双联同轴带内花键传动齿轮结构

　　在常规的定轴轮系传动布局里，这类双联同轴齿轮常被布置在变速箱的中间轴位置，承担两档固定速比的动力传递任务，和传统单齿轮滑移换挡的结构不同，双联一体的结构能避免换挡过程中齿轮打齿的问题，同时缩短传动链的轴向布置长度，让整个变速腔体的结构更紧凑。从实际使用场景来看，这类结构广泛出现在中小功率的机床进给箱、小型工程机械的行走变速机构、农用机械的传动箱内，因为是一体加工成型的双联结构，两个齿轮的同轴度可以在一次装夹中完成加工，相比分体式套装的双联齿轮，不存在配合间隙带来的传动回差，传动精度更稳定，适合需要正反转频繁切换的传动工况。

　　设计这类齿轮的时候，首先要确定的是内花键的参数，内花键是和轴做周向固定的核心结构，这里采用的是渐开线花键配合，相比矩形花键，渐开线花键的齿根强度更高，对中性更好，能承受更大的冲击载荷，适合有频繁启停、负载波动的传动场景。两个外齿轮的齿宽、模数、齿数是根据相邻啮合齿轮的中心距、传动比要求反推确定的，大直径齿轮和小直径齿轮的齿向要保持严格的平行度，端面跳动控制在合理的公差范围内，避免啮合过程中出现偏载，导致齿面局部磨损过快。齿轮的轮毂部分做了阶梯式的设计，两个齿轮之间的退刀槽宽度要满足滚齿加工的刀具退刀要求，同时不能过宽导致轴向尺寸冗余，轮毂的内孔和花键的同轴度是加工中的核心管控项，一旦同轴度超差，装配后会出现齿轮转动偏心，带来传动噪音大、齿面接触应力不均的问题。

　　从安装边界来看，这类齿轮的轴向定位通常依靠轴肩和轴用挡圈配合，齿轮轮毂的端面要和轴肩端面贴合，装配前需要清理轴肩位置的毛刺，避免装配后齿轮出现倾斜。径向方向上，齿轮的齿顶圆和箱体内壁之间要预留足够的安全间隙，避免运转过程中齿顶和箱体发生剐蹭，同时要预留出润滑油脂的流动空间，保证啮合过程中齿面能得到充分润滑。齿面的加工精度通常选7级精度，对于转速不超过1500转每分钟的传动场景完全够用，齿端做了倒角处理，一方面是装配时更容易导入啮合位置，另一方面可以去除齿端的加工毛刺，避免运转过程中毛刺脱落进入啮合区造成齿面损伤。

　　实际选型使用的时候，要注意两个齿轮的负载匹配，因为两个齿轮是一体结构，传递扭矩的时候要按照两个档位中最大的负载扭矩来校核齿轮的弯曲强度和接触强度，不能单独按单个齿轮的负载计算，避免出现小齿轮负载过大断齿的问题。花键配合的长度要和轴上的花键长度匹配，装配时不能出现花键顶死的情况，要预留一定的热胀间隙，避免长时间运转温度升高后，齿轮和轴出现热胀卡死的故障。日常维护中，这类一体双联齿轮的故障点通常出现在花键磨损和齿面点蚀两个位置，花键磨损后会出现传动间隙变大，换向冲击明显的问题，齿面点蚀则是因为润滑不足或者负载超过设计值导致的，选型时如果是重载工况，可以对齿面做渗碳淬火处理，提升齿面的硬度和耐磨性能。