一种新型的金属骨架聚合物齿轮制造技术

本实用新型专利技术提供一种新型的金属骨架聚合物齿轮，包括聚合物齿轮和嵌入在聚合物齿轮中的金属骨架，聚合物齿轮的啮合齿侧平面设置有开口槽，金属骨架嵌入设置在开口槽内。金属骨架的外轮廓与啮合齿的齿廓一致；金属骨架的上端部靠近啮合齿的齿顶工作区域。金属骨架靠近啮合齿的端面与啮合齿的外端面平齐。啮合齿的齿形为双渐开线形，其齿廓由两段相错的渐开线组成，两段渐开线之间以一段过渡曲线连接，齿顶与齿根两段渐开线成分阶式布置。本实用新型专利技术提供的新型的金属骨架聚合物齿轮，使得在加快齿轮散热的同时，也能避免齿轮的齿面磨损的技术问题，保证了其机械性能不下降。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的金属骨架聚合物齿轮
本技术涉及聚合物齿轮
，具体说是涉及一种新型的金属骨架聚合物齿轮。
技术介绍
随着技术的进步与社会的发展，近年来资源环境制约成为我国经济社会发展面临的突出矛盾。为解决节能环保的问题，提出产品轻量化的要求，聚合物齿轮由于其远低于金属齿轮的密度和较低的制造成本，而受到人们的广泛关注。聚合物齿轮受湿度影响小，耐腐蚀，可用于降低噪声，在某些特定的场合有着重要的应用。其经济性好，生产效率高，重量轻，成本较低，在近年来已得到了广泛的应用。伴随着机械、汽车、电子电气设备领域的发展，对于聚合物齿轮的要求进一步提高，研究也逐渐深入。聚合物固有的性质是导热系数非常低，这造成了齿轮在工作过程中的散热困难，例如，在齿轮啮合处累积大量热量容易造成其机械性能的下降。目前工程塑料制造的聚合物齿轮，对于相关应用行业发展的需求来说相对滞后，如今广泛采用的聚合物改性技术是利用不同填充物如纤维等填充入聚合物对其进行改性，然而，在一些运行环境下这些填充物易被外力带出或是增大齿面摩擦系数，从而在摩擦面间引入磨粒或使之粘着，成为加重聚合物齿轮齿面磨损的原因之一。因此，如何在加快齿轮散热的同时，也能避免齿轮的齿面磨损，保证其机械性能不下降，成为急需要解决的技术难题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种新型的金属骨架聚合物齿轮，解决了如何在加快齿轮散热的同时，也能避免齿轮的齿面磨损的技术问题，保证了其机械性能不下降。一种新型的金属骨架聚合物齿轮，包括聚合物齿轮和嵌入在所述聚合物齿轮中的金属骨架，所述聚合物齿轮的啮合齿侧平面设置有开口槽，所述金属骨架嵌入设置在所述开口槽内。所述金属骨架的外轮廓与所述啮合齿的齿廓一致；所述金属骨架的上端部靠近啮合齿的齿顶工作区域。所述金属骨架靠近所述啮合齿的端面与所述啮合齿的外端面平齐。所述啮合齿的齿形为双渐开线形，其齿廓由两段相错的渐开线组成，两段渐开线之间以一段过渡曲线连接，齿顶与齿根两段渐开线成分阶式布置。更优地，所述聚合物齿轮的材料为聚甲醛(POM)，此外，所述金属骨架的材料最好为铝、铜或者钢中的任意一种。在聚合物齿轮内部植入金属骨架，能够将聚合物齿轮工作区域的热量经导热系数较高的金属骨架导出，在减小轮齿上最高温度的同时，也提高其最低温度，使轮齿上不同部分的温度差异变小，热量不再因难以导出而累积在聚合物齿轮的叶尖处，进而避免影响到聚合物的硬度等机械性能，使聚合物齿轮能更为长久地保持在性能稳定的区域，保证其正常的工作效率，延缓齿轮的失效，增加齿轮工作寿命；同时在不改变轮齿的表面性质前提下，杜绝了向齿轮中混入填充物而使齿轮的摩擦学性能降低的可能。作为聚合物齿轮骨架的金属，嵌在聚合物齿轮内，来弥补聚合物齿轮导热系数低的缺陷，同时改善了齿轮的轮齿机械性能；此外，在保证其导热性能的基础上，还延续了聚合物齿轮重量轻的特点，使得聚合物齿轮骨架的金属导热性较强而密度较小；金属骨架在齿轮轮齿部分的形状与轮齿齿形一致，增加了靠近齿轮工作产热区的面积，即增加其在最高温度附近区域的导热面积，使齿面附近区域的导热系数增加，进而使得轮齿表面温度显著下降，有效地改善了聚合物轮齿的性能；本技术中齿轮采用双渐开线齿廓的金属骨架聚合物齿轮。双渐开线齿轮综合了渐开线齿轮和双圆弧齿轮的优点。由于齿腰分阶处不接触，过渡曲线代替了原齿轮节点部分，减少了节点处易发生的齿面点蚀。双渐开线齿轮有着双压力角齿廓，能够有效避免齿轮根切，提高齿轮使用寿命，减少齿轮齿数的限制，且双渐开线齿形加工工艺与传统渐开线齿轮相比并不复杂。本技术达成以下显著效果：(1)本技术以密度小而导热性能优良的金属材料作为聚合物齿轮的骨架，并设计金属骨架的形状与聚合物齿轮齿廓一致，且金属骨架在端面处不被聚合物覆盖，与端面表面平齐，增加其在最高温度附近区域的导热面积，使齿面附近区域的导热系数增加，进而使得轮齿表面温度显著下降，有效地改了善聚合物轮齿的性能；(2)本技术修改聚合物齿轮齿形为双渐开线形，以减少齿轮的失效，提高了齿轮的寿命，保障了强度，减少了磨损；(3)与现有技术相比，本技术中齿轮的导热性能更好，且不会引入增强材料影响摩擦学性能，聚合物齿轮更为耐用。附图说明图1是本技术实施例中聚合物齿轮的第一结构示意图。图2是本技术实施例中聚合物齿轮的第二结构示意图。图3是本技术实施例中聚合物齿轮的第三结构示意图。图4是本技术实施例中聚合物齿轮的第四结构示意图。图5是本技术实施例中双渐开线齿轮的结构示意图。图6是本技术实施例中分阶式双渐开线齿轮的基本齿廓。图7是本技术实施例中接触面的基本齿廓。其中，附图标记为：1、基体；2、平板型金属骨架；2-1、T型金属骨架；2-2、双T型金属骨架；2-3、渐开线型金属骨架；2-4、双渐开线型金属骨架；A-齿根渐开线；B-齿腰圆弧；C-齿顶渐开线；D-接触面。具体实施方式为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。实施例1一种新型的金属骨架聚合物齿轮，包括聚合物齿轮和嵌入在聚合物齿轮中的金属骨架，聚合物齿轮的啮合齿侧平面设置有开口槽，金属骨架嵌入设置在开口槽内。金属骨架嵌入到聚合物齿轮的轮齿中，可以加快聚合物齿轮散热以提高其性能。此外，嵌入聚合物轮齿的金属骨架的材料应有着优良的导热性能与较小的密度，以期在保证嵌入物导热性能的情况下最大限度地减小齿轮质量的增加。金属骨架的外轮廓与啮合齿的齿廓一致；金属骨架的上端部靠近啮合齿的齿顶工作区域。以便增加与轮齿工作产热区域的接触面积，增加散热量。金属骨架靠近啮合齿的端面与啮合齿的外端面平齐。金属嵌入体在齿轮端面处与之平齐，不被聚合物覆盖，以便在不影响原聚合物齿轮工作的情况下，最大程度地保证轮齿高温处热量的导出。啮合齿的齿形为双渐开线形，其齿廓由两段相错的渐开线组成，两段渐开线之间以一段过渡曲线连接，齿顶与齿根两段渐开线成分阶式布置。双渐开线形能够使齿轮的接触强度和弯曲强度都要高于渐开线齿轮。更优地，聚合物齿轮的材料为聚甲醛(POM)，此外，金属骨架的材料最好为铝、铜或者钢中的任意一种。参见图1、图2、图3、图4和图5，当金属骨架为平板型、T型、双T型或者渐开线型中的任意一种时，分别形成平板型金属骨架2、T型金属骨架2-1、双T型金属骨架2-2、渐开线型金属骨架2-3或者双渐开线型金属骨架2-4，更优地，可以采用渐开线型金属骨架2-3或者双渐开线型金属骨架2-4。本实施例1中的齿轮基体1为聚甲醛(POM)，几种代表性的聚合物材料与金属材料的性能参数如表1所示,可以看出，其中在导热系数提升的情况下，铝是最大限度地保持聚合物齿轮质轻特点的一种优良材料。在导热系数极低的聚合物中，嵌入导热系数较高的金属材料，可以提高齿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型的金属骨架聚合物齿轮，包括聚合物齿轮和嵌入在所述聚合物齿轮中的金属骨架，其特征在于，所述聚合物齿轮的啮合齿侧平面设置有开口槽，所述金属骨架嵌入设置在所述开口槽内。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型的金属骨架聚合物齿轮，包括聚合物齿轮和嵌入在所述聚合物齿轮中的金属骨架，其特征在于，所述聚合物齿轮的啮合齿侧平面设置有开口槽，所述金属骨架嵌入设置在所述开口槽内。


2.根据权利要求1所述的新型的金属骨架聚合物齿轮，其特征在于，所述金属骨架的外轮廓与所述啮合齿的齿廓一致；所述金属骨架的上端部靠近啮合齿的齿顶工作区域。

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【专利技术属性】
技术研发人员：左名玉，王优强，菅光霄，胡宇，房玉鑫，莫君，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：新型
国别省市：山东;37