专利名称：齿轮、传动系统及工程机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及齿轮传动领域，具体而言，涉及一种齿轮，包括该齿轮的传动系统以及包括该传动系统的工程机械。
背景技术：
目前，国内外一般齿轮传动机构中的圆柱齿轮，通常设计成齿宽为等宽形式。该种类型的齿轮，在齿轮旋转工作过程中，其齿轮各个轮齿的受力恒定在某一范围内，各个轮齿的受力不相等且有较大差异的场合。相关技术中的齿轮至少存在以下缺点在各个轮齿的受力不相等的情况传动不稳定，每个轮齿磨损程度不一样，浪费材料。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种齿轮，在满足受力强度的前提下，实现齿轮轻量化。有鉴于此，本发明提供了一种齿轮，所述齿轮设置有轴孔，所述齿轮的周向设置有轮齿，所述轮齿为非等宽轮齿。本发明所提供的齿轮，适用于在齿轮旋转过程中，其齿轮上的各个轮齿的受力恒定在某一范围内，且各个轮齿的受力不相等且有较大差异的场合，能在保证满足强度要求的前提下，最大限度地节省材料，实现齿轮的轻量化和等应力或者接近于等应力设计。在上述技术方案中，优选地，所述轮齿的齿宽渐变。在齿轮旋转工作过程轮齿啮合表面受力不相等的场合，对于啮合表面受力较大的部位，其齿宽相应增大，对于啮合表面受力较小的部位，在保证使用要求和安全要求的前提下，其齿宽相应的减少，齿轮的各个轮齿是等应力啮合工作的，齿轮的静平衡和动平衡在齿轮齿宽确定以后进行确定。在上述技术方案中，优选地，所述齿轮上设置有多段轮齿段，每一所述轮齿段中轮齿的齿宽相等，相邻两所述轮齿段中轮齿的齿宽不相等。在上述技术方案中，优选地，所述齿轮上设置有第一轮齿段和第二轮齿段，所述第一轮齿段和所述第二轮齿段中轮齿的齿宽不等，所述第一轮齿段和所述第二轮齿段沿所述齿轮的周向交替分布。在上述技术方案中，优选地，所述齿轮上设置有四段所述第一轮齿段和四段所述第二轮齿段，四段所述第一轮齿段沿所述齿轮的周向均布，四段所述第二轮齿段沿所述齿轮的周向均布。在上述任一技术方案中，优选地，所述齿轮为直齿轮、圆柱斜齿轮或锥齿轮。直齿轮、圆柱斜齿轮或锥齿轮各个轮齿的啮合受力值决定了各个轮齿的齿宽，啮合受力值较大的轮齿齿宽较大，啮合受力值较小的轮齿齿宽较小。在上述任一技术方案中，优选地，所述齿轮为定传动比的齿轮。
在上述任一技术方案中，优选地，所述齿轮为变传动比的齿轮。变传动比的齿轮只是齿廓形状发生改变，而本发明改变的是轮齿宽度，故能将本实施例中提出的技术方案应用到变传动比的齿轮中。另一方面，本发明还提供了一种传动系统，包括至少一个上述的齿轮。采用上述齿轮的传动系统，传动更加平稳，更加节约材料，节省成本。再一方面，本发明提供改了一种工程机械，包括上述的传动系统。还可以将本发明提供的齿轮，应用于其他的机械设备当中，在此无法穷举，不再赘述，但其应用均应在本发明的保护范围之内。 综上所述，本发明提供的齿轮能在保证满足强度要求的前提下，重量更轻，最大限度地节省材料，实现齿轮的轻量化和等应力或者接近于等应力设计。
图I是根据本发明所述齿轮一个实施例的结构示意图；图2是根据本发明所述齿轮另一个实施例的结构示意图；图3是根据本发明所述齿轮再一个实施例的结构示意图；图4是根据本发明所述齿轮再一个实施例的立体示意图；图5是图4的侧视结构示意图。其中，图I至图5中附图标记与部件名称之间的对应关系为I第一轮齿段 2第二轮齿段 4首轮齿 5尾轮齿
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。本发明提供了一种齿轮，齿轮设置有轴孔，齿轮的周向设置有轮齿，轮齿为非等宽轮齿。本发明所提供的齿轮，适用于在齿轮旋转过程中，其齿轮上的各个轮齿的受力恒定在某一范围内，且各个轮齿的受力不相等且有较大差异的场合，能在保证满足强度要求的前提下，最大限度地节省材料，实现齿轮的轻量化和等应力或者接近于等应力设计。如图I至图3所示，在本发明的优选实施例中，轮齿的齿宽渐变。在图I所示，齿轮上箭头c所指处轮齿在啮合时受力值为平均水平，箭头e所指处轮齿在啮合时受力较大,箭头d所指处轮齿在啮合时受力较小。由图I可以看出，箭头d处所指的轮齿的宽度小于箭头c所指处轮齿的宽度，箭头c所指处轮齿的宽度小于箭头e所指处轮齿的宽度。同时自c处至d处,轮齿的齿宽逐渐减小；自d处至e处,轮齿的齿宽逐渐增力口。这种设计可以在满足齿轮传动强度的情况下，最大化地节约材料，使得齿轮做得更轻，降低齿轮的生产成本，同时降低齿轮传动中由于齿轮重量引起的能耗。如图2所示,齿轮为对称结构,该齿轮上,轮齿的齿宽自a处至b处逐渐增大,齿轮上轮齿的齿宽根据设计要求渐变，在满足强度的同时，节约了材料，使得齿轮的结构更轻，结构更加合理。在图3所示的齿轮上，首轮齿4的齿宽最小，尾轮齿5的齿宽最大，首轮齿4和尾轮齿5相对于齿轮轴线对称设置，轮齿的齿宽自首轮齿4向尾轮齿5逐渐增大。这种齿宽渐变型的齿轮设计，在节约材料，减轻齿轮重量的同时，使得齿轮结构过渡更加均匀，齿轮受力更加合理，避免应力集中，提高齿轮的使用寿命，降低生产成本。在齿轮旋转工作过程轮齿啮合表面受力不相等的场合，对于啮合表面受力较大的部位，其齿宽相应增大，对于啮合表面受力较小的部位，在保证使用要求和安全要求的前提下，其齿宽相应的减少，齿轮的各个轮齿是等应力啮合工作的，齿轮的静平衡和动平衡在齿 轮齿宽确定以后进行确定。如图4和图5所示，在本发明的另一种实施例中齿轮上设置有多段轮齿段，每一轮齿段中轮齿的齿宽相等，相邻两轮齿段中轮齿的齿宽不相等。如图4所示，优选地，所述齿轮上设置有第一轮齿段I和第二轮齿段2，第一轮齿段I和第二轮齿段2中轮齿的齿宽不等，第一轮齿段I和第二轮齿段2沿齿轮的周向交替分布。第一轮齿段I中各轮齿的齿宽相等，第二轮齿段2中各轮齿的齿宽相等。如图4所示，齿轮上设置有四段第一轮齿段I和四段第二轮齿段2，四段第一轮齿段I沿齿轮的周向均布，四段第二轮齿段2沿齿轮的周向均布。这种结构具有一定规律，方便自动化加工，同时第一轮齿段I沿齿轮的周向均布，第二轮齿段2沿齿轮的周向均布，轮齿段的设计更加对称，受力更加合理，可以延长齿轮的使用寿命，降低生产成本。上述实施例中所述的齿轮可以为直齿轮、圆柱斜齿轮或锥齿轮。直齿轮、圆柱斜齿轮或锥齿轮各个轮齿的啮合受力值决定了各个轮齿的齿宽，啮合受力值较大的轮齿齿宽较大，啮合受力值较小的轮齿齿宽较小。在上述实施例中，齿轮可以为定传动比齿轮，也可以是变传动比的齿轮。变传动比的齿轮只是齿廓形状发生改变，而本发明改变的是轮齿宽度，故能将本实施例中提出的技术方案应用到变传动比的齿轮中。当然，齿轮上还可设置有减重孔。减重孔可以使得齿轮最大程度地实现轻量化。本发明还提供了一种传动系统，包括至少一个上述的齿轮。采用上述齿轮的传动系统，传动更加平稳，更加节约材料，节省成本。本发明还提供了一种工程机械，包括上述的传动系统。具体地，首先计算齿轮的各个轮齿的啮合受力值，依据该受力值设计各个轮齿齿宽对于啮合时受力较大的轮齿，该处轮齿齿宽较啮合时受力值为平均水平的轮齿要宽；对于啮合时受力较小的轮齿，该处轮齿齿宽较啮合时受力值为平均水平的轮齿要窄；各轮齿之间平滑过渡；本齿轮毛坯以精密铸造方式进行铸造。综上所述，本发明提供的齿轮能在保证满足强度要求的前提下，重量更轻，最大限度地节省材料，实现齿轮的轻量化和等应力或者接近于等应力设计。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种齿轮，所述齿轮设置有轴孔，所述齿轮的周向设置有轮齿，其特征在于，所述轮齿为非等宽轮齿。
2.根据权利要求I所述的齿轮，其特征在于，所述轮齿的齿宽渐变。
3.根据权利要求I所述的齿轮，其特征在于，所述齿轮上设置有多段轮齿段，每一所述轮齿段中轮齿的齿宽相等，相邻两所述轮齿段中轮齿的齿宽不相等。
4.根据权利要求I所述的齿轮，其特征在于，所述齿轮上设置有第一轮齿段(I)和第二轮齿段(2)，所述第一轮齿段(I)和所述第二轮齿段(2)中轮齿的齿宽不等，所述第一轮齿段(I)和所述第二轮齿段(2 )沿所述齿轮的周向交替分布。
5.根据权利要求4所述的齿轮，其特征在于，所述齿轮上设置有四段所述第一轮齿段(I)和四段所述第二轮齿段(2)，四段所述第一轮齿段(I)沿所述齿轮的周向均布，四段所 述第二轮齿段(2)沿所述齿轮的周向均布。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的齿轮，其特征在于，所述齿轮为直齿轮、圆柱斜齿轮或锥齿轮。
7.根据权利要求I至5中任一项所述的齿轮，其特征在于，所述齿轮为定传动比的齿轮。
8.根据权利要求I至5中任一项所述的齿轮，其特征在于，所述齿轮为变传动比的齿轮。
9.一种传动系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求I至8中任一项所述的齿轮。
10.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求9所述的传动系统。
全文摘要
本发明提供了一种齿轮，齿轮设置有轴孔，齿轮的周向设置有轮齿，轮齿为非等宽轮齿。本发明提供的齿轮能在保证满足强度要求的前提下，重量更轻，最大限度地节省材料，实现齿轮的轻量化和等应力或者接近于等应力设计。本发明还提供了一种包括上述齿轮的传动系统，以及包括该传动系统的工程机械。
文档编号F16H55/08GK102720825SQ20121021841
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者叶水凌, 钱汉生 申请人:三一重工股份有限公司