直齿、斜齿圆柱齿轮传动时轮齿接触线的比较.ppt

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1、,直齿、斜齿圆柱齿轮传动时轮齿接触线的比较(1/6),直齿、斜齿圆柱齿轮传动时轮齿接触线的比较(2/6),直齿、斜齿圆柱齿轮传动时轮齿接触线的比较(3/6),直齿、斜齿圆柱齿轮传动时轮齿接触线的比较(4/6),直齿轮轮齿渐开线曲面的形成与斜齿轮轮齿渐开线曲面的形成的比较,直齿、斜齿圆柱齿轮传动时轮齿接触线的比较(5/6),直齿、斜齿圆柱齿轮传动时轮齿接触线的比较,一对平行轴斜齿圆柱齿轮啮合时，斜齿轮的齿廓是逐渐进入、脱离啮合的，斜齿轮齿廓接触线的长度由零逐渐增加，又逐渐缩短，直至脱离接触，载荷不是宽突然加上及卸下，因此斜齿轮传动工作较平稳。,直齿、斜齿圆柱齿轮传动时轮齿接触线的比较(6/6),

2、10-7 斜齿圆柱齿轮传动,端面：垂至于斜齿轮轴线的平面,法面：与分度圆柱面上螺旋线垂直的平面,斜齿轮基本参数(1/3),1斜齿轮的基本参数和几何尺寸计算,（1）斜齿轮的基本参数,1）螺旋角，即斜齿轮分度圆柱的螺旋角，有左右旋之分，也有正负之别。,2）法面模数mn与端面模数mt,pn=pt cos,即 mn=mt cos,故 mn=mt cos,3）法面压力角n与端面压力角t,tan n=tan t cos,斜齿轮基本参数(2/3),ct*=cn*cos,类似有 xt=xn cos,（2）斜齿轮的几何尺寸计算,斜齿轮的几何尺寸是按其端面参数来进行计算的。,表6-8 斜齿圆柱齿轮的参数及几何尺寸

3、的计算公式,斜齿圆柱齿轮传动(3/3),4）han*、cn*与 hat*、ct*,hat*=han*cos,结论 在设计斜齿轮传动时，可用改变螺旋角的办法来调整其中心距的大小。,它们的螺旋角还必须相匹配，以保证两轮在啮合处的齿廓螺旋角相切。即,的正确啮合的条件，除两个齿轮的模数及压力角应分别相等外，,2斜齿轮的啮合传动,（1）正确啮合的条件,一对斜齿轮,1）1=2,2）mn1=mn2，n1=n2 或 mt1=mt2，t1=t2,（2）中心距,斜齿轮传动的标准中心距为,a=(d1+d2)/2,=mt(z1+z2)/2,=mn(z1+z2)/(2 cos),通常使其圆整，以便加工。,啮合传动(1/

4、2),其中 是用其端面参数并按直齿轮重合度的计算公式来计算的。,（3）重合度,斜齿轮传动的总重合度为其端面重合度与轴面重合度的两部分之和，即,=+,而=Bsin/(mn)。,啮合传动(2/2),用盘状铣刀切制斜齿轮时，铣刀沿螺旋线方向进刀，故应按轮齿的法向来选择铣刀。而进行强度计算时也须知道法向齿形。但要精确计算法向齿形较困难，采用一个近似齿形代替。,过分度圆柱上任意点C作垂直于分度圆柱螺旋线的法面nn，该法面与分度圆柱的交线为一椭圆。,长半轴：,短半轴：,C点曲率半径：,3斜齿轮的当量齿轮和当量齿数,3斜齿轮的当量齿轮和当量齿数,当量齿数(1/3),正常标准斜齿轮不发生根切的最小齿数zmin

5、，可由其当量直齿轮的最小齿数zvmin17进行计算。,在斜齿轮强度计算时，要用当量齿数zv决定其齿形系数；在用仿形法加工斜齿轮时，也要用当量齿数来决定铣刀的号数。,一般情况下，当量齿数不是整数。,3斜齿轮的当量齿轮和当量齿数,当量齿数(2/3),即以斜齿轮的法面参数 mn、n、han*及 cn*为参数，以 zv(=z/cos3)为齿数所构造的一假想直齿轮。,3斜齿轮的当量齿轮和当量齿数,（1）斜齿轮的当量齿轮，,是指与斜齿轮法面齿形相当的直齿轮。,该直齿轮的齿形就是相当此斜齿轮的法面齿形。,（2）斜齿轮的当量齿数：zv=z/cos3。,4斜齿轮传动的主要优缺点,优点：,啮合性能好；,重合度大；

6、,结构紧凑。,缺点：,有轴向力，,一般取=8。20。，人字齿=25。40。,当量齿数(3/3),由于Fatanb，为了不使轴承承受的轴向力过大，螺旋角b不宜选得过大，常在b=820之间选择。,六、斜齿圆柱齿轮的受力分析和强度计算（了解）,1.受力分析,圆周力,径向力,轴向力,各力方向的判定,各力的方向,主动轮上的圆周力 F t 与其转动方向相反，从动轮的圆周力与其转动方向相同；径向力 F r 分别指向各自轮心；主动轮的轴向力 F a1 可用“左右手法则”来判断：当主动轮右旋用右手，主动轮左旋用左手，握紧主动轮的轴线，四指的弯曲方向表示主动轮的转动方向，大拇指所指的方向即为主动轮上轴向力的方向。

7、主、从动轮上各对应力大小相等、方向相反.,611 斜齿圆柱齿轮传动的设计特点,2.斜齿圆柱齿轮传动的强度计算,（1）齿面接触疲劳强度计算,校核公式,设计公式,（2）齿根弯曲疲劳强度计算,校核公式,设计公式,611 斜齿圆柱齿轮传动的设计特点,斜齿圆柱齿轮的强度计算是按当量直齿圆柱齿轮进行的，也就是说是按轮齿的法面参数进行分析计算的，所以其基本原理与直齿圆柱齿轮传动相似。,612 直齿圆锥齿轮传动的设计特点,一般=90。,10-8 圆锥齿轮传动,1圆锥齿轮传动及其类型,（1）圆锥齿轮传动,圆锥齿轮传动是用来传递两相交轴之间的运动和动力的，,即大端的模数为标准值，,通常取圆锥齿轮大端的参数为标准值

8、，,其压力角为20。,（2）圆锥齿轮传动的类型,2直齿圆锥齿轮的当量齿轮和当量齿数,直齿圆锥齿轮的当量齿轮和当量齿数(1/9),由于圆锥齿轮大端球面渐开线无法展成平面曲线研究，给圆锥齿轮的设计和制造带来很多困难，,工程应用中采用一种近似方法来处理，即用平面渐开线近似代替球面渐开线。,首先将大端的球面用锥面代替，然后再将锥面展成平面。,圆锥齿轮的设计和制造问题：,解决方法：,解决步骤：,一标准直齿圆锥齿轮的轴向半剖面图。OAB为其分度圆锥，如果大端齿廓为球面渐开线，和 为轮齿大端球面上齿顶高和齿根高。,直齿圆锥齿轮的当量齿轮和当量齿数(2/9),过A点作直线AO1垂直AO，与圆锥齿轮轴线交于点O

9、1，设想以OO1为轴线，O1A为母线作一圆锥O1AB，该圆锥称为直齿圆锥齿轮的背锥。显然背锥与球面切于圆锥齿轮大端的分度圆上。,直齿圆锥齿轮的当量齿轮和当量齿数(3/9),球面渐开线齿廓向背锥上投影，在轴剖面上得a和f点，由图看出，af和 相差极微，而且当球面渐开线半径R与轮齿大端模数m的比值越大时两者相差更小。所以可用背锥上的齿形近似代替大端球面上渐开线齿形。由于背锥面可以展成平面，最终将球面问题简化成平面问题处理。,直齿圆锥齿轮的当量齿轮和当量齿数(4/9),扇形齿轮的模数、压力角、齿顶高和齿根高分别等于圆锥齿轮大端的模数、压力角、齿顶高和齿根高，齿数即为实际齿数z1和z2，其分度圆半径r

10、v1和rv2就是背锥的锥距,如果将这两个扇形齿轮补足成完整的直齿圆柱齿轮，则它们的齿数增加为zv1和zv2。将 这两个设想的直齿圆柱齿轮称为这一对圆锥齿轮的当量齿轮，其齿数zv1和zv2就称为当量齿数。,当量齿数 zv=z/cos,2直齿圆锥齿轮的当量齿轮和当量齿数,（1）圆锥齿轮的当量齿轮是由圆锥齿轮的大端面模数和压力角 及 zv所确定的直齿轮。,引入当量齿轮的概念,使圆锥齿轮传动的研究大为简化。,（2）圆锥齿轮的当量齿数 zv=z/cos,直齿圆锥齿轮的当量齿轮和当量齿数(9/9),3圆锥齿轮的主要参数和几何尺寸计算,圆锥齿轮主要几何参数(1/2),3圆锥齿轮的主要参数和几何尺寸计算,圆锥

11、齿轮主要几何参数(2/2),在斜齿轮强度计算时，要用当量齿数zv决定其齿形系数；在用仿形法加工斜齿轮时，也要用当量齿数来决定铣刀的号数。,一般情况下，当量齿数不是整数。,斜齿轮的当量齿轮和当量齿数,当量齿数 zv=z/cos,613 齿轮的结构设计,齿轮的结构设计主要包括：,选择合理适用的结构型式,依据经验公式确定齿轮的轮毂、轮辐、轮缘等各部分的尺寸,绘制齿轮的零件加工图等,常用的齿轮结构形式有以下几种：,613 齿轮的结构设计,1）锻造齿轮,对于齿轮齿顶圆直径小于500mm的齿轮，一般采用锻造毛坯，并根据齿轮直径的大小常采用以下几种结构形式。（1）齿轮轴,图 6-52,613 齿轮的结构设计

12、,当齿轮的齿根直径与轴径很接近时，如上图，可以将齿轮与轴作成一体的，称为齿轮轴。齿轮与轴的材料相同，可能造成材料的浪费和增加加工工艺的难度。,图 6-52,613 齿轮的结构设计,（2）实体式齿轮 齿顶圆直径小于160mm 时可以采用这种实体式结构。齿根与键槽顶部距离e不能过小。如果e尺寸无法保证，就要采用齿轮轴结构，即把齿轮与轴作为一体。,图 6-53,613 齿轮的结构设计,（3）腹板式结构 当直径大于160mm时，为了减轻重量，节约材料，同时由于不易锻出辐条，常采用腹板式结构。对于腹板式结构，当直径接近500mm时，可以在腹板上开出减轻孔，一般也不设加强筋，而是将腹板作的厚一些。此时，轮

13、毂长度一般不应小于齿轮宽度，可以略大，也可以对称，也可以偏向一侧。,613 齿轮的结构设计,2）铸造齿轮 而当直径大于500mm或随直径小于500mm但形状复杂，不便于锻造的齿轮，常采用铸造毛坯。其中齿顶圆直径大于300mm时可以做成带加强肋的腹板结构；当齿顶圆大于300mm时常做成轮辐结构 圆锥齿轮：轮辐常用腹板代替轮辐，同时在腹板上铸出加强筋，以增强轮体的轴向刚度。,613 齿轮的结构设计,对于铸造和锻造齿轮设计可以参照例图中给出的经验公式进行，结构尺寸计算后要圆整成最近的标准整数（对于机械设计，国家规定有标准尺寸系列，一般情况下，都要符合国家标准）。3）镶套齿轮 对于尺寸较大而需要用的贵

14、重金属（相对而言，例如45号钢和40Cr钢）齿轮，要采用组装齿轮结构，以节约材料。4）焊接齿轮 对于单件或小批量生产的大齿轮，还可以采用焊接结构。,613 齿轮的结构设计,我们知道齿轮设计中的计算和校核都是针对润滑良好的闭式齿轮传动进行的，所以对齿轮传动的设计就必须考虑润滑问题，才能实现我们预期的设计要求。为此,我们首先要了解为什么需要润滑，也就是润滑的功用是什么？,齿轮传动润滑,614 齿轮传动的润滑,1）润滑的功用 在齿轮传动中，轮齿表面上除节点外，其它各啮合点处均有相对滑动。所以，润滑的主要作用为：（1）减小或消除齿面的磨损：齿面的磨损主要为磨粒磨损粘着磨损(胶合)。为了增强润滑剂的抗胶

15、合能力，常在润滑油中加入添加剂。润滑的抗磨粒磨损的能力主要取决于啮合表面形成油膜，只要油膜厚度大于磨粒尺寸，就可以起到防止或减轻磨粒磨损的作用。,614 齿轮传动的润滑,（2）润滑油可减小摩擦系数，降低齿面间的摩擦损失，提高传动效率。（3）冷却齿轮传动，带走摩擦产生的热量，避免形成齿面烧伤或胶合。（4）油膜可以起到缓冲的作用，降低齿轮传动振动、冲击和噪声。,614 齿轮传动的润滑,在温度高时，应在油中加入抗脱氧剂及防锈添加剂。如果齿轮和轴承要用同一油池中的油润滑，要进行折中选择。在开式齿轮传动中，使用润滑脂时，它没有冷却效果，所以要求工作温度低于润滑脂滴点，同时要考虑耐水性等条件。,614 齿

16、轮传动的润滑,614 齿轮传动的润滑,1.润滑方式,润滑方法及油量选择,开式齿轮传动速度较低，一般采用润滑脂或定时滴油润滑。闭式齿轮传动常利用浸油法或喷油法润滑a）浸油法：大齿轮浸入一个齿高，对于多级齿轮传动的高速级，可以采用带油轮。由于大齿轮或带油轮可以将油带起，溅落到被润滑处，也称为飞溅润滑。此时要求齿轮线速度不高于。对于单级，每传递1Kw功率约需要0.35L或更多的油量，多级传动可以按比例（级数）增加。,614 齿轮传动的润滑,b）喷油润滑：在线速度超过上述数值使用时，要求齿轮宽度大时增加喷嘴的数目。在节圆线速度不大于 时，直接由进入啮合的一侧向啮合处喷油。油量按10mm齿宽用0.45L

17、/min或者每千瓦用8.5L/s来计算，喷油压力一般为0.010.2MPa。对于非金属齿轮，载荷较小时可以不进行润滑。有时也可加入适量油以改善摩擦性能，提高承载能力，或改善材料使其具有自润滑能力。,614 齿轮传动的润滑,2）润滑剂的选择 润滑剂有三大类：（1）液体润滑剂（常用）（2）润滑脂：用于低速传动，无法使用液体润滑剂时使用。（3）固体润滑剂：其使用取决于使用条件及工艺水平。最常用的液体润滑剂包括：各类机械油（如40，68，100等）；各种齿轮油（如H-32，HL-46等）；合成润滑油（如SY4024-83,4403等）。,614 齿轮传动的润滑,选择液体润滑剂时，可按有关表格选择适用的润滑油粘度范围。需要注意表格中给出的条件.根据粘度值，参考齿轮传动所处的条件，进行润滑油的选择。在具体选择时，粘度应根据具体条件作适当的调整。例如：速度高时，可适当降低粘度，反之可稍稍加大粘度。,614 齿轮传动的润滑,在选择润滑油时，先根据齿轮的工作条件以及圆周速度由下表查得运动粘度值，再根据选定的粘度值确定润滑油的牌号。,614 齿轮传动的润滑,齿轮传动中的损失，主要包括啮合中的摩擦损失、轴承中的摩擦损失和搅动润滑油的功率损失。进行计算时通常使用的是齿轮传动的平均效率。,当齿轮轴上装有滚动轴承，并在满载状态下运转时，传动的平均总效率见下表：,614 齿轮传动的润滑,