带轴双联实心链轮齿轮传动构件

　　做传动结构设计快十二年，经手的链传动、齿轮传动组合构件少说也有上百套，这次拆解的带轴双联实心传动件，是小型输送设备、通讯终端内部进给机构里很典型的动力传递部件。先从实际应用场景说，这类构件最常出现在两个工况跨度很大的场景里：一类是小型自动化生产线的短距离步进输送段，比如电子元器件贴片线的料带牵引工位，需要同时完成链传动拉料和齿轮啮合传递分度动力，单根轴上集成两个传动轮能省去联轴器、额外轴承座的安装空间，很适合安装边界局促的紧凑型设备；另一类是手持类通讯工具的内部调谐机构，早年做过的几款户外通讯终端的旋钮传动组，就用了类似结构，靠链轮带动内部调谐齿带，齿轮段啮合电位器的输入齿，转动阻尼均匀，没有多余的传动间隙。

　　再讲实际用途，这个构件本质是把链轮和圆柱直齿轮做在同一根实心轴上，一端的链轮负责和标准滚子链啮合，完成远距离或者大中心距的动力传递，另一端的直齿轮负责和相邻的小模数齿轮啮合，完成减速或者换向的动力输出，中间的轴段直接和机架上的滑动轴承或者微型深沟球轴承配合，不需要额外做轴和轮的过盈装配、键连接，整体刚性比装配式的双联轮好很多，不会出现轮和轴相对打滑的问题，适合传递中小扭矩、转速不超过1200rpm的工况。

　　说功能特性的时候得结合实际使用的痛点，之前做装配式双联轮的时候，经常遇到键槽磨损、轮轴配合松动的问题，尤其是频繁正反转的工位，冲击载荷反复作用下，平键的侧面很容易压溃，导致传动间隙变大，定位精度掉下来。这种一体式实心结构的传动件，轮和轴是同一块坯料加工出来的，不存在配合面的相对位移，抗冲击能力比装配式的高至少30%，而且轴两端做了不同直径的台阶，一端是带倒角的插入端，方便装配的时候穿入轴承内圈，另一端的轴肩直接顶住轴承内圈端面，轴向定位不需要额外加轴用挡圈，装配工序能省两步。齿形部分，链轮的齿是按标准短节距滚子链的齿形参数做的，齿沟圆弧做了抛光处理，和链条啮合的时候不会出现卡链、跳齿的问题，直齿轮段是标准渐开线齿形，压力角20度，齿顶高系数1，和同模数的标准齿轮啮合重合度能到1.2以上，传动平稳性足够满足小型设备的精度要求。

　　设计思路这块，得从毛坯选型开始说，这类零件一般选45号钢圆钢做毛坯，先粗车外圆留1mm的加工余量，然后调质处理到HB220-250，保证芯部有足够的韧性，不会在冲击载荷下断轴，之后半精车各段轴径和轮坯的外圆、端面，留0.2mm的精车余量，然后上数控滚齿机，一次装夹完成链轮齿形和直齿轮齿形的滚切，保证两个轮的齿向和轴的同轴度在0.02mm以内，避免装配后出现偏载、轮齿单边磨损的问题。齿形加工完之后，齿面做高频淬火，硬度到HRC45-50，提高齿面的耐磨性，延长使用寿命，最后精磨各段轴的配合面，表面粗糙度达到Ra1.6，保证和轴承配合的时候过盈量均匀，不会出现跑内圈的问题。设计的时候特意把两个传动轮的间距留了5mm的间隙，一方面是避免链条和齿轮啮合的时候互相干涉，另一方面也给安装的时候的挡油环、密封垫圈留了安装位置，适合有少量润滑脂的半封闭传动腔使用。

　　最后说外形尺寸和安装边界，这个构件的总长度是68mm，最大外圆直径是42mm，也就是链轮的齿顶圆直径，直齿轮段的齿顶圆直径是32mm，配合轴段的直径是8mm，和标准608微型深沟球轴承的内孔尺寸匹配，两端伸出的轴段长度分别是12mm和10mm，安装的时候两个轴承座的中心距需要和轴的总长度匹配，预留0.5mm的轴向窜动间隙，避免热胀冷缩的时候轴被顶死。径向安装边界需要注意，链轮中心到机架壁的距离不能小于15mm，要给链条的啮合、张紧调节留足够的空间，齿轮段的中心到相邻传动件的中心距要按齿轮啮合的中心距公差控制在±0.02mm以内，保证齿侧间隙在0.05-0.1mm之间，既不会因为间隙太小出现卡滞，也不会因为间隙太大出现传动冲击。另外轴端的倒角是C1，装配的时候不会刮伤轴承的密封圈，也方便对准轴承内孔，减少装配时候的敲击损伤。