直齒錐齒傳動

7.13直齒錐齒輪傳動直齒圓錐齒輪傳動中有五對圓錐：分度圓錐、齒頂圓錐、齒根圓錐、基圓錐、節(jié)圓錐7.13.1錐齒輪傳動概述錐齒輪傳動傳遞的是相交兩軸的運動和動力，輪齒分布在圓錐體上，從大端到小端逐漸減小一對錐齒輪的運動可以看成是兩個錐頂共點的圓錐體相互作純滾動，這兩個錐頂共點的圓錐體就是節(jié)圓錐，對于正確安裝的標準錐齒輪傳動，其節(jié)圓錐與分度圓錐應該重合圓錐齒輪傳動傳遞的是相交軸的運動和動力。錐齒輪的輪齒有直齒、斜齒和曲齒三種類型；直齒錐齒輪易于制造，適用于低速、輕載傳動的場合；曲齒錐齒輪傳動平穩(wěn)，承載能力強，常用于高速、重載傳動的場合，但設計和制造較為復雜圖示為一對正確安裝的標準錐齒輪，分度圓錐和節(jié)圓錐重合分度圓錐角大端分度圓半徑齒數(shù)分別為Z1，Z2兩齒輪的傳動比為：時，可見，傳動比一定時，兩齒輪的分度圓錐角一定

球面漸開線的形成--

與基圓錐相切于NO'，且半徑R等于基圓錐的錐距的扇形平面沿基圓錐作相切純滾動時，該平面上一點K在空間形成一條球面漸開線，半徑逐漸減小的一系列球面漸開線的集合，就組成了球面漸開面kRN'N(b)o'o'k0O(a)k'k'011.13.2錐齒輪的齒廓曲線、背錐和當量齒數(shù)

直齒圓錐齒輪傳動圓錐齒輪的齒廓曲線

1.錐齒輪的齒廓曲線直齒圓錐齒輪大端的齒廓曲線，理論上應在以錐頂O為中心、錐距R為半徑的球面上。此漸開線稱為球面漸開線但是球面不能展開為平面，球面漸開線不能在平面上展開，這給錐齒輪的設計和制造帶來很大困難，所以，通常采用一種近似的方法來解決這一問題2、背錐和當量齒數(shù)三角形OAB為錐齒輪的分度圓錐，過大端上的A點作球面的切線O1A（O1A⊥OA）與分度圓錐的軸線相交于O1，設想以OO1為軸，O1A為母線作一圓錐，它的軸截面為三角形ABO1，我們把這個圓錐稱為該圓錐齒輪的背錐（輔助圓錐），背錐與球面相切與錐齒輪大端的分度園上

在背錐上取齒頂高b′A和齒根高a′A，在A和B點附近，背錐上和球面上的齒形非常接近，可以近似地用背錐上的齒形代替球面上的齒形將背錐展開成平面，則成為兩個扇形齒輪該扇形齒輪的模數(shù)、壓力角、齒頂高、齒根高及齒數(shù)，就是圓錐齒輪大端的模數(shù)，壓力角、齒頂高、齒根高及齒數(shù)。而扇形齒輪的分度圓半徑分別為兩輪的背錐距O1C和O2C若將扇形補充為完整的圓柱齒輪，則該齒輪稱為圓錐齒輪的當量齒輪，其齒數(shù)稱為圓錐齒輪的當量齒數(shù)，齒的數(shù)量則分別增加到zv1、zv2

當量齒輪的分度圓半徑是：

rv1=O1C=r1/cosδ1=mz1/2cosδ1

又rv1=mzv1/2∴zv1=z1/cosδ1

同理zv2=z2/cosδ2

o12rr21o21orrv1v2（注：zv1、zv2不一定為整數(shù)）式中z1、z2為圓錐齒輪的真實齒數(shù)7.13.3直齒錐齒輪的嚙合傳動和幾何尺寸

錐齒輪是以大端的參數(shù)為標準值,因為大端的尺寸計算和測量的相對誤差較小

z、m、α=200、ha*=1、c*=0.2

直齒圓錐齒輪的正確嚙合條件：

兩輪大端的模數(shù)和壓力角必須相等，即：

m1=m2=m

α1=α2=α

此外，兩輪的錐距必須相等

標準直齒錐齒輪各部分名稱及幾何尺寸計算公式見表11.1611.13.4直齒錐齒輪的強度計算

1.受力分析以主動輪1為受力體，將其法向力簡化為集中載荷，并近似認為作用在位于齒寬中間位置的節(jié)點上，即作用在分度圓錐的平均直徑處；

受Fn、T1

Fn可分解為三個相互垂直的力

Ft——圓周力

Fr——徑向力

Fa——軸向力

根據(jù)力的平衡，有：

Ft×dm1/2=T1

∴

Ft=2T1/dm1

Fr=F′cosδ=Fttgαcosδ

Fa=F′sinδ=Fttgαsinδ

而

Fn=Ft/cosα式中：

dm1--主動小齒輪齒寬中點分度圓直徑；

dm1=d1-2×(b/2)sinδ1=d1-bsinδ1

各力的方向

Ft：（主反從同）；

Fr：由作用點垂直指向各自軸線；

Fa：由小端指向大端

主從動輪各力關系（指錐角和∑=δ1+δ2=900的傳動）

Ft1=-Ft2

Fr1=-Fa2

Fa1=-Fr2

2.強度計算計算直齒錐齒輪的強度時，可按齒寬中點處當量直齒圓柱齒輪并按直齒圓柱齒輪推導方式作近似計算，且最終用大端的基本參數(shù)表示錐齒輪的齒寬系數(shù)取ψR=b/R

(1)齒面接觸疲勞強度計算校核公式設計公式式中：ZE、K、[σH]的計算同直齒圓柱齒輪

注：有關直齒輪齒面接觸疲勞強度計算公式的應用說明對錐齒輪同樣適用

(2)齒根彎曲疲勞強度計算

校核公式設計公式

式中：YF、Ys

按當量齒數(shù)zv=z/cosδ查表10.13、表10.14

注：計算得到的模數(shù)按表10.17進行圓整11.14齒輪結構設計齒輪的結構設計主要包括選擇合理適用的結構型式，依據(jù)經(jīng)驗公式確定齒輪的輪轂、輪輻、輪緣等各部分的尺寸及繪制齒輪的零件工作圖等。常用的齒輪結構型式有以下幾種：

1．齒輪軸當圓柱齒輪的齒根圓至鍵槽底部的距離x≤(2一2.5)m

或當錐齒輪小段的齒根圓至鍵槽底部x≤(1.6一2)m應將齒輪與軸制成一體，稱為齒輪軸齒輪軸剛度較好，但工藝性差，選材難以兼顧齒輪和軸的不同要求，且齒輪損壞時軸與整個齒輪將同時報廢，造成浪費

2．實體式齒輪當齒輪的齒頂圓直徑da≤200mm時，可采用實體式結構，如圖所示，這種結構型式的齒輪常用鍛鋼制造3．腹板式齒輪當齒輪的齒頂圓直徑da=200-500mm時，可采用腹板式結構；多用鍛鋼制造，各部分尺寸由圖中經(jīng)驗公式確定4、輪輻式齒輪當齒輪的齒頂圓直徑大于500mm時，可采用輪輻式結構；常采用鑄鋼或鑄鐵制造，各部分尺寸按圖中經(jīng)驗公式確定

齒輪傳動的潤滑潤滑對于齒輪傳動十分重要，不僅可以減小摩擦、減輕磨損，還可以起到冷卻、防銹、降低噪聲、改善齒輪的工作狀況、延緩輪齒失效和延長齒輪的使用壽命等作用。一般是根據(jù)齒輪的圓周速度選擇潤滑方式閉式齒輪傳動常用的潤滑方式有

浸油潤滑：當齒輪的圓周速度v<12m/s時，通常將大齒輪浸入油池中進行潤滑

齒輪浸入油中的的深度至少為10mm，轉速低時可浸深一些，但浸入過深會增大運動阻力并使油溫升高在多級齒輪傳動中，對于未浸入油池內(nèi)的齒輪，可采用帶油輪將油帶到未浸入油池內(nèi)的齒輪齒面上浸油齒輪可將油甩到齒輪箱壁上，有利于散熱7.15

齒輪傳動的潤滑和效率噴油潤滑：當齒輪的圓周速度v>12m/s時，由于圓周速度大，齒輪攪油劇烈，且粘附在齒廓面上的油易被甩掉，因此不宜采用浸油潤滑，而應采用噴油潤滑即用油泵將具有一定壓力的潤滑油經(jīng)噴嘴噴到嚙合齒面上開式齒輪傳動的潤滑方式

由于開式齒輪傳動的速度較低，通常采用人工定期加油潤滑的方式潤滑劑的選擇選擇潤滑油時，先根據(jù)齒輪的工作條件以及圓周速度由表查得運動粘度值，再根據(jù)選定的粘度確定潤滑油的牌號必須經(jīng)常檢查齒輪傳動潤滑系統(tǒng)的狀況

油面過低則潤滑不良，