齒輪傳動4的資料

齒輪傳動4的資料第1頁/共59頁2007年10月2一、齒廓曲面的形成及其嚙合特點(diǎn)7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第2頁/共59頁2007年10月3齒廓曲面的形成及其嚙合特點(diǎn)7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第3頁/共59頁2007年10月4齒廓曲面的形成及其嚙合特點(diǎn)7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第4頁/共59頁2007年10月5直齒輪輪齒漸開線曲面的形成與斜齒輪輪齒漸開線曲面的形成的比較7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第5頁/共59頁2007年10月6直齒、斜齒圓柱齒輪傳動時(shí)輪齒接觸線的比較一對平行軸斜齒圓柱齒輪嚙合時(shí)，斜齒輪的齒廓是逐漸進(jìn)入、脫離嚙合的，斜齒輪齒廓接觸線的長度由零逐漸增加，又逐漸縮短，直至脫離接觸，載荷不是寬突然加上及卸下，因此斜齒輪傳動工作較平穩(wěn)。7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第6頁/共59頁2007年10月7斜齒圓柱齒輪有端面和法面之稱。法面是指垂直于分度圓柱面上螺旋線方向的平面。國際上規(guī)定法面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。端面是指垂直于斜齒輪軸線的平面。端面參數(shù)為非標(biāo)準(zhǔn)值。7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第7頁/共59頁2007年10月8端面：垂至于斜齒輪軸線的平面法面：與分度圓柱面上螺旋線垂直的平面7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第8頁/共59頁2007年10月9

用滾刀或銑刀切制斜齒輪時(shí)，刀具沿螺旋齒槽方向進(jìn)行切削，為了采用切削直齒輪的刀具來切削斜齒輪，故規(guī)定斜齒圓柱齒輪的法面參數(shù)（mn、αn、h*an、c*n）為標(biāo)準(zhǔn)值，且斜齒輪參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值等于直齒輪中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。而計(jì)算斜齒輪的幾何尺寸一般是按端面參數(shù)進(jìn)行的。因此，要掌握這兩個(gè)平面內(nèi)各參數(shù)的換算關(guān)系。7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第9頁/共59頁2007年10月10二、斜齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算1．螺旋角

螺旋角β增大，則重合度ε增大，對運(yùn)動平穩(wěn)和降低噪聲有利，但工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力增大。

一般機(jī)械小轎車齒輪7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第10頁/共59頁2007年10月112．模數(shù)pt為端面齒距，而pn為法面齒距，pn=pt·cosβ因?yàn)閜=πm,πmn＝πmt·cosβ,故斜齒輪法面模數(shù)與端面模數(shù)的關(guān)系為:mn＝mt·cosβ。3．壓力角在直角△ABD、△ACE及△ABC中，所以有：7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第11頁/共59頁2007年10月124.齒頂高系數(shù)及頂隙系數(shù)：無論從法向或從端面來看，輪齒的齒頂高都是相同的，頂隙也是相同的。5.斜齒輪的幾何尺寸計(jì)算：

斜齒輪傳動的中心距與螺旋角b有關(guān)。當(dāng)一對斜齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、一定時(shí)，可以通過改變其螺旋角b的大小來調(diào)整中心距。斜齒輪最少齒數(shù)Zmin為

由于cosb<1,at>an,所以斜齒輪的最少齒數(shù)比直齒輪要少，因而斜齒輪機(jī)構(gòu)更加緊湊。7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第12頁/共59頁2007年10月13三、斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪和當(dāng)量齒數(shù)1.正確嚙合條件2.斜齒輪傳動的重合度7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

為了分析一對斜齒輪的重合度，現(xiàn)將一對斜齒輪傳動與一對直齒輪傳動進(jìn)行對比。上圖為直齒輪出動的嚙合面，下圖為斜齒輪傳動的嚙合面，CC’DD’為嚙合區(qū)。第13頁/共59頁2007年10月14第14頁/共59頁2007年10月15

若相應(yīng)的直齒圓柱齒輪重合度為εα，則斜齒輪的總重合度為：

式中εβ為縱向重合度，是由輪齒的傾斜而產(chǎn)生的附加重合度。εβ隨齒寬b和螺旋角β的增大而增大。7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第15頁/共59頁2007年10月16

由于切制斜齒輪時(shí)，刀具是沿垂直于其法面方向進(jìn)刀的，而且在計(jì)算斜齒輪輪齒的強(qiáng)度時(shí)，力也是作用在法面內(nèi)的，因此有必要對其法面齒形進(jìn)行分析研究。在研究斜齒輪的法面齒形時(shí)，我們可以虛擬一個(gè)直齒輪，這個(gè)直齒輪的齒形與斜齒輪的法面齒形相當(dāng)。我們把這個(gè)虛擬的直齒輪成為該斜齒輪的當(dāng)量齒輪。7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第16頁/共59頁2007年10月17

過斜齒輪分度圓柱上任意點(diǎn)C作垂直于分度圓柱螺旋線的法面nn，該法面將斜齒輪的分度圓柱剖開，其剖面為一橢圓。在此剖面上，點(diǎn)C附近的齒形可視為斜齒輪法面上的齒形。現(xiàn)以橢圓上點(diǎn)C的曲率半徑為半徑作一圓，作為虛擬的直齒輪的分度圓，并設(shè)此虛擬的直齒輪的模數(shù)和壓力角分別等于該斜齒輪的法面模數(shù)和法面壓力角。此虛擬的直齒輪的齒形與上述斜齒輪的法面齒形十分相近，故此虛擬的直齒輪即為該斜齒輪的當(dāng)量齒輪，而其齒數(shù)即為當(dāng)量齒數(shù)。第17頁/共59頁2007年10月187－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第18頁/共59頁2007年10月19長半軸：短半軸：C點(diǎn)曲率半徑：zv必大于z。第19頁/共59頁2007年10月20

正常標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)zmin，可由其當(dāng)量直齒輪的最小齒數(shù)zvmin＝17進(jìn)行計(jì)算。在斜齒輪強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，要用當(dāng)量齒數(shù)zv決定其齒形系數(shù)；在用仿形法加工斜齒輪時(shí)，也要用當(dāng)量齒數(shù)來決定銑刀的號數(shù)。一般情況下，當(dāng)量齒數(shù)不是整數(shù)。7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第20頁/共59頁2007年10月21四、斜齒圓柱齒輪的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算1.受力分析111圓周力徑向力軸向力7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)各力方向的判定第21頁/共59頁2007年10月227－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第22頁/共59頁2007年10月232.斜齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算（1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算校核公式設(shè)計(jì)公式（2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算校核公式設(shè)計(jì)公式7－11斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第23頁/共59頁2007年10月247－12直齒圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)一、圓錐齒輪傳動概述圓錐齒輪傳動傳遞的是相交軸的運(yùn)動和動力。第24頁/共59頁2007年10月257－12直齒圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第25頁/共59頁2007年10月26二、圓錐齒輪的齒廓曲線、背錐和當(dāng)量系數(shù)1.圓錐齒輪的齒廓曲線7－12直齒圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第26頁/共59頁2007年10月272.背錐和當(dāng)量齒數(shù)背錐7－12直齒圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第27頁/共59頁2007年10月28

過點(diǎn)A作A01垂直AO交雄齒輪的軸線于點(diǎn)O1，以O(shè)O1為軸線，O1A為母線作圓錐O1AB。這個(gè)圓錐稱為背錐。背錐7－12直齒圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第28頁/共59頁2007年10月29背錐7－12直齒圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第29頁/共59頁2007年10月302.背錐和當(dāng)量齒數(shù)7－12直齒圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第30頁/共59頁2007年10月31當(dāng)量齒數(shù)一對嚙合的錐齒輪的沿軸向剖開，將兩背推展成平面后得到兩個(gè)扇形齒輪，該扇形齒輪的模數(shù)，壓力角、齒須高、齒根高及齒數(shù)。就是錐齒輪的相應(yīng)參數(shù)，而扇形齒輪的分區(qū)圓半徑rv1．和rv2。就是背錐的錐矩?，F(xiàn)將兩扇形齒輪的輪齒補(bǔ)足，使其成為完整的圓柱齒輪，那么它們的齒數(shù)將增大為Zv1．和Zv2。這兩個(gè)假想的直齒圓柱齒輪叫當(dāng)量齒輪，其齒數(shù)為錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)。由以上可知7－12直齒圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第31頁/共59頁2007年10月32當(dāng)量齒數(shù)7－12直齒圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第32頁/共59頁2007年10月337－12直齒圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第33頁/共59頁2007年10月34三、直齒圓錐齒輪傳動的幾何尺寸計(jì)算不等頂隙收縮的圓錐齒輪7－12直齒圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第34頁/共59頁2007年10月35等頂隙收縮的圓錐齒輪7－12直齒圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第35頁/共59頁2007年10月367－12直齒圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第36頁/共59頁2007年10月37四、直齒圓錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算直齒錐齒輪的輪齒受力分析模型如下圖，將總法向載荷集中作用于齒寬中點(diǎn)處的法面截面內(nèi).Fn可分解為圓周力Ft1，徑向力Fr1和軸向力Fa1三個(gè)分力。各分力計(jì)算公式：軸向力Fa1的方向總是由錐齒輪的小端指向大端。1.受力分析7－12直齒圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第37頁/共59頁2007年10月382.強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)兩軸夾角為90度時(shí)齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式為設(shè)計(jì)公式齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核公式為設(shè)計(jì)公式7－12直齒圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第38頁/共59頁2007年10月397－13齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：選擇合理適用的結(jié)構(gòu)型式依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定齒輪的輪轂、輪輻、輪緣等各部分的尺寸繪制齒輪的零件加工圖等第39頁/共59頁2007年10月40常用的齒輪結(jié)構(gòu)形式有以下幾種：7－13齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第40頁/共59頁2007年10月411）鍛造齒輪

對于齒輪齒頂圓直徑小于500mm的齒輪，一般采用鍛造毛坯，并根據(jù)齒輪直徑的大小常采用以下幾種結(jié)構(gòu)形式。（1）齒輪軸圖6-527－13齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第41頁/共59頁2007年10月42

當(dāng)齒輪的齒根直徑與軸徑很接近時(shí)，如上圖，可以將齒輪與軸作成一體的，稱為齒輪軸。齒輪與軸的材料相同，可能揮造成材料的浪費(fèi)和增加加工工藝的難度。圖6-527－13齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第42頁/共59頁2007年10月43（2）實(shí)體式齒輪齒頂圓直徑小于160mm（當(dāng)輪緣內(nèi)徑D與輪轂外徑相差不大時(shí)，而輪轂長度要大于等于1.6倍的軸徑尺寸）時(shí)可以采用這種實(shí)體式結(jié)構(gòu)，如下圖。齒根與鍵槽頂部距離e不能過小。如果e尺寸無法保證，就要采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，即把齒輪與軸作為一體。圖6-537－13齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第43頁/共59頁2007年10月44（3）腹板式結(jié)構(gòu)當(dāng)直徑大于160mm時(shí)，為了減輕重量，節(jié)約材料，同時(shí)由于不易鍛出輻條，常采用腹板式結(jié)構(gòu)。對于腹板式結(jié)構(gòu)，當(dāng)直徑接近500mm時(shí)，可以在腹板上開出減輕孔，一般也不設(shè)加強(qiáng)筋，而是將腹板作的厚一些。此時(shí)，輪轂長度一般不應(yīng)小于齒輪寬度，可以略大，也可以對稱，也可以偏向一側(cè)。7－13齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第44頁/共59頁2007年10月452）鑄造齒輪而當(dāng)直徑大于500mm或隨直徑小于500mm但形狀復(fù)雜，不便于鍛造的齒輪，常采用鑄造毛坯。其中齒頂圓直徑大于300mm時(shí)可以做成帶加強(qiáng)肋的腹板結(jié)構(gòu)；當(dāng)齒頂圓大于300mm時(shí)常做成輪輻結(jié)構(gòu)圓錐齒輪：輪輻常用腹板代替輪輻，同時(shí)在腹板上鑄出加強(qiáng)筋，以增強(qiáng)輪體的軸向剛度。7－13齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第45頁/共59頁2007年10月46

對于鑄造和鍛造齒輪設(shè)計(jì)可以參照例圖中給出的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行，結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算后要圓整成最近的標(biāo)準(zhǔn)整數(shù)（對于機(jī)械設(shè)計(jì)，國家規(guī)定有標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列，一般情況下，都要符合國家標(biāo)準(zhǔn)）。3）鑲套齒輪對于尺寸較大而需要用的貴重金屬（相對而言，例如45號鋼和40Cr鋼）齒輪，要采用組裝齒輪結(jié)構(gòu)，以節(jié)約材料。4）焊接齒輪對于單件或小批量生產(chǎn)的大齒輪，還可以采用焊接結(jié)構(gòu)。7－13齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第46頁/共59頁2007年10月477－14齒輪傳動的潤滑1.潤滑方式第47頁/共59頁2007年10月482.潤滑劑的選擇

在選擇潤滑油時(shí)，先根據(jù)齒輪的工作條件以及圓周速度由下表查得運(yùn)動粘度值，再根據(jù)選定的粘度值確定潤滑油的牌號。7－14齒輪傳動的潤滑第48頁/共59頁2007年10月49

齒輪傳動中的損失，主要包括嚙合中的摩擦損失、軸承中的摩擦損失和攪動潤滑油的功率損失。進(jìn)行計(jì)算時(shí)通常使用的是齒輪傳動的平均效率。

當(dāng)齒輪軸上裝有滾動軸承，并在滿載狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，傳動的平均總效率η見下表：7－14齒輪傳動的潤滑第49頁/共59頁2007年10月50

我們知道齒輪設(shè)計(jì)中的計(jì)算和校核都是針對潤滑良好的閉式齒輪傳動進(jìn)行的，所以對齒輪傳動的設(shè)計(jì)就必須考慮潤滑問題，才能實(shí)現(xiàn)我們預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。為此,我們首先要了解為什么需要潤滑，也就是潤滑的功用是什么？齒輪傳動潤滑7－14齒輪傳動的潤滑第50頁/共59頁2007年10月511）潤滑的功用在齒輪傳動中，輪齒表面上除節(jié)點(diǎn)外，其它各嚙合點(diǎn)處均有相對滑動。所以，潤滑的主要作用為：（1）減小或消除齒面的磨損：齒面的磨損主要為磨粒磨損粘著磨損(膠合)。為了增強(qiáng)潤滑劑的抗膠合能力，常在潤滑油中加入添加劑。潤滑的抗磨粒磨損的能力主要取決于嚙合表面形成油膜，只要油膜厚度大于磨粒尺寸，就可以起到防止或減輕磨粒磨損的作用。7－14齒輪傳動的潤滑第51頁/共59頁2007年10月52（2）潤滑油可減小摩擦系數(shù)，降低齒面間的摩擦損失，提高傳動效率。（3）冷卻齒輪傳動，帶走摩擦產(chǎn)生的熱量，避免形成齒面燒傷或膠合。（4）油膜可以起到緩沖的作用，降低齒輪傳動振動、沖擊和噪聲。7－14齒輪傳動的潤滑第52頁/共59頁2007年10月532）潤滑劑的選擇潤滑劑有三大類：（1）液體潤滑劑（常用）（2）潤滑脂：用于低速傳動，無法使用液體潤滑劑時(shí)使用。（3）固體潤滑劑：其使用取決于使用條件及工藝水平。最常用的液體潤滑劑包括：各類機(jī)械油（如40，68，100等）；各種齒輪油（如H-32，HL-46等）；合成潤滑油（如SY4024-83,4403等）。7－14齒輪傳動的潤滑第53頁/共59頁2007年10月54

選擇液體潤滑劑時(shí)，可按有關(guān)表格選擇適用的潤滑油粘度范圍。需要注意表格中給出的條件.

根據(jù)粘度值，參考齒輪傳動所處的條件，進(jìn)行潤滑油的選擇。在具體選擇時(shí)，粘度應(yīng)根據(jù)具體條件作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。例如：速度高時(shí)，可適當(dāng)降低粘度，反之可稍稍加大粘度。7－14齒輪傳動的潤滑第54頁/共59頁2007年10月55

在溫度高時(shí)，應(yīng)在油中加入抗脫氧劑及防銹添加劑。如果齒輪和軸承要用同一油池中的油潤滑，要進(jìn)行折中選擇。在開式齒輪傳動中，使用潤滑脂時(shí)，它沒有冷卻效果，所以要求工作溫度低于潤滑脂滴點(diǎn)，同