齒輪傳動和蝸桿蝸輪傳動剖析

1、1 1（3）標準安裝的條件 一對標準齒輪節(jié)圓與分度圓相重合的安裝：稱為標準安裝，標準安裝時的中心距稱為標準中心距，以a表示。標準安裝時，對于外嚙合傳動： a= r1+ r2= r1+r2=（z1+z2） 2 2 漸開線齒輪的切齒原理與根切現象漸開線齒輪的切齒原理與根切現象 1.漸開線齒輪的切齒原理 （1）仿形法這種方法的特點是所采用的成形刀具，在其軸向剖面內，刀刃的形狀和被切齒輪齒槽的形狀相同。常用的仿形法切齒（a）（b）有盤狀銑刀和指狀銑刀。3 3（2）展成法展成法是目前齒輪加工中最常用均一種方法。用展成法加工齒輪，常用的刀具有：齒輪形加工刀具；齒條型加工刀具，共兩大類。齒條插刀加工齒輪齒輪

2、滾刀加工齒輪齒輪插刀加工齒輪4 42.根切現象與不發(fā)生根切的最少齒數zmin （1）根切現象 輪齒根部的漸開線齒廓被刀具切去一部分，這種現象稱為切齒干涉，又稱根切，如圖所示。輪齒根切及其原理根切現象基圓大小的影響5 5（2）最少齒數zmin 不根切條件：z2*sin2ahzmin為標準齒輪不發(fā)生根切的最少齒數。對于正常齒zmin=17，允許少量根切時zmin=14；對于短齒zmin=14。 由上述可知，標準齒輪避免根切的措施是使齒輪齒數大于或等于最少齒數。6 63.變位及變位齒輪 對于齒數少于zmin的齒輪，為了避免切齒干涉，可以采用將刀具移離齒坯，使刀具頂線低于極限嚙合點N1的辦法采切齒。這

3、種通過改變刀具與齒坯相對位置的切齒方法稱為變位。變位除了可防止齒輪根切外，還可以湊齒輪的中心距、改善齒輪的強度及實現齒輪的修復等。齒輪變位后，其主要參數沒有變（z、m、a），只是某些幾何尺寸改變了。變位齒輪的設計計算請參考有關設計手冊。 7 7 齒輪傳動的失效形式齒輪傳動的失效形式 齒輪在傳動過程中，常見失效形式有輪齒折斷、齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合及塑性變形等五種形式。（1）輪齒折斷 （2）齒面點蝕 輪齒折斷齒面點蝕8 8齒面膠合齒面磨損塑性變形（3）磨損 （4）膠合 （5）齒面塑性變形 9 9齒輪材料選擇齒輪材料選擇 對齒輪材料性能總的要求為齒面硬、齒心韌，同時應具有良好的加工和熱處理的

4、工藝性。 齒輪一般應選用具有良好力學性能的中碳結構鋼和中碳合金結構鋼；承受較大沖擊載荷 的齒輪，可選用合金滲碳鋼；一些低速或中速低應力、低沖擊載荷條件下工作的齒輪，可選用鑄鋼、灰鑄鐵或球墨鑄鐵；一些受力不大或在無潤滑條件下工作的齒輪，可選用有色金屬和非金屬材料。 1010 齒輪傳動精度等級的選擇齒輪傳動精度等級的選擇 齒輪常用精度等級及應用范圍1111 直齒圓柱齒輪受力分析與強度計算直齒圓柱齒輪受力分析與強度計算1. 直齒圓柱齒輪的受力分析 (1) 受力分析 直齒圓柱齒輪的受力分析（a）（b）（c）1212一般主動輪1傳遞的功率P1（kW）及轉速n1（rmin）通常是已知的，為此，主動輪上的轉

5、矩T1（Nmm）可由下式求得：T1=9.55106 （Nmm） 11nPFt、Fr和Fn分別為Ft1= =- - Ft2 （N） Frl=Ftltana=Fr2 Fnl= = =- Fn2 112dTcostFcos211dT1313(2)計算載荷 Ft、Fr、Fn均是作用在輪齒上的名義載荷。在實際傳動中受到很多因素的影響，如原動機和工作機的工作特性；軸與聯軸器系統在運動中所產生的附加動載荷；齒輪受載后，由于軸的彎曲變形，使作用在齒面上的載荷沿接觸線分布不均等。所以進行齒輪的強度計算時，應按計算載荷進行。計算載荷按下式確定： Fnc=KFn 式中，K為載荷系數 載荷系數K14142. 直齒圓柱

6、齒輪的強度計算 (1)齒面接觸疲勞強度計算強度校核公式為：H=671 H 設計公式為d1 對于鋼對灰鑄鐵或灰鑄鐵對灰鑄鐵的傳動，要將式中的系數671分別乘以0.85或0.76。 圓柱齒輪齒寬系數d齒面的接觸應力uudKTd13113121)671(uuKTdH15152. 直齒圓柱齒輪的強度計算 (1)齒面接觸疲勞強度計算強度校核公式為：H=671 H 設計公式為d1 對于鋼對灰鑄鐵或灰鑄鐵對灰鑄鐵的傳動，要將式中的系數671分別乘以0.85或0.76。 1616(2)齒輪彎曲疲勞強度計算 齒根彎曲疲勞強度計算公式為：bb1=YFS bb1bb2=bb1 bb2 設計公式為m 輪齒彎曲應力分析

7、32112mzKTd12FSFSYY32112bbSdYFzKT齒形系數YFS17173. 漸開線直齒圓柱齒輪傳動的參數選擇 （1）齒數z一般取z1=2040。但應z117。（2）模數m對于傳遞動力的齒輪，應保證m2，mm并按標準圓整。（3）齒寬系數d選取d。b =dd1算得的齒寬加以圓整作為b2，為防止兩輪因裝配后軸向錯位減少嚙合寬度，小齒輪齒寬應在b2的基礎上增大，即b1= b2+(510)mm。（4）齒數比uu值不宜過大，通常u7時可采用多級傳動。 1818應用舉例應用舉例 例17.1 某帶式輸送機單級圓柱齒輪減速器圓柱齒輪傳動。已知i=4.6，n1=1440 r/min，傳遞功率P=5

8、kW，單班制工作，單向運轉，載荷平穩(wěn)。試設計該齒輪傳動。解：(1)選擇材料及熱處理該傳動是閉式齒輪傳動，屬于轉速不高、載荷不大，要求一般的小型傳動，為了簡化制造，降低成本，可采用軟齒面鋼制齒輪，查表，選擇小齒輪材料為45鋼，調質處理，硬度為260HBS；大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為215HBS。 1919(2)選擇精度等級運輸機為一般機械，速度不高，故選擇8級精度。(3)按齒面接觸疲勞強度設計軟齒面閉式傳動主要的失效形式為齒面點蝕。根據齒面接觸疲勞強度公式確定尺寸：d1式中 K載荷系數，按表選K=1.2；T轉矩，按前公式得T=33159.7Nmm；H許用接觸應力，查表 H1 =610

9、MPa，H2=500MPa；d齒寬系數，由前表取d=1.1；u齒數比，u=i=4.6。 3121)671(uuKTH2020代入后計算小齒輪分度圓直徑d1d1 =42.96 mm(4)計算圓周速度vv = = =3.24 m/s因v6m/s，取8級精度合適。(5)確定主要參數，計算主要幾何尺寸1)齒數。取z1=22，則z2= z1u=224.6=1012)模數。m = = =1.953 mm 取標準模數，m=2mm。實際傳動比i=4.59，i=0.2，傳動比誤差小于允許范圍5。 326 . 416 . 41 . 17 .331592 . 150067110006011nd10006014409

10、6.4214. 311zd2296.4221213)分度圓直徑。d1= m z1=222=44 mm； d2= m z2=2101=202 mm。4)中心距。a =( z1+ z2) =(22+101)=123 mm。5)齒寬。b=dd1= 1.144=48 mm，取b2=48mm，b1=b2+5=53 mm。(5)校核彎曲疲勞強度1)齒形系數YF S。YF S由前表查得，YF S 1=4.30，YFS2=3.9602 ) 彎 曲 疲 勞 許 用 應 力 b b 。 查 表 ， 得bb1=301MPa，bb2=280 MPa。22223)校核計算：bb1= YFS1= 4.30=80.35 M

11、pabb2=bb1 =80.35 =73.99 Mpa計算應力小于許用應力，所以齒輪彎曲強度足夠。 (6)結構設計與工作圖 略：32112mzKTd322221 . 17 .331592 . 1212FSFSYY30. 496. 32323其它齒輪傳動簡介其它齒輪傳動簡介 斜齒圓柱齒輪傳動簡介斜齒圓柱齒輪傳動簡介 1. 斜齒圓柱齒輪傳動特點傳動平穩(wěn)，承載能力高。 直齒輪的齒面形成與接觸線斜齒輪的齒面形成與接觸線2424 一對斜齒輪輪齒的螺旋角一般控制在=820，常用=815之間，角太大，工作中軸向力過大，使軸承容易損壞；角太小不能發(fā)揮斜齒輪的優(yōu)點。 標準斜齒圓柱齒輪傳動尺寸計算公式齒頂圓直徑齒

12、頂圓直徑2. 標準斜齒圓柱齒輪傳動的幾何尺寸25253. 斜齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件和重合度 （1）正確嚙合條件一對標準的斜齒圓柱齒輪正確嚙合條件是：mn1=mn2=m an1=an2=20 1=-2（2）重合度 = t+ 式中 t端面重合度；軸端面重合度。 其中，= tan 正確嚙合斜齒圓柱齒輪的重合度bpb2626 4. 斜齒圓柱齒輪的當量齒數 斜齒齒輪的當量齒輪 法向截面nn截斜齒輪的分度圓柱為一橢圓，橢圓C點處齒槽兩側漸開線齒形與標準刀具外廓形狀相同。當量齒輪是一個假想的直齒圓柱齒輪，其端面齒形與斜齒輪法面齒形相當。當量齒輪的齒數為:zv= 3cosz標準斜齒圓柱齒輪不發(fā)生根切的最

13、少齒數為： zmin = zvcos3 27275. 斜齒與直齒圓柱齒輪傳動的比較（1）重合度大，嚙合性能好。 (2)承載能力高 (3)不發(fā)生根切的最少齒數比直齒輪的少。 (4)對制造誤差的敏感性小。 (5)可以湊配中心距。 28286. 螺旋圓柱齒輪傳動特點 螺旋圓柱齒輪（螺旋=45的斜齒圓柱齒輪）傳動是用來傳遞空間兩交叉軸間的運動和轉矩。 發(fā)動機中的螺旋齒輪2929 螺旋圓柱齒輪傳動的特點是：兩個齒輪的發(fā)生面相交，齒廓間為點接觸。受載后，齒廓接觸部分便形成一小塊面積接觸，由于接觸面小，接觸應力大，易于磨損，所以不能傳遞大功率；螺旋圓柱齒輪齒廓間沿高度方向有相對滑動，在齒廓公切線方向也有相對

14、滑動，所以齒廓磨損更快，傳動效率低；中心距稍有改變，對傳動質量影響很大，引起振動和噪聲；改變兩輪的螺旋角的大小和方向，會使從動輪轉向改變；傳動比與齒輪分度圓和螺旋有關；傳動中軸向力大。 3030圓錐齒輪傳動特點簡介圓錐齒輪傳動特點簡介 圓錐齒輪是用來傳遞兩軸相交的旋轉運動，在汽車的驅動橋中常用圓錐齒輪將動力旋轉平面改變90，使其與驅動輪轉動方向一致。 1. 直齒圓錐齒輪傳動 正確嚙合條件是兩齒輪大端的模數和壓力角分別相等，即：m1 = m2 a1 = a2背錐展開為一個不完整的齒輪，若將它補足為一個完整的齒輪，就成了圓錐齒輪的“當量圓柱齒輪”。它的齒形就是該直齒圓錐齒輪的齒形。當量齒輪的齒數z

15、v為: zv=cosz31312. 螺旋圓錐齒輪傳動特點 重疊系數大，傳動平穩(wěn)，承載能力高的缺點，現代汽車的主減速器廣泛采用螺旋圓錐齒輪傳動。 3. 螺旋圓錐齒輪的旋向分為左螺旋和右螺旋圓錐齒輪，從錐頂向齒輪看時，輪齒由小端到大端逆時針方向傾斜為左螺紋；反之為右螺紋。一對相嚙合的圓弧齒圓錐齒輪，它們的螺旋角大小應相等，旋向應相反。 3232雙曲面齒輪傳動的特點雙曲面齒輪傳動的特點 1. 雙曲面齒輪的特征雙曲面齒輪是在交叉的兩軸上相嚙合的圓錐狀的齒輪。 33332. 雙曲面小齒輪的偏移距 在雙曲面齒輪傳動中，小齒輪偏移距E是一項重要參數。雙曲面齒輪的偏移與螺旋方向（a）（b）（c）（d）3. 雙

16、曲面小齒輪的偏置方向 雙曲面齒輪傳動的小齒輪偏置方向有上偏置和下偏置兩種。3434齒輪齒條傳動的特點齒輪齒條傳動的特點 1. 雙曲面齒輪的特征 齒輪齒條嚙合傳動時，把齒條的直線往復運動變?yōu)辇X輪的回轉運動或將齒輪的回轉運動變?yōu)辇X條的直線往復運動，齒條上各點速度大小和方向都是一致的。齒廓上各點的壓力角相等，如果是標準齒條，壓力角a=20，齒條上各齒同側齒廓線是平行且齒距相等。其大小為：p=m3535蝸桿傳動蝸桿傳動 1蝸桿傳動概述 （1）蝸桿傳動的特點和及應用用于傳遞空間兩交錯軸之間的回轉運動和動力，通常兩軸交錯角為90，一般蝸桿是主動件。蝸桿傳動工作平穩(wěn)，噪聲低，結構緊湊，傳動比大（單級傳動比880，在分度機構中可達到1000）；但傳動效率低，一般效率為=0.70.9，自鎖時其效率低于50（=0.45左右），易磨損、發(fā)熱，制造成本高，軸向力較大。常用于傳動比較大，結構要求緊湊，傳動功率不大的場合。 36362.蝸桿傳動的主要參數（1）模數m和壓力角 （2）蝸桿分度圓直徑d1 ：d1=mq （3）蝸輪分度圓d2和中心距a ：a = （d1+ d2）= m（q + d2）（4）蝸桿頭數z1和蝸輪齒數z2蝸桿傳動的傳動比為 i= = 212121nn12zz蝸桿傳動z1、z2推薦值3737蝸桿傳動標準模數和直徑（部分） （摘自GB/T1