚度，減振降噪片的厚度沿齒輪軸向呈線性變化，減振降噪片的最小厚度為內齒片厚度的16%至20%，減振降噪片的最大厚度為內齒片厚度的25%至30%，外齒片的厚度相等且其厚度是內齒片厚度的3至5倍。在本技術方案中，齒輪中各個內齒片的厚度均相等，減振降噪片的厚度不同，靠近齒厚較大的內齒片一側的減振降噪片的厚度較大，靠近齒厚較小的內齒片一側的減振降噪片的厚度較小，且減振降噪片的厚度沿齒輪軸向呈線性變化。這是考慮到齒厚較大的內齒片其外形尺寸相對較大，在同樣的厚度下其諧振頻率較低，而厚度較大的減振降噪片對于頻率較低的振動具有更好的衰減能力，這樣可以在不增加減振降噪片整體厚度的前提下展寬齒輪的振動抑制頻帶，降低齒輪的傳動噪聲，從而降低噪音。
[0009]2、齒厚較小的內齒片的厚度大于齒厚較大的內齒片的厚度，最大厚度內齒片的厚度是最小厚度內齒片的厚度的1.5至2倍，內齒片的厚度沿齒輪軸向呈線性變化，所有減振降噪片的厚度相等且減振降噪片的厚度為最大內齒片厚度的10%至20%，外齒片的厚度相等且其厚度是最大內齒片的厚度的2至3倍。在本技術方案中，齒輪中各個減振降噪片的厚度均相等，而內齒片的厚度不同，齒厚較小的內齒片的厚度較大，齒厚較大的內齒片的厚度較小，這是考慮到齒厚較小的內齒片其外形尺寸相對較小，在同樣的厚度下其諧振頻率較高，適當增加厚度可以使其諧振頻率下降，避免齒輪的噪聲頻帶過寬，有利于采用單一阻尼特性的減振降噪片消除齒輪的傳動噪聲，從而降低噪音。
[0010]3、齒厚較小的內齒片的厚度大于齒厚較大的內齒片的厚度，最大厚度內齒片的厚度是最小厚度內齒片的厚度的1.5至2倍，內齒片的厚度沿齒輪軸向呈線性變化；位于齒厚較大的內齒片一側的減振降噪片的厚度大于位于齒厚較小的內齒片一側的減振降噪片的厚度，最大厚度減振降噪片的厚度是最小厚度減振降噪片的厚度的1.5至2倍，減振降噪片的厚度沿齒輪軸向呈線性變化，減振降噪片的最大厚度為最大內齒片厚度的16%至30%，外齒片的厚度相等且其厚度是最大內齒片的厚度的2至3倍。本技術方案中是前述1、2兩種方案的綜合方案，其工作原理基本一致，結構相對復雜，但具有更好的減振降噪效果。
[0011]作為優選，內齒片包括兩種不同硬度的內齒片結構，兩種不同硬度的內齒片其硬度值之差為高硬度內齒片硬度值的10%至16%，兩種不同硬度的內齒片交替布置，所述內齒片的總數量為奇數，與外齒片相鄰的內齒片其硬度高于與其相鄰的內齒片，所述外齒片采用復合阻尼鋼板結構。采用兩種不同硬度的內齒片有利于內齒片的噪聲頻率點的分散，從而降低同一頻率點的噪聲峰值，避免噪聲頻率集中在一個頻點上，有利于降低齒輪噪音的最大值。這里的硬度值之差為高硬度內齒片硬度值的10%至16%，是以高硬度的內齒片硬度值為基準，低硬度的內齒片的硬度值與高硬度內齒片硬度值之差相對于高硬度的內齒片硬度值的百分比，舉例來說，當高硬度的內齒片硬度值為HRC50時，則低硬度的內齒片的硬度值為HRC42.5- HRC45 ;兩種不同硬度的內齒片可以是兩種硬度不同的材料，也可以是同一種材料通過不同的熱處理方式得到兩種不同的硬度；而外齒片采用復合阻尼鋼板結構也可以有效抑制振動的傳播，從而降低噪音。
[0012]作為優選，每片減振降噪片由單一阻尼材料構成，齒輪設有兩種由不同阻尼特性的阻尼材料構成的減振降噪片，兩種減振降噪片的損耗因子峰值對應兩種頻率，兩種減振降噪片在齒輪的齒片之間交替布置。對于上述采用兩種不同硬度內齒片的齒輪來說，本技術方案的結構可以與其適配，采用兩種具有對應阻尼特性的減振降噪片來抑制相應的噪音，可以達到很好的降噪效果。
[0013]減振降噪片還可以采用下面的結構形式:
1、每片減振降噪片由單一阻尼材料構成，齒輪設