1、一 斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成及其啮合特点 1 直齿轮啮合特点 沿齿宽同时进入或退出啮合 突然加载或卸载 运动平稳性差 冲击 振动和噪音大 重合度小于2 限制了齿轮承载能力的提高 第八节斜齿圆柱齿轮传动 图8 25 直齿轮绕其轴线扭转一个角度 每个轮齿分布与轴线成倾斜的斜齿圆柱齿轮 2 斜齿轮齿廓形成 斜直线KK的轨迹 斜齿轮的齿廓曲面 b 基圆柱上的螺旋角 第八节斜齿圆柱齿轮传动 图8 26 垂直齿轮轴线的任一剖面同齿廓曲面的交线为渐开线 不同半径的圆柱面与齿廓曲面的交线为螺旋线由此形成该齿廓曲面为渐开螺旋面 3 斜齿轮齿廓的特点啮合特点 接触线长度的变化 短 长 短加载 卸载过程是逐渐进行
2、的 啮合时间长 重合度高优点 传动平稳 冲击 振动和噪音较小 适宜高速 重载传动 接触线 齿面接触是由一个点开始 逐渐增至一条最长的线 再由最长的接触线减短至一个点而后退出啮合的 二 斜齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸计算 基本参数端面 垂至于轴线的平面 其参数以t为下标 法面 与螺旋线垂直的平面 其参数以n为下标 螺旋角 螺旋线任意点的切线与齿轮轴线之间的夹角 不同圆面柱螺旋角不同 分度圆柱面上的螺旋角 齿距和模数 第八节斜齿圆柱齿轮传动 图8 27 展开图 二 斜齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸计算 续 基本参数3 压力角端面齿顶高系数和端面顶隙系数无论在端面和法面 轮齿的齿顶高相同 顶隙也相同
3、斜齿轮的标准参数在法面 第八节斜齿圆柱齿轮传动 图8 28 端面 法面 斜齿条 二 斜齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸计算 续 几何尺寸计算 参见教材表7 4 说明 1 国标 GB 参数为法面参数2 一般端面参数绝对值大于法面参数 但齿顶高系数和顶隙系数相反 3 中心距除与模数 齿数有关外 还与螺旋角有关 因此可通过改变螺旋角来调整中心距 第八节斜齿圆柱齿轮传动 三 当量齿数zv与齿数为z的斜齿轮法向齿廓有着相同模数 压力角的直齿轮称为该齿轮的当量齿轮 当量齿轮的齿数称当量齿数 第八节斜齿圆柱齿轮传动 图8 29 斜齿轮不产生根切的最小齿数是17么 四 正确啮合条件和重叠系数 正确啮合条件 重叠系
4、数 为端面尺寸相同的直齿轮重叠系数 第八节斜齿圆柱齿轮传动 图8 30 五 轮齿受力分析 第八节斜齿圆柱齿轮传动 圆周力 径向力判断同直齿轮 轴向力的方向决定于轮齿螺旋线方向和齿轮的回转方向 可用主动轮左 右手法法则判断 左螺旋左手 右螺旋右手 从动轮上轴向力方向与其方向相反 大小相等 六 优缺点 啮合性能好 传动平稳 噪音小 重合度大 承载能力高 zmin zvmin 机构更紧凑 缺点是产生轴向力 且随 增大而增大 一般取 8 15 采用人字齿轮 可使 25 40 常用于高速大功率传动中 如船用齿轮箱 第八节斜齿圆柱齿轮传动 例题 已知一对标准斜齿圆柱齿轮啮合传动 a 250mm z1 23
5、 z2 98 mn 4mm an 20 1 0 若轮齿宽B 60mm 试计算该对齿轮的当量齿数zv1 zv2及轴向重合度ea 第八节斜齿圆柱齿轮传动 斜齿轮分度圆柱展开图 螺旋角 l为螺旋线的导程 即螺旋线绕分度圆柱一整圈后上升的高度 对同一个斜齿轮 任何一个圆柱面上的导程一样 所以螺旋角不同 一 齿轮传动的失效形式 轮齿的折断FLASH原因 过载 弯曲疲劳 发生环境 开式 闭式 措施 改善R 光洁度 表面强化 齿面的点蚀FLASH原因 重载 软齿面 接触疲劳 发生环境 闭式 措施 提高齿面硬度 光洁度 油粘度 齿面的磨损原因 磨粒磨损 发生环境 开式 措施 改善润滑 齿面的胶合原因 高速重载
6、 润滑不良 发生环境 开式 闭式 措施 提高齿面硬度 光洁度 润滑条件 第九节齿轮传动的失效形式和材料 二 齿轮材料常用材料是钢 其次铸铁 有时非铁金属和非金属材料 齿轮材料要求 齿面要硬 齿心要韧 参见教材P137表7 5 几点说明 选择材料要满足齿轮工作条件的要求 开式 闭式 载荷 速度 材料的特性要经热处理体现 还要考虑齿轮毛坯的成形方法 锻造 铸造 和切齿加工条件 表7 6 明确用途 综合生产经济性 工艺性考虑 第九节齿轮传动的失效形式和材料 选择材料要满足齿轮工作条件的要求 对于传递载荷较大的齿轮 应选用强度 硬度等综合性能较好的材料 如45 40Cr 对于受冲击载荷的齿轮 轮齿受冲
7、击后容易发生折断 应选用韧性较好的材料 如20Cr 对于速度较高的齿轮 齿面易于磨损 应选用齿面硬度较高的材料 如20Cr 40Cr 对于要求重量较轻的齿轮 可选用塑料或某些轻金属材料 如硬铝 对于在有害介质等条件下工作的齿轮 可选用耐蚀性较好的材料 如黄铜 青铜等 轮齿折断 齿面点蚀 齿面磨损 齿面胶合 第九节齿轮传动的失效形式和材料 第九节齿轮传动的失效形式和材料 一 圆锥齿轮传动的应用和特点1 功用 传递两相交轴之间的运动和动力 2 结构特点 轮齿分布在圆锥外表面上 轮齿大小逐渐由大变小 为计算和测量的方便 取大端参数为标准值 GB T12368 19903 名称变化 圆柱 圆锥如分度圆
8、锥 齿顶圆锥等 4 轴交角 根据需要确定 常用 90 第十一节圆锥齿轮传动 直齿 斜齿 曲齿 圆锥齿轮类型 按齿形分有 直齿 斜齿 曲齿 按啮合方式分有 外啮合 内啮合 平面啮合 按轮齿高度分有 渐缩齿 等高齿 等顶隙齿 第十一节圆锥齿轮传动 渐缩齿 等高齿 等顶隙齿 平面啮合 第十一节圆锥齿轮传动 二 理论齿廓 背锥和当量齿数 理论齿廓1 球面渐开线 一个圆平面在一圆锥上作纯滚动时 平面上任一点的轨迹 到锥顶距离相等 形成一条球面渐开线 AK弧 圆锥大端的球面渐开线2 齿廓曲面 发生圆平面上某一条半径上所有点的空间轨迹 即以锥顶为中心而半径不同的球面上的球面渐开线所组成 第十一节圆锥齿轮传动
9、 背锥过大端作母线与分度圆锥母线垂直的圆锥 将球面齿往该圆锥上投影 则球面齿形与锥面上的投影非常接近 锥面可以展开 故用锥面上的齿形代替球面齿 该圆锥称为背锥 第十一节圆锥齿轮传动 齿轮分度圆锥母线与轴线间的夹角 轴向剖面 ef弧为大端球面齿廓 球面渐开线 当量齿数将背锥展开得扇形齿轮 补全 为分度圆作圆柱齿轮 得当量齿轮 其齿形与锥齿轮大端的球面齿形相当 两者m和 相同 rv O1A r cos zm 2cos 又rv zvm 2得zv z cos 第十一节圆锥齿轮传动 三 正确啮合条件m1 m2 1 2锥距相等 锥顶重合四 传动比和几何尺寸的计算 传动比 第十一节圆锥齿轮传动 图7 43
10、几何尺寸计算大端模数取标准值 20 几何尺寸以大端为准 表7 11 GB12369 90规定 多采用等顶隙圆锥齿轮传动 第十一节圆锥齿轮传动 五 直齿圆锥齿轮传动的受力分析 第十一节圆锥齿轮传动 图7 44 一 蜗杆的类型与特点1 形成 螺旋齿轮传动的特例 2 螺旋线多采用右旋 3 单头蜗杆多头蜗杆4 2 第十二节蜗杆传动 蜗轮 蜗杆 螺旋角 导程角 一 蜗杆的类型与特点 圆柱形蜗杆 环面蜗杆 锥面蜗杆 阿基米德蜗杆 端面齿形为阿基米德螺线 渐开线蜗杆 端面齿形为渐开线 圆弧齿蜗杆 轴剖面内的齿廓为凹圆弧 蜗杆类型 第十二节蜗杆传动 一 蜗杆的类型与特点 续 特点 传动平稳 振动 冲击 噪声均
11、小 能获得很大的单级传动比 结构紧凑 传递动力时i 8 100分度机构时i可达几百至一千 自锁性机构 如起重机构 啮合轮齿间相对滑动速度高 导致磨损大 发热大 效率低 5 蜗杆所受轴向力大 第十二节蜗杆传动 二 正确啮合条件 正确啮合条件 限定条件 阿基米德蜗杆 主平面内 过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面称为主平面 第十二节蜗杆传动 图7 52 在主平面内 就相当于齿条齿轮传动 主平面内蜗杆的轴向齿距与蜗轮的端面齿距应相等 三 主要参数和几何尺寸 主要参数 表7 12 1 模数m和压力角 主平面内为标准值 2 蜗杆分度圆直径d1 直径系数q d1 m3 螺杆导程角 4 蜗杆头数z1 蜗轮齿数z25 传动比 几何尺寸计算 表7 14 第十二节蜗杆传动 轴向齿距 四 蜗杆传动的失效形式和材料的选择 一 失效形式蜗轮的胶合和磨损 二 材料选择蜗杆副的材料首先应具有良好的减摩 耐磨 易于跑合和抗胶合的能力 同时还要有足够的强度 蜗轮常采用贵重的减摩 耐磨材料如铜合金制造 还需要良好的润滑和散热条件 蜗杆大多采用碳素钢或合金钢制造 经淬火处理后以提高表面硬度 第十二节蜗杆传动 五 蜗杆传动受力分析 轮齿受力分析 第十二节蜗杆传动 图7 48
