《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》齒輪傳動(dòng).ppt

齒輪傳動(dòng) 第1節(jié)齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和類型 一 類型1 平面齒輪機(jī)構(gòu)2 空間齒輪機(jī)構(gòu) 平面 直齒輪 內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)兩齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同 齒輪齒條傳動(dòng) 外嚙合齒輪傳動(dòng)兩齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反 平面 平行軸斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 輪齒與其軸線傾斜一個(gè)角度 平面 人字齒輪傳動(dòng) 由兩個(gè)螺旋角方向相反的斜齒輪組成 空間 圓 錐齒輪傳動(dòng) 用于兩相交軸之間的傳動(dòng) 空間 交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng) 用于傳遞兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng) 空間 蝸桿傳動(dòng) 用于傳遞兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng) 其兩軸的交錯(cuò)角一般為90 二 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 用來(lái)傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 傳動(dòng)平穩(wěn) 應(yīng)用范圍廣 缺點(diǎn) 成本較高 不適宜作遠(yuǎn)距離傳動(dòng) 1 直接接觸的嚙合傳動(dòng) 可傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 2 功率范圍大 速比范圍大 效率高 精度高 3 傳動(dòng)比穩(wěn)定 工作可靠 結(jié)構(gòu)緊湊 4 改變運(yùn)動(dòng)方向 5 制造安裝精度要求高 不適于大中心距 成本較高 且高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪聲較大 三 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最為廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)例1 機(jī)械手 例2 汽車變速箱 例3 攝像機(jī) 例4 大型游樂(lè)設(shè)施 第2節(jié)齒廓嚙合的基本定律 一 齒輪傳動(dòng)的基本要求1 傳動(dòng)平穩(wěn) 即瞬時(shí)傳動(dòng)比i12 常數(shù)2 承載能力強(qiáng)二 齒廓嚙合基本定律 C點(diǎn) 嚙合節(jié)點(diǎn) 簡(jiǎn)稱節(jié)點(diǎn) C點(diǎn) 相對(duì)速度瞬心 三心定理 證明 由圖可知 c點(diǎn)就是齒輪1 2的速度瞬心 所以有 齒廓嚙合基本定律 互相嚙合傳動(dòng)的一對(duì)齒輪 在任一位置時(shí)的傳動(dòng)比 都與其連心線o1o2被其嚙合齒廓在接觸點(diǎn)處的公法線所分成的兩段成反比 注意 有的書(shū)上將齒廓嚙合基本定律曲解為定傳動(dòng)比法則了 據(jù)上述 齒廓曲線滿足定傳動(dòng)比的條件 嚙合點(diǎn)的公法線與連心線交于一定點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)和節(jié)圓節(jié)點(diǎn) 圖中C點(diǎn)節(jié)圓 分別以為圓心 以為半徑的圓 節(jié)圓只在成對(duì)傳動(dòng)的齒輪中才討論注意與后面的基圓的區(qū)別 共軛齒廓 滿足齒廓嚙合基本定律而相互嚙合的一對(duì)齒廓 只要給定一對(duì)齒廓中的一條 就可以根據(jù)齒廓嚙合定律求出其共軛齒廓 兩頭牛背上的架子稱為軛 軛使兩頭牛同步行走 共軛即為按一定規(guī)律相配的一對(duì) 軛 三 齒廓曲線的選擇1 理論上滿足基本定律的共軛齒廓曲線很多 2 考慮因素 設(shè)計(jì) 制造 安裝和使用 3 常用齒廓曲線 漸開(kāi)線 擺線 變態(tài)擺線 圓弧曲線和拋物線等 本章重點(diǎn)研究漸開(kāi)線齒廓的齒輪 一 漸開(kāi)線的形成 直線BK沿半徑為rb的圓作純滾動(dòng)時(shí) 直線上任意一點(diǎn)K的軌跡稱為該圓的漸開(kāi)線 該圓稱為漸開(kāi)線的基圓 rb 基圓半徑 BK 漸開(kāi)線發(fā)生線 K 漸開(kāi)線上K點(diǎn)的展角 第3節(jié)漸開(kāi)線齒廓 二 漸開(kāi)線的性質(zhì)1 漸開(kāi)線的發(fā)生線展直前后長(zhǎng)度不變 2 B是漸開(kāi)線K點(diǎn)處的曲率中心 BK是曲率半徑 A處的曲率半徑為0KB為漸開(kāi)線在K點(diǎn)的法線 并與基圓相切 K 3 漸開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小rb 漸開(kāi)線 直線 4 基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線 4 基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線 漸開(kāi)線的性質(zhì) 1 發(fā)生線沿基圓滾過(guò)的長(zhǎng)度 等于基圓上被滾過(guò)的圓弧長(zhǎng)度 2 NK為漸開(kāi)線在K點(diǎn)的法線 NK為曲半半徑 漸開(kāi)線上任一點(diǎn)的法線與基圓相切 3 漸開(kāi)線的形狀決定于基圓的大小 K相同時(shí) rb越大 曲半半徑越大rb 漸開(kāi)線 N3K的直線 三 漸開(kāi)線方程1 漸開(kāi)線的壓力角2 漸開(kāi)線方程 討論 A 漸開(kāi)線齒廓上各點(diǎn)的壓力角不相等嗎 B 基圓上的壓力角為多少 1 滿足定傳動(dòng)比條件法線與基圓相切 齒輪固定 基圓唯一 法線交于定點(diǎn)C 四 漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性 2 漸開(kāi)線齒廓嚙合的嚙合線是直線 N1N2嚙合點(diǎn)的軌跡嚙合線 公法線 兩基圓的內(nèi)公切線正壓力作用線四線重合 3 漸開(kāi)線齒廓嚙合的嚙合角不變 N1N2與節(jié)圓公切線之間的夾角 漸開(kāi)線在節(jié)點(diǎn)處嚙合的壓力角 4 中心距的可分離性 中心距變化后 C點(diǎn)隨之變化 但rb1 rb2不變 即中心距不變 有利于加工 安裝和使用 右式表明 i12決定于基圓大小 第4節(jié)齒輪各部分名稱及漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪尺寸 齒數(shù) Z 齒槽1 齒頂圓ra2 齒根圓rf3 在任意圓上rk齒槽寬ek齒厚SK齒距PK eK SK 定義 模數(shù) 一 齒輪各部分名稱和基本參數(shù) 4 分度圓 r d s e p 5 齒頂高h(yuǎn)a d與da之間 6 基節(jié) d mzm為標(biāo)準(zhǔn)值 P s e 齒全高h(yuǎn) h ha hf 齒根高h(yuǎn)f d與df之間 基節(jié) 基圓上的周節(jié) 齒距 Pb 二 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù) 定義模數(shù) 或 d mz單位 mm 2 分度圓壓力角 是決定漸開(kāi)線齒廓形狀的一個(gè)基本參數(shù) GB1356 88規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值 20 某些場(chǎng)合 14 5 15 22 5 25 分度圓就是齒輪上具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓 分度圓和節(jié)圓區(qū)別與聯(lián)系 1 模數(shù)m 3 齒數(shù)z 表明 齒輪的大小和漸開(kāi)線齒輪形狀都與齒數(shù)有關(guān) 4 齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)值 1 0 25標(biāo)準(zhǔn)短齒 0 8 0 3 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸計(jì)算式 一 正確嚙合條件條件 齒對(duì)交替過(guò)程中不發(fā)生沖擊 第5節(jié)漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng) 二 正確安裝條件 1 齒側(cè)間隙 側(cè)隙 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí) 需按無(wú)側(cè)隙嚙合 2 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝 標(biāo)準(zhǔn)安裝 能實(shí)現(xiàn)無(wú)側(cè)隙嚙合 標(biāo)準(zhǔn)中心距 頂隙 標(biāo)準(zhǔn)值 3 非標(biāo)準(zhǔn)安裝 a 只有增大 由圖可知 有側(cè)隙 三 漸開(kāi)線齒輪連續(xù)傳動(dòng)的條件 或 重合度 重疊系數(shù) 齒輪傳動(dòng)的連續(xù)性條件 重合度的定義還有其他形式 漸開(kāi)線性質(zhì) 一對(duì)齒從開(kāi)始嚙合到終止嚙合在基圓上轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng) 在節(jié)圓上轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng) 作用弧 1 重合度的定義 2 作用角 顯然 所對(duì)的中心角也為 2 2 重合度的意義 重合度不僅是齒輪傳動(dòng)的連續(xù)性條件 而且是衡量齒輪承載能力和傳動(dòng)平穩(wěn)性的重要指標(biāo) 大意味著什么 物理意義 表示同時(shí)參加嚙合的齒對(duì)數(shù)多或多對(duì)齒嚙合所占的時(shí)間比例大 結(jié)論基本定律解決瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定的必要條件 m 相等 解決連續(xù)傳動(dòng)的必要條件 1 解決連續(xù)傳動(dòng)的充分條件 標(biāo)準(zhǔn)齒輪 標(biāo)準(zhǔn)中心距 恒大于1 3 重合度的計(jì)算 由左圖看出 一 漸開(kāi)線齒輪的加工方法1 成形法 第6節(jié)漸開(kāi)線圓柱齒輪輪齒切削原理和齒輪精度選擇 銑削法拉削法 成形銑刀刀號(hào)和加工齒數(shù)范圍 成型法加工齒輪的特點(diǎn)不需要專用機(jī)床 齒型誤差較大 分齒誤差較大 用于9級(jí)以下精度的齒輪加工2 范成法 展成法 1 基本原理 一對(duì)齒輪作無(wú)側(cè)隙嚙合時(shí) 其共軛齒廓互為包絡(luò)線 包絡(luò)法 2 加工方法插齒加工 齒輪插刀齒條插刀 優(yōu)點(diǎn) 用一把插刀可以加工出m 相同而齒數(shù)不同的各種齒輪 包括內(nèi)齒輪 缺點(diǎn) 切削不連續(xù) 生產(chǎn)效率較低 滾齒加工 優(yōu)點(diǎn) 用一把滾刀可以加工出m 相同而齒數(shù)不同的各種齒輪 切削連續(xù) 生產(chǎn)效率高 缺點(diǎn) 不能加工內(nèi)齒輪 三 用標(biāo)準(zhǔn)齒條刀具加工齒輪1 標(biāo)準(zhǔn)齒條刀具頂部比普通齒條多出一段C m 用于在被加工齒輪的齒根部分切出齒頂間隙 2 用標(biāo)準(zhǔn)齒條刀具加工齒輪 被加工齒輪的齒數(shù)取決于v刀和 輪的比值 第7節(jié)漸開(kāi)線齒廓的根切一 根切 根切位置 1 根切現(xiàn)象 1 根切的危害危害 切掉部分齒廓 削弱了齒根強(qiáng)度 嚴(yán)重時(shí) 切掉部分漸開(kāi)線齒廓 降低重合度 2 根切的原因標(biāo)準(zhǔn)齒輪 刀具的齒頂線超過(guò)了極限嚙合點(diǎn)N 3 齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù) 考慮變位 2 避免根切的措施1 z 17 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪 2 變位正變位刀具遠(yuǎn)離工件中心 變位后 1 類型零傳動(dòng)X1 X2 0 包括標(biāo)準(zhǔn)齒輪 通常 小輪X1 0 大輪X2 0中心距a 嚙合角 不變 高度變位 二 變位齒輪及其應(yīng)用 正傳動(dòng)X1 X2 0中心距a 嚙合角 負(fù)傳動(dòng)X1 X2 0中心距a 嚙合角 2 應(yīng)用湊中心距修復(fù)舊齒輪 減小齒輪尺寸 提高齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 一 失效形式目的 找出齒輪設(shè)計(jì)的依據(jù) 保證齒輪在使用的時(shí)間內(nèi)不發(fā)生失效部位 輪齒1 輪齒折斷1 折斷部位 齒根 2 折斷類型 過(guò)載折斷 疲勞折斷 第8節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 2 齒面點(diǎn)蝕1 原因 齒面接觸應(yīng)力 脈動(dòng)循環(huán)2 發(fā)生的位置 首先發(fā)生在齒根表面靠近節(jié)點(diǎn)處 然后向其他擴(kuò)展 3 開(kāi)式齒輪 不發(fā)生點(diǎn)蝕 齒面疲勞點(diǎn)蝕 3 齒面膠合1 原因 齒面嚙合區(qū)的溫升過(guò)高 使齒面金屬產(chǎn)生了相互粘結(jié) 當(dāng)兩輪齒相對(duì)滑動(dòng)時(shí) 較軟的齒面被撕下一塊的現(xiàn)象 2 發(fā)生的場(chǎng)合a 高速重載時(shí) 瞬時(shí)溫升高 b 低速重載時(shí) 齒面瞬時(shí)溫度 齒面膠合 4 齒面磨損 1 類型 磨粒磨損 跑合磨損 新齒輪副 開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)期間 為正常磨損創(chuàng)造條件 2 齒面磨損是開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式 5 塑性變形過(guò)大應(yīng)力作用下 輪齒出現(xiàn)倒牙或局部金屬片出現(xiàn)流動(dòng)的現(xiàn)象 齒面塑性變形 二 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則由其主要的失效形式來(lái)確定 1 閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)主要失效形式 齒面點(diǎn)蝕設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度 2 閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)主要失效形式 齒根彎曲折斷設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度 3 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)度主要失效形式 磨損設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 一般只進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算 適當(dāng)增大m考慮磨損的影響 一 對(duì)材料的要求 齒面要硬 齒芯要韌 工藝性能要好 經(jīng)濟(jì)性好 二 常用的齒輪材料1 鋼 1 鍛鋼 軟齒面齒輪 HBS 350 硬齒面齒輪 HBS 350 2 鑄鋼2 鑄鐵3 非金屬材料 第9節(jié)齒輪材料及許用應(yīng)力 三 熱處理常用有 表面淬火 滲碳調(diào)質(zhì) 正火 常用 滲氮 注意 熱處理后齒面硬度小于或等于350HBS的軟齒面 此時(shí)大小齒面應(yīng)存在一個(gè)硬度差 一般HBS1 HBS2 30 50 原因 1 小齒輪齒根強(qiáng)度較低2 小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)較多3 當(dāng)大小齒輪有較大硬度差時(shí) 較硬的小齒輪會(huì)對(duì)較軟的大齒輪齒面產(chǎn)生冷作硬化的作用 可提高大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度 四 材料的選擇的原則 工作條件要求 尺寸與毛坯 熱處理 加工工藝適應(yīng) 正火鋼用于平穩(wěn)載荷 輕沖擊 調(diào)質(zhì)鋼中度沖擊 合金鋼高速重載并可有沖擊 可行性要求 一 受力分析1 目的 找出作用在齒輪上的力 為齒輪 軸 軸承等的設(shè)計(jì)作準(zhǔn)備 2 受力分析的計(jì)算條件 略去齒面間的摩擦力 3 力的作用點(diǎn) 齒寬中點(diǎn)處的節(jié)圓上 4 力的方向 圓周力的方向 主動(dòng)輪與轉(zhuǎn)向相反 從動(dòng)輪與轉(zhuǎn)向相同 徑向力的方向 外嚙合 由嚙合點(diǎn)指向圓心內(nèi)嚙合 內(nèi)齒輪由嚙合點(diǎn)背離圓心5 力的大小 第10節(jié)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 圓周力 徑向力 法向力 1 2 二 計(jì)算載荷1 單位長(zhǎng)度上的計(jì)算載荷 1 單位長(zhǎng)度上的名義載荷 公稱載荷 為了便于分析計(jì)算 常取沿齒面接觸線單位長(zhǎng)度上所受載荷進(jìn)行計(jì)算 2 單位長(zhǎng)度上的計(jì)算載荷2 載荷系數(shù) 1 使用系數(shù)KA表征原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的性能等外部因素對(duì)齒輪實(shí)際所受載荷大小的影響2 動(dòng)載荷系數(shù)Kv3 齒間載荷分配系數(shù)4 齒向載荷分布系數(shù) 齒輪對(duì)軸承做不對(duì)稱布置 軸扭轉(zhuǎn)變形 軸承 支座變形 制造安裝誤差 改善載荷分布不均的方法 增大軸 軸承及支座剛度 對(duì)稱地配置軸承 適當(dāng)限制齒輪寬度 盡可能避免齒輪做懸臂布置 把一個(gè)齒輪的輪齒做成鼓形 斜齒輪和人字齒輪可進(jìn)行螺旋角修形 三 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算1 目的保證齒輪在使用時(shí)間內(nèi)不發(fā)生輪齒的疲勞折斷 2 計(jì)算假設(shè)1 齒頂受載時(shí)全部載荷作用在一對(duì)輪齒上 2 強(qiáng)度計(jì)算時(shí)輪齒看作懸臂梁 3 略去徑向分力3 強(qiáng)度計(jì)算1 輪齒的危險(xiǎn)截面 危險(xiǎn)截面用30 切線法確定2 強(qiáng)度計(jì)算以單位寬度的輪齒計(jì)算 輪齒作懸臂梁時(shí)的彎曲強(qiáng)度條件 校核式 設(shè)計(jì)式 說(shuō)明 1 齒形系數(shù)YFa 其物理意義是 反映載荷作用于齒頂時(shí) 輪齒形狀對(duì)彎曲應(yīng)力的影響 只與齒廓的形狀有關(guān) 而與齒廓的大小 即模數(shù) 無(wú)關(guān) 標(biāo)準(zhǔn)齒輪只與齒數(shù)有關(guān) 2 當(dāng)其他條件不變時(shí) 3 兩齒輪的彎曲強(qiáng)度應(yīng)分別校核 4 在設(shè)計(jì)式中 取兩輪中的大者 5 用設(shè)計(jì)式計(jì)算出的m值應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 對(duì)于動(dòng)力傳動(dòng)一般不宜小于1 5 2 0 6 校核式如果校核強(qiáng)度不夠 可以采取以下措施a 使m d一定 z z一定 d b 改變材料和熱處理 四 齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算1 目的 保證齒輪的齒面在使用時(shí)間內(nèi)不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕 2 計(jì)算 假設(shè) 特點(diǎn) a 按節(jié)點(diǎn)處計(jì)算b 兩齒面的接觸看成是以接觸點(diǎn)處的兩齒廓曲率半徑為半徑的兩圓柱體的接觸 c 計(jì)算時(shí)以節(jié)圓 點(diǎn) 曲率半徑計(jì)算3 接觸強(qiáng)度的計(jì)算 校核式 設(shè)計(jì)式 注意 1 兩齒輪齒面的接觸應(yīng)力 H1和 H2大小相同 2 兩齒輪的許用接觸應(yīng)力 H 1與 H 2一般是不同的 進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)選用較小值 3 齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度與齒輪的直徑或中心距的大小有關(guān) 即與m與z的乘積有關(guān) 而與模數(shù)m的大小無(wú)關(guān) 五 齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)選擇及說(shuō)明 一 壓力角 S 和 彎曲強(qiáng)度 接觸強(qiáng)度 二 齒數(shù)選擇中心距不變 z 時(shí) 重疊系數(shù) 平穩(wěn)性 m h 減少金屬切削量 降低制造成本 h 相對(duì)滑動(dòng)速度 磨損和膠合可能性 m 齒厚 輪齒彎曲強(qiáng)度 齒數(shù)選擇原則 1 軟齒面閉式齒輪傳動(dòng) 其承載能力主要由齒面接觸強(qiáng)度決定 在彎曲強(qiáng)度滿足的條件下 為了提高傳動(dòng)平穩(wěn)性 減小沖擊振動(dòng) 齒數(shù)選擇多一些 2 閉式硬齒面?zhèn)鲃?dòng)或開(kāi)式傳動(dòng) 應(yīng)保證足夠的彎曲強(qiáng)度 這些齒數(shù)選擇不宜過(guò)多 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪可取 三 齒數(shù)比u與傳動(dòng)比I 四 齒寬及齒寬系數(shù)1 齒寬 圓整為0 5 雙數(shù) 結(jié)尾 取 因?yàn)?為了便于安裝和補(bǔ)償軸向尺寸的變動(dòng) 防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位而導(dǎo)致嚙合齒寬減小 小齒輪直徑小 可節(jié)約部分材料 軟齒面齒輪 大齒輪齒面硬度HB一般比小齒輪低 小齒輪取寬一些 不容易在其齒面上磨其溝痕 以便于下一次維修時(shí)安裝后 大小齒輪在整個(gè)齒寬嚙合 避免載荷集中 強(qiáng)度的計(jì)算中 齒寬仍按大齒輪齒寬計(jì)算 即取2 齒寬系數(shù)齒輪承載能力 第11節(jié)平行軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu) 一 斜齒輪齒廓曲面的形成和嚙合特點(diǎn)1 斜齒輪齒廓曲面的形成 法面 n 上的模數(shù)和壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值 端面 t 上的漸開(kāi)線為精確漸開(kāi)線 2 漸開(kāi)線螺旋面齒廓的特點(diǎn) 1 接觸線是斜直線2 逐漸接觸 逐漸脫開(kāi) 3 傳動(dòng)平穩(wěn) 沖擊和噪聲小4 產(chǎn)生軸向力 角 軸向力 對(duì)軸承不利 角太小 斜齒輪的優(yōu)點(diǎn)不易發(fā)揮一般 8 20 5重合度加大 后面分析 二 斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)1 螺旋角 螺旋線的導(dǎo)程Pz 螺旋線繞同一周時(shí)它沿軸線方向前進(jìn)的距離 上式表明 不同圓柱面的螺旋角不等 2 斜齒輪端面參數(shù)與尺寸 齒距 在 DFE中 模數(shù) 3 壓力角 BD CE 4 齒頂高系數(shù) 頂隙系數(shù) 外嚙合 1 2內(nèi)嚙合 1 2 5 正確嚙合條件兩輪嚙合處的輪齒傾斜方向必須一致 端面內(nèi)的嚙合相當(dāng)于之齒輪嚙合 6 連續(xù)傳動(dòng)條件 端面重合度 軸向重合度 斜齒輪傳動(dòng)的重合度比直齒輪大 三 斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪1 定義與斜齒輪法面齒形相當(dāng)?shù)闹饼X圓柱齒輪稱為斜齒輪的當(dāng)量齒輪 當(dāng)量齒輪的齒數(shù)稱為斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù) 將C點(diǎn)的曲率半徑 作為當(dāng)量齒輪的分度圓半徑 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù) 2 當(dāng)量齒輪的用途仿形法加工直齒圓錐齒輪時(shí) 選擇銑刀 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 選擇變位系數(shù)及測(cè)量齒厚 四 斜齒輪傳動(dòng)的受力分析1 作用點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)2 力的方向 1 徑向力2 圓周力3 軸向力 主動(dòng)輪由左 右手定則確定 左旋左手 右旋右手 四指表示齒輪旋轉(zhuǎn)方向 伸直的大拇指則表示主動(dòng)輪的軸向力方向 從動(dòng)輪的軸向力的方向與主動(dòng)輪相反 注意 從動(dòng)輪的軸向力方向不能用左 右手定則確定 如果用左右手法則判斷則大拇指方向剛好為軸向力的反方向 3 力的大小 n1 1 2 五 斜齒輪強(qiáng)度計(jì)算1 斜齒圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算的特點(diǎn) 1 用當(dāng)量齒輪進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 2 斜齒輪之輪齒有一螺旋角 接觸線為斜線 同時(shí)嚙合齒對(duì)數(shù)比直齒輪多 嚙合過(guò)程中 嚙合線的長(zhǎng)度不再等于齒寬 而等于接觸區(qū)內(nèi)幾條接觸線長(zhǎng)度的總和 在嚙合過(guò)程中 這嚙合線的總長(zhǎng)一般是變動(dòng)的 設(shè)計(jì)中 取嚙合線總長(zhǎng)為 2 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 斜齒輪輪齒的折斷為局部折斷 其彎曲強(qiáng)度按局部折斷分析比較繁瑣 校核式 設(shè)計(jì)式 YFa 斜齒輪齒形系數(shù) 按當(dāng)量齒數(shù)查Ysa 斜齒輪應(yīng)力校正系數(shù) 按當(dāng)量齒數(shù)Y 螺旋角影響系數(shù) 按 查下圖 說(shuō)明 用設(shè)計(jì)式時(shí) 式中取二者中比值大的代入 彎曲強(qiáng)度應(yīng)分別校核 載荷系數(shù)同直齒輪 確定同直齒輪 按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí) 先要確定Z1 Z2 然后初選一螺旋角 由設(shè)計(jì)式計(jì)算出模數(shù)后 要取為標(biāo)準(zhǔn)值 按下式計(jì)算中心距 將中心距取整為0 5結(jié)尾 或者雙數(shù)結(jié)尾 再根據(jù)取整的中心距反算螺旋角 試比較其與初選值的差異 5 若差異太大 應(yīng)對(duì)螺旋角變化產(chǎn)生的影響進(jìn)行修正 軸承裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜 但其平穩(wěn)性高 傳遞載荷大 所以在要求平穩(wěn)性好且傳遞較大載荷條件下 值選較大值 接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 嚙合平面內(nèi) 節(jié)點(diǎn)處法面曲率半徑與端面曲率半徑之間 說(shuō)明 取值如下 校核時(shí) 取 用設(shè)計(jì)式按接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí) 在計(jì)算出d1t 應(yīng)據(jù)初選的 和Z1 由計(jì)算mn 并圓整成標(biāo)準(zhǔn)值 再由mn標(biāo)和Z1 Z2及 由公式計(jì)算中心距 其圓整為以0 5 或雙數(shù) 結(jié)尾的整數(shù) 按上式反算螺旋角 并比較與初選值的差異 最后以調(diào)整后的計(jì)算齒輪其他幾何尺寸 其它同直齒輪 一 圓錐齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用 第12節(jié)圓錐齒輪機(jī)構(gòu) 1 特點(diǎn) 圓錐齒輪機(jī)構(gòu)是用來(lái)傳遞空間兩相交軸之間運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種齒輪機(jī)構(gòu) 其輪齒分布在截圓錐體上 齒形從大端到小端逐漸變小 圓柱齒輪中的有關(guān)圓柱均變成了圓錐 為計(jì)算和測(cè)量方便 通常取大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值 一對(duì)圓錐齒輪兩軸線間的夾角 稱為軸角 其值可根據(jù)傳動(dòng)需要任意選取 在一般機(jī)械中 多取 90 2 應(yīng)用 圓錐齒輪 直齒圓錐齒輪 斜齒圓錐齒輪 曲齒圓錐齒輪 由于設(shè)計(jì) 制造 安裝方便 應(yīng)用最廣 介于兩者之間 傳動(dòng)較平穩(wěn) 設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單 傳動(dòng)平穩(wěn) 承載能力強(qiáng) 用于高速 重載傳動(dòng) 二 直齒圓錐齒輪齒廓的形成1 理論齒廓的形成 基圓錐 球面漸開(kāi)線球面由于不能展開(kāi)成平面 給設(shè)計(jì)和制造帶來(lái)很大困難 工程上采用近似 用背錐齒形代替圓錐齒輪大端的球面齒型大端模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值2 背錐和當(dāng)量齒數(shù) 將背錐展平 參數(shù)與圓錐齒輪大端相同 將扇形齒輪補(bǔ)足成完整的直齒圓柱齒輪 其齒數(shù)將增至Zv 圓錐齒輪的當(dāng)量齒輪Zv 當(dāng)量齒數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù) 3 當(dāng)量齒輪的用途仿形法加工直齒圓錐齒輪時(shí) 選擇銑刀 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 三 直齒圓錐齒輪嚙合傳動(dòng)1 正確嚙合條件2 連續(xù)傳動(dòng)條件重合度 1按照當(dāng)量齒輪進(jìn)行分析和計(jì)算 傳動(dòng)比 3 直齒圓錐齒輪的幾何尺寸 一 受力分析1 設(shè)計(jì)參數(shù)為了計(jì)算簡(jiǎn)便 作如下假設(shè) 1 輪齒上的分布載荷是集中作用在齒寬中點(diǎn)處 平均分度圓上 2 近似認(rèn)為圓錐齒輪的強(qiáng)度與過(guò)分度圓錐上齒寬中點(diǎn)出所得的寬度相同的當(dāng)量直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度等效 該當(dāng)量齒輪稱為平均當(dāng)量齒輪 由齒寬中點(diǎn)處之背錐展開(kāi)即得 四 標(biāo)準(zhǔn)圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 2 受力分析1 力的作用點(diǎn) 法向力視為集中載荷作用在平均分度圓上 即齒寬中點(diǎn)處的法向平面內(nèi) 2 力的方向 a 圓周力 同直齒輪 主動(dòng)輪與轉(zhuǎn)向相反 從動(dòng)輪與轉(zhuǎn)向相同 b 徑向力 同直齒輪 指向各自軸心線 c 軸向力 沿軸向方向指向齒輪大端 n1 3 力的大小 二 強(qiáng)度計(jì)算1 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算平均當(dāng)量齒輪的彎曲強(qiáng)度條件為 校核式 設(shè)計(jì)式 說(shuō)明 1 大 小齒輪的彎曲強(qiáng)度的校核計(jì)算應(yīng)分別進(jìn)行 2 設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí) 應(yīng)將與中的較大值代入設(shè)計(jì)公式 3 載荷系數(shù)K中的動(dòng)載系數(shù)Kv按低一級(jí)精度且按dm處的圓周速度查 而與按當(dāng)量齒數(shù)查取其它同直齒輪 2 接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 設(shè)計(jì)式 校核式 說(shuō)明 1 用設(shè)計(jì)式計(jì)算時(shí) 試選得后選計(jì)算并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 動(dòng)力傳動(dòng)一般不小于1 5 2 2 取兩者中較小者 其它同彎曲強(qiáng)度 3 主要參數(shù)選擇1 齒數(shù)及齒數(shù)比 平穩(wěn)載荷 u取簡(jiǎn)單數(shù)值 沖擊振動(dòng)載荷 使Z1 Z2互質(zhì) 為了不致使大錐齒輪尺寸過(guò)大 u不宜取過(guò)大 一般u 52 齒寬系數(shù)取0 25 0 35 常取1 3 過(guò)大 會(huì)使齒輪小端齒形太小 造成加工困難 齒根圓角半徑太小應(yīng)力集中過(guò)大 3 齒寬 第13節(jié)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及潤(rùn)滑一 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟 按直徑大小選定合適的結(jié)構(gòu)形式 用推薦的經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì) 二 齒輪的結(jié)構(gòu)形式 1 齒輪軸當(dāng)齒輪直徑較小時(shí) 齒輪與軸常做成一體 叫做齒輪軸 1 圓柱齒輪 鋼制齒輪 鑄鐵齒輪 2 圓錐齒輪 按小端尺寸計(jì)算 鋼制齒輪 鑄鐵齒輪 2 齒輪1 實(shí)心式結(jié)構(gòu)2 腹板式