[发明专利]传动轴

说明书

技术领域

本发明涉及一种花键轴和齿轮轴同轴的传动轴。

背景技术

机械设备的传动机构经常会用到这样一种传动轴，该传动轴包括与第一齿轮啮合的齿轮轴和与第二齿轮内花键啮合的花键轴，且通常花键轴的直径小于齿轮轴的直径。由于齿轮轴和花键轴齿部轮齿的齿型、数量一般不一样，需要用两种刀具来加工。为了退刀方便，需要在齿轮轴和花键轴的连接处设置工艺过渡部分。现有技术设置在齿轮轴和花键轴连接处的工艺过渡部分有两种结构：一种结构是设计退刀槽，由于加工空间的限制，花键轴的齿部一般只能采用插齿或梳齿的加工方法。当花键轴齿顶圆的直径高于齿轮轴齿根圆的直径时，齿轮轴的部分也需要采用插齿或梳齿的加工方法。但能加工这种传动轴的插齿或者梳齿的机床比较昂贵，一般的企业配备的这种机床比较少。然后，花键轴和齿轮轴之间退刀槽的存在导致传动轴整体强度降低，为了保证传动轴的强度，一般会增加传动轴的直径，使得与传动轴相配合的其它相关零部件的尺寸增大，进而增加了整个传动装置的尺寸和重量。此外，为提高传动轴的齿部强度和刚度，一般会对传动轴的齿部进行齿面硬化以及磨齿的处理，而磨齿所用的磨具半径远大于齿轮轴和花键轴之间退刀槽的宽度，因此对齿面硬化后的花键轴的齿部进行磨齿加工时，就很容易碰到齿轮轴的齿部，导致花键轴齿部磨齿工艺性差。另一种结构是设计一个刀具半径长的退刀长度，以满足加工刀具的退刀要求。这种传动轴由于该退刀长度的存在，其齿面硬化后的磨齿工艺性比较好，但这样必然要增加整个传动轴轴向长度，影响传动轴的整体弯曲强度，而且不能满足一些对传动轴轴向长度有严格限制的传动装置的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，而提供一种在具有同等强度的条件下尺寸更小、加工工艺性更好的、花键轴和齿轮轴同轴的传动轴。

本发明的技术方案是：一种传动轴，包括与第一齿轮啮合的齿轮轴和与第二齿轮内花键啮合的花键轴的传动轴，花键轴的小径、分度圆直径分别和齿轮轴的齿根圆直径、分度圆直径相等，花键轴的大径大于或等于齿轮轴分度圆直径、小于或等于齿轮轴齿顶圆直径，花键轴齿部的模数、齿数、压力角、变位系数分别和齿轮轴齿部的模数、齿数、齿形角、变位系数相等，花键轴齿部所有的轮齿中心线与齿轮轴齿部所有的轮齿中心线在传动轴横截面上的投影重合。

采用本发明的技术方案，由于花键轴齿部的模数、齿数、压力角、变位系数分别和齿轮轴齿部的模数、齿数、齿形角、变位系数相等，而且花键轴齿部所有的轮齿中心线与齿轮轴齿部所有轮齿中心线在传动轴横截面上的投影重合，这样花键轴和齿轮轴之间就不必设置工艺过渡部分，可以使用同一种齿轮加工刀具或工具将花键轴和齿轮轴的齿部一次性加工完成，不仅减少了加工刀具或工具的使用，集中了加工工序；还避免了在保证传动轴强度的情况下，因增加工艺过渡部分而导致传动轴轴向或径向尺寸增大，进而增加传动轴所在传动装置尺寸和重量的技术问题。

由于花键轴和齿轮轴的连接处不必设置工艺过渡部分，因此整个传动轴的齿部可以用滚压法加工，滚压法加工不仅能提高传动轴的疲劳强度，改善齿部材料组织，表面硬度由里向外得到明显提高；而且滚压法是一种对坯料进行挤压的无切削加工，可以使加工后的传动轴齿部齿顶圆的直径大于加工前毛坯的直径，与切削式加工的梳齿和插齿方法相比，减少了投入毛坯的直径，节约了材料，缩短了生产周期。

为了提高花键轴和齿轮轴齿部的刚度和精度，以提高传动轴的承载能力和使用寿命，降低传动噪声，一般传动轴的齿部需要经过齿面硬化和磨齿两道工序的处理；由于花键轴和齿轮轴之间不必设置工艺过渡部分，因此传动轴只需要经过一次齿面硬化，减少了传动轴的变形量；而现有技术的传动轴由于工艺过渡部分的存在需要依次对齿轮轴和花键轴齿部进行齿面硬化，也就是说要经过两次齿面硬化，从而增大了传动轴的变形量；另外，花键轴和齿轮轴齿部是用同一种齿轮加工刀具或工具一次性加工完成的，它们齿部的各种参数一样，因此也可以用同一种磨齿工具一次性完成磨齿的工序。