[发明专利]一种烧结接合的减振轻量化齿轮

说明书

技术领域

本发明提供一种烧结接合的减振轻量化齿轮，属于齿轮结构设计领域，尤其是一种烧结接合的粉末冶金齿轮。

背景技术

减振阻尼性是齿轮的一项重要性能，高阻尼齿轮可以缓解因振动加剧的齿轮磨损、降低噪声，延长齿轮的工作寿命。轻量化是齿轮结构设计的一项主要指标，轻量化齿轮不仅减轻传动齿轮箱的总重，而且有利于降低冲击，提高系统启动与刹车的灵敏度。粉末冶金齿轮具有减振性与减摩润滑性、可(近)净成形、大批量制造成本低等优点，被广泛应用于汽车、摩托车、工业装备、机电工具等行业。然而，高致密度粉末冶金齿轮整体成形的难度较大，尤其是具有复杂辐板结构的轻量化齿轮，容易在锻压时导致开裂，其可制造性限制了齿轮结构设计的自由空间。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于烧结接合的减振轻量化齿轮，不仅降低了整体成形的工艺难度，而且可以使齿轮的轮缘、辐板与轮毂分别用不同特性与致密度的材料制成，大大增加了齿轮结构设计的自由度。轮齿轮缘部位采用高强度合金材料，并采用致密化工艺制造，以保证轮齿的抗弯强度、疲劳强度与耐磨性；辐板采用强度与塑性综合性能良好的合金材料，辐板结构可以是均质、异构或具有功能梯度的多孔金属件，在保证强度与刚度的前提下，可以大大提高齿轮的减振阻尼性与轻量化程度。此外，还可以利用多孔质材料来储存润滑油，提高齿轮的失油润滑性能，即在齿轮箱因故障失去润滑油时，仍能够正常运转一段时间，为避免故障发展为灾难性事故。

本发明采用的技术方案是：

一种烧结接合的减振轻量化齿轮，其特征在于：由轮缘、轮毂与辐板等预制件烧结接合制成；所述轮缘上分布有用于啮合传动的轮齿，所述轮毂内含有用于连接传动轴的内孔；所述轮缘预制件为精锻或粉末锻造成形件，所述轮毂预制件为机械加工件，所述辐板预制件为多孔金属或钢板夹芯-多孔金属预成形件，所述钢板夹芯中的钢板可以是平钢板，也可以是预成形的曲面钢板；所述烧结接合的方式是烧结扩散焊或烧结钎焊。

作为一种优先实施的方案，所述轮缘的轮齿在齿槽底部设有连通多孔金属辐板的微孔润滑油通道，所述微孔直径为0.2～0.5mm。

作为一种优先实施的方案，轮缘预制件是一种高强度铁基合金粉末锻造成形件，所述高强度铁基合金粉料内含有石墨、铜、钼、镍等减摩性材料，粉末锻造成形件的致密度不低于96％。

作为一种实施方案，所述辐板预制件是一种多孔金属预成形件，所述多孔金属预成形件的孔隙率为15～60％，所述多孔金属预成形件所用材料是一种强度与塑性综合性能良好的合金材料，可以是但不限于铁基合金或铁镍合金。

作为另一种实施方案，所述辐板预制件是一种钢板夹芯-多孔金属预成形件，由多孔金属层与钢板层相间叠加并预连接制成，预连接方式可以是但不限于粘接、钎焊或扩散焊等；所述钢板夹芯-多孔金属预成形件中钢板的层数为1～3，钢板可以是平钢板，也可以是预成形的曲面钢板，曲面钢板的轴向截面轮廓为“盆形”或“波形”，其中“波形”轮廓可以是单峰波、双峰波或类正弦波；所述钢板夹芯-多孔金属预成形件中多孔金属层的孔隙率为20～80％，多孔金属层所用材料是一种强度与塑性综合性能良好的合金材料，可以是但不限于铁基合金或铁镍合金。

作为一种优先实施的方案，所述钢板夹芯-多孔金属辐板中的钢板上可以分布有许多小孔，小孔的直径为0.5～5mm。

作为一种实施方案，所述轮缘、轮毂与辐板预制件烧结接合的方式是烧结扩散焊。所述烧结扩散焊的方法是：在烧结扩散焊之前，首先将轮缘、轮毂与辐板预制件以过盈配合方式进行组装，在接合界面处形成预压力。过盈组装前分别对辐板预制件的外圆与内圆表面进行机械加工，以获得所需的过盈量，并用较大的切削力对加工表面进行挤压，以实现多孔金属表面的致密化，将过盈连接的齿轮组装件放入气氛烧结炉中进行烧结扩散焊接合。

作为另一种实施方案，所述轮缘、轮毂与辐板预制件烧结接合的方式是烧结钎焊。所述烧结钎焊的方法是：在烧结钎焊之前，首先将轮缘、轮毂与辐板预制件在陶瓷工装上进行固定，在轮缘与辐板预制件、辐板与轮毂预制件的邻接表面留适当间隙，并在间隙中填充钎焊料，将工装固定的齿轮组装件放入气氛烧结炉中进行烧结钎焊接合。

附图说明

图1是一种多孔金属辐板齿轮示意图。

图2是一种传统的辐板式圆柱齿轮示意图。

图3是一种含微孔润滑油通道的多孔金属辐板齿轮示意图。

图4是一种双层平钢板夹芯-多孔金属辐板齿轮示意图。

图5是一种盆形钢板夹芯-多孔金属辐板齿轮示意图。