一種帶制動盤齒輪的精度提升方案

仇靜，常方坡，劉海林，袁正

一種帶制動盤齒輪的精度提升方案

仇靜，常方坡，劉海林，袁正

（安徽合力股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章對帶制動盤齒輪精度低的問題進行了分析，并對帶制動盤齒輪進行了改進，總結了三種內部結構不同的帶制動盤齒輪，并對其進行理論計算、試制、試驗及精度等級檢測，并對三種方案的試驗及精度檢測結果進行對比。最終得到一種分體式帶制動盤齒輪的精度提升方案，其既滿足使用強度要求，又提升了齒輪精度。

制動盤；齒輪；精度等級

引言

隨著生活質量的提升，人們對叉車舒適性的要求也越來越高，叉車減速箱的噪音水平直接影響著駕駛員的舒適性。用于電動叉車的減速箱，通常要求結構緊湊，低噪音[1]。為了控制噪音，常采用精度等級較好的齒輪。本文所要解決的問題即為電動叉車減速箱中，因帶制動盤齒輪精度等級低，而造成減速箱噪音大甚至出現異響的問題。為了降低減速箱噪音，提升帶制動盤齒輪的精度等級，本文對該種齒輪的精度等級提升方案進行了分析研究。

1 原因分析

帶制動盤齒輪（如圖1所示）的小端為齒輪，大端為制動盤，制動盤外徑尺寸較齒輪大的較多，且由于空間結構限制，齒輪與制動盤之間的距離很小[2]。一般齒輪加工工藝，只能對齒輪進行插齒后熱處理，其變形無法有效控制。產品一般只能做到GB9級以下，且精度等級變化范圍大，跳動較大，直接影響減速箱噪音水平，甚至使減速箱出現異響。

2 方案對比

針對帶制動盤齒輪精度等級低的原因，協同齒輪廠家，對結構緊湊的帶制動盤齒輪進行精度等級提升方案的探索，并進行試制。帶制動盤齒輪正常工況下，只受扭轉力矩，不受軸向力。以下為帶制動盤齒輪精度等級提升方案的對比：

方案一：整體式帶制動盤齒輪（為提升之前的方案），對制動盤和齒輪進行整體鍛造和加工，再進行插齒和熱處理。齒輪精度低，達不到使用要求，裝齒輪箱后，造成頻繁的噪音大，甚至異響問題。制動盤和齒輪間最小軸徑處可傳遞的扭矩[3]為：

方案二：分體式帶制動盤齒輪（圓柱面過盈聯結），將制動盤和齒輪分開制作，其中制動盤帶有內圓孔，齒輪帶有圓柱凸臺，通過內孔和凸臺過盈連接后，用電子束焊接連為整體。該齒輪已轉換為普通形式，可進行磨齒工藝，齒輪精度等級不受熱處理變形的制約，可達較高水平。其中，圓柱面過盈聯結可傳遞的扭矩[3]為：

式中：δ-最小過盈量，mm；l-結合長度，mm；-被聯結件摩擦副的摩擦因數；d-結合直徑，mm；c、c，E、E-分別為包容件和被包容件的系數和彈性模量，/MPa。

方案三：分體式帶制動盤齒輪（花鍵聯結），分開制作制動盤和齒輪，制動盤內帶花鍵，齒輪帶外花鍵，齒輪全部工藝完成后，通過花鍵配合聯結于制動盤，利用電子束焊接連為整體，可達較高水平。其中，花鍵聯結可傳遞的扭矩[4]為：

式中：[σp] -許用擠壓應力，MPa；φ-載荷分配不均勻系數；z-花鍵齒數；lf -齒的工作長度，mm；h-齒側面的工作高度，mm；dm -花鍵的平均直徑，mm。

圖2 方案二

圖3 方案三

3 方案驗證

對以上三個方案進行4800個循環反復耐久性扭轉試驗，試驗結果：

表1 三種方案耐久性試驗結果

通過以上試驗結果可看出，方案一和方案三強度較好，可滿足使用要求。

方案二的三組數據均達不到使用要求，且反應出利用過盈量聯結方案，在廠家管控環節不嚴的情況下，質量穩定性不好，且不易被發現，容易出現質量問題。

對以上三種方案的齒輪精度等級進行檢測，檢測結果總結：

表2 三種方案精度等級

通過齒輪精度檢測和耐久性試驗數據，綜合分析來看，方案三的強度耐久性和精度等級均較好。

4 總結

本文對帶制動盤齒輪影響減速箱噪音水平的問題進行了分析，針對帶制動盤齒輪精度等級低的問題，通過對帶制動盤齒輪的內部結構進行改進，總結了三種方案，并對其進行理論計算、試制及試驗驗證。試驗驗證和精度測量結果表明，方案三具有較好的強度和精度，有效地解決了因帶制動盤齒輪精度低問題，降低了齒輪箱噪音和異響的發生率。

[1] 王澤圣,王群,朱立寶.淺析減速器噪音的控制[J].裝備制造技術, 2012(10).

[2] 吳小君.一種帶濕式制動功能的電動叉車輪邊減速器設計與分析[D].合肥工業大學,2013.

[3] 成大先.機械設計手冊（第2卷）[M].化學工業出版社,2002.

[4] 龐興華.機械設計[M].電子工業出版社,2010.

A Precision Improvement Scheme of Gear with Brake Disc

Qiu Jing, Chang Fangpo, Liu Hailin, Yuan Zheng

( Anhui Heli Co., Ltd, Anhui Hefei 230601 )

In this paper, the problem of low precision of gear with brake disc is analyzed, and the gear with brake disc is improved. Three kinds of gear with brake disc with different internal structure are summarized, and the theoretical calculation, trial production, test and accuracy level detection are carried out. The test and accuracy test results of three schemes are compared. Finally, a kind of split gear with brake disc is obtained, which not only meets the requirements of service strength, but also improves the accuracy of gear.

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.04.020

U463.2

Brake disc; Gear; Accuracy class

A

1671-7988(2021)04-66-02

U463.2

A

1671-7988(2021)04-66-02

仇靜，就職于安徽合力股份有限公司。