齿轮传动和蜗杆蜗轮传动概要.pptx

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1、齿轮传动和蜗杆蜗轮传动概要齿轮传动和蜗杆蜗轮传动概要 渐开线齿轮的切齿原理与根切现象渐开线齿轮的切齿原理与根切现象 1.渐开线齿轮的切齿原理（1）仿形法这种方法的特点是所采用的成形刀具，在其轴向剖面内，刀刃的形状和被切齿轮齿槽的形状相同。常用的仿形法切齿（a）（b）有盘状铣刀和指状铣刀。第1页/共39页（2）展成法展成法是目前齿轮加工中最常用均一种方法。用展成法加工齿轮，常用的刀具有：齿轮形加工刀具；齿条型加工刀具，共两大类。齿条插刀加工齿轮齿轮滚刀加工齿轮齿轮插刀加工齿轮第2页/共39页2.根切现象与不发生根切的最少齿数zmin（1）根切现象 轮齿根部的渐开线齿廓被刀具切去一部分，这种现象称

2、为切齿干涉，又称根切，如图所示。轮齿根切及其原理根切现象基圆大小的影响第3页/共39页（2）最少齿数zmin 不根切条件：zzmin为标准齿轮不发生根切的最少齿数。对于正常齿zmin=17，允许少量根切时zmin=14；对于短齿zmin=14。由上述可知，标准齿轮避免根切的措施是使齿轮齿数大于或等于最少齿数。第4页/共39页3.变位及变位齿轮 对于齿数少于zmin的齿轮，为了避免切齿干涉，可以采用将刀具移离齿坯，使刀具顶线低于极限啮合点N1的办法采切齿。这种通过改变刀具与齿坯相对位置的切齿方法称为变位。变位除了可防止齿轮根切外，还可以凑齿轮的中心距、改善齿轮的强度及实现齿轮的修复等。齿轮变位后

3、，其主要参数没有变（z、m、a），只是某些几何尺寸改变了。变位齿轮的设计计算请参考有关设计手册。第5页/共39页 齿轮传动的失效形式齿轮传动的失效形式 齿轮在传动过程中，常见失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合及塑性变形等五种形式。（1）轮齿折断（2）齿面点蚀 轮齿折断齿面点蚀第6页/共39页齿面胶合齿面磨损塑性变形（3）磨损（4）胶合（5）齿面塑性变形 第7页/共39页齿轮材料选择齿轮材料选择 对齿轮材料性能总的要求为齿面硬、齿心韧，同时应具有良好的加工和热处理的工艺性。齿轮一般应选用具有良好力学性能的中碳结构钢和中碳合金结构钢；承受较大冲击载荷 的齿轮，可选用合金渗碳钢；一些低

4、速或中速低应力、低冲击载荷条件下工作的齿轮，可选用铸钢、灰铸铁或球墨铸铁；一些受力不大或在无润滑条件下工作的齿轮，可选用有色金属和非金属材料。第8页/共39页 齿轮传动精度等级的选择齿轮传动精度等级的选择 齿轮常用精度等级及应用范围第9页/共39页 直齿圆柱齿轮受力分析与强度计算直齿圆柱齿轮受力分析与强度计算1.直齿圆柱齿轮的受力分析(1)受力分析 直齿圆柱齿轮的受力分析（a）（b）（c）第10页/共39页一般主动轮1传递的功率P1（kW）及转速n1（rmin）通常是已知的，为此，主动轮上的转矩T1（Nmm）可由下式求得：T1=9.55106（Nmm）Ft、Fr和Fn分别为Ft1=-Ft2（N

5、）Frl=Ftltana=Fr2 Fnl=-Fn2 第11页/共39页(2)计算载荷 Ft、Fr、Fn均是作用在轮齿上的名义载荷。在实际传动中受到很多因素的影响，如原动机和工作机的工作特性；轴与联轴器系统在运动中所产生的附加动载荷；齿轮受载后，由于轴的弯曲变形，使作用在齿面上的载荷沿接触线分布不均等。所以进行齿轮的强度计算时，应按计算载荷进行。计算载荷按下式确定：Fnc=KFn 式中，K为载荷系数 载荷系数K第12页/共39页2.直齿圆柱齿轮的强度计算(1)齿面接触疲劳强度计算强度校核公式为：H=671 H 设计公式为d1 对于钢对灰铸铁或灰铸铁对灰铸铁的传动，要将式中的系数671分别乘以0.

6、85或0.76。圆柱齿轮齿宽系数d齿面的接触应力第13页/共39页2.直齿圆柱齿轮的强度计算(1)齿面接触疲劳强度计算强度校核公式为：H=671 H 设计公式为d1 对于钢对灰铸铁或灰铸铁对灰铸铁的传动，要将式中的系数671分别乘以0.85或0.76。第14页/共39页(2)齿轮弯曲疲劳强度计算 齿根弯曲疲劳强度计算公式为：bb1=YFS bb1bb2=bb1 bb2 设计公式为m 轮齿弯曲应力分析齿形系数YFS第15页/共39页3.渐开线直齿圆柱齿轮传动的参数选择（1）齿数z一般取z1=2040。但应z117。（2）模数m对于传递动力的齿轮，应保证m2，mm并按标准圆整。（3）齿宽系数d选取

7、d。b=dd1算得的齿宽加以圆整作为b2，为防止两轮因装配后轴向错位减少啮合宽度，小齿轮齿宽应在b2的基础上增大，即b1=b2+(510)mm。（4）齿数比uu值不宜过大，通常u7时可采用多级传动。第16页/共39页应用举例应用举例 例17.1 某带式输送机单级圆柱齿轮减速器圆柱齿轮传动。已知i=4.6，n1=1440 r/min，传递功率P=5kW，单班制工作，单向运转，载荷平稳。试设计该齿轮传动。解：(1)选择材料及热处理该传动是闭式齿轮传动，属于转速不高、载荷不大，要求一般的小型传动，为了简化制造，降低成本，可采用软齿面钢制齿轮，查表，选择小齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为260HBS

8、；大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为215HBS。第17页/共39页(2)选择精度等级运输机为一般机械，速度不高，故选择8级精度。(3)按齿面接触疲劳强度设计软齿面闭式传动主要的失效形式为齿面点蚀。根据齿面接触疲劳强度公式确定尺寸：d1式中 K载荷系数，按表选K=1.2；T转矩，按前公式得T=33159.7Nmm；H许 用 接 触 应 力，查 表 H1=610MPa，H2=500MPa；d齿宽系数，由前表取d=1.1；u齿数比，u=i=4.6。第18页/共39页代入后计算小齿轮分度圆直径d1d1 =42.96 mm(4)计算圆周速度vv=3.24 m/s因v6m/s，取8级精度合适。(5)

9、确定主要参数，计算主要几何尺寸1)齿数。取z1=22，则z2=z1u=224.6=1012)模数。m=1.953 mm 取标准模数，m=2mm。实际传动比i=4.59，i=0.2，传动比误差小于允许范围5。第19页/共39页3)分度圆直径。d1=m z1=222=44 mm；d2=m z2=2101=202 mm。4)中心距。a=(z1+z2)=(22+101)=123 mm。5)齿 宽。b=dd1=1.144=48 mm，取b2=48mm，b1=b2+5=53 mm。(5)校核弯曲疲劳强度1)齿 形 系 数YFS。YFS由 前 表 查 得，YFS1=4.30，YFS2=3.9602)弯曲疲劳

10、许用应力bb。查表，得bb1=301MPa，bb2=280 MPa。第20页/共39页3)校核计算：bb1=YFS1=4.30=80.35 Mpabb2=bb1 =80.35 =73.99 Mpa计算应力小于许用应力，所以齿轮弯曲强度足够。(6)结构设计与工作图 略：第21页/共39页其它齿轮传动简介其它齿轮传动简介 斜齿圆柱齿轮传动简介斜齿圆柱齿轮传动简介 1.斜齿圆柱齿轮传动特点传动平稳，承载能力高。直齿轮的齿面形成与接触线斜齿轮的齿面形成与接触线第22页/共39页 一对斜齿轮轮齿的螺旋角一般控制在=820，常用=815之间，角太大，工作中轴向力过大，使轴承容易损坏；角太小不能发挥斜齿轮的

11、优点。标准斜齿圆柱齿轮传动尺寸计算公式齿顶圆直径齿顶圆直径2.标准斜齿圆柱齿轮传动的几何尺寸第23页/共39页3.斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件和重合度（1）正确啮合条件一对标准的斜齿圆柱齿轮正确啮合条件是：mn1=mn2=m an1=an2=20 1=-2（2）重合度 =t+式中 t端面重合度；轴端面重合度。其中，=tan 正确啮合斜齿圆柱齿轮的重合度第24页/共39页 4.斜齿圆柱齿轮的当量齿数 斜齿齿轮的当量齿轮 法向截面nn截斜齿轮的分度圆柱为一椭圆，椭圆C点处齿槽两侧渐开线齿形与标准刀具外廓形状相同。当量齿轮是一个假想的直齿圆柱齿轮，其端面齿形与斜齿轮法面齿形相当。当量齿轮的齿数为:

12、zv=标准斜齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数为：zmin=zvcos3 第25页/共39页5.斜齿与直齿圆柱齿轮传动的比较（1）重合度大，啮合性能好。(2)承载能力高(3)不发生根切的最少齿数比直齿轮的少。(4)对制造误差的敏感性小。(5)可以凑配中心距。第26页/共39页6.螺旋圆柱齿轮传动特点 螺旋圆柱齿轮（螺旋=45的斜齿圆柱齿轮）传动是用来传递空间两交叉轴间的运动和转矩。发动机中的螺旋齿轮第27页/共39页 螺旋圆柱齿轮传动的特点是：两个齿轮的发生面相交，齿廓间为点接触。受载后，齿廓接触部分便形成一小块面积接触，由于接触面小，接触应力大，易于磨损，所以不能传递大功率；螺旋圆柱齿轮齿廓间沿

13、高度方向有相对滑动，在齿廓公切线方向也有相对滑动，所以齿廓磨损更快，传动效率低；中心距稍有改变，对传动质量影响很大，引起振动和噪声；改变两轮的螺旋角的大小和方向，会使从动轮转向改变；传动比与齿轮分度圆和螺旋有关；传动中轴向力大。第28页/共39页圆锥齿轮传动特点简介圆锥齿轮传动特点简介 圆锥齿轮是用来传递两轴相交的旋转运动，在汽车的驱动桥中常用圆锥齿轮将动力旋转平面改变90，使其与驱动轮转动方向一致。1.直齿圆锥齿轮传动 正确啮合条件是两齿轮大端的模数和压力角分别相等，即：m1=m2 a1=a2背锥展开为一个不完整的齿轮，若将它补足为一个完整的齿轮，就成了圆锥齿轮的“当量圆柱齿轮”。它的齿形就

14、是该直齿圆锥齿轮的齿形。当量齿轮的齿数zv为:zv=第29页/共39页2.螺旋圆锥齿轮传动特点 重叠系数大，传动平稳，承载能力高的缺点，现代汽车的主减速器广泛采用螺旋圆锥齿轮传动。3.螺旋圆锥齿轮的旋向分为左螺旋和右螺旋圆锥齿轮，从锥顶向齿轮看时，轮齿由小端到大端逆时针方向倾斜为左螺纹；反之为右螺纹。一对相啮合的圆弧齿圆锥齿轮，它们的螺旋角大小应相等，旋向应相反。第30页/共39页双曲面齿轮传动的特点双曲面齿轮传动的特点 1.双曲面齿轮的特征双曲面齿轮是在交叉的两轴上相啮合的圆锥状的齿轮。第31页/共39页2.双曲面小齿轮的偏移距 在双曲面齿轮传动中，小齿轮偏移距E是一项重要参数。双曲面齿轮的

15、偏移与螺旋方向（a）（b）（c）（d）3.双曲面小齿轮的偏置方向 双曲面齿轮传动的小齿轮偏置方向有上偏置和下偏置两种。第32页/共39页齿轮齿条传动的特点齿轮齿条传动的特点 1.双曲面齿轮的特征 齿轮齿条啮合传动时，把齿条的直线往复运动变为齿轮的回转运动或将齿轮的回转运动变为齿条的直线往复运动，齿条上各点速度大小和方向都是一致的。齿廓上各点的压力角相等，如果是标准齿条，压力角a=20，齿条上各齿同侧齿廓线是平行且齿距相等。其大小为：p=m第33页/共39页蜗杆传动蜗杆传动 1蜗杆传动概述（1）蜗杆传动的特点和及应用用于传递空间两交错轴之间的回转运动和动力，通常两轴交错角为90，一般蜗杆是主动件

16、。蜗杆传动工作平稳，噪声低，结构紧凑，传动比大（单级传动比880，在分度机构中可达到1000）；但传动效率低，一般效率为=0.70.9，自锁时其效率低于50（=0.45左右），易磨损、发热，制造成本高，轴向力较大。常用于传动比较大，结构要求紧凑，传动功率不大的场合。第34页/共39页2.蜗杆传动的主要参数（1）模数m和压力角（2）蜗杆分度圆直径d1：d1=mq（3）蜗轮分度圆d2和中心距a：a=（d1+d2）=m（q+d2）（4）蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2蜗杆传动的传动比为 i=蜗杆传动z1、z2推荐值第35页/共39页蜗杆传动标准模数和直径（部分）（摘自GB/T100851988）第36页/共39页（5）螺旋角与导程角蜗轮的轮齿与斜齿轮相似，把齿的旋向与轴线间的夹角称为螺旋角，用表示。并规定当轴交错角=90时，蜗杆分度圆柱面上的导程角等于蜗轮分度圆柱面上的螺旋角，两者的旋向相同，大小相等，即=2（6）蜗杆传动的正确啮合条件为了正确啮合，在中间平面内蜗杆蜗轮的模数、压力角应分别相等，即蜗杆蜗轮正确啮合条件表示为 m t2=m a1=m at2=aa1=a 2=第37页/共39页3.蜗杆传动的几何尺寸计算标准阿基米德蜗杆传动的几何尺寸计算公式4.蜗杆传动旋转方向的判定 蜗杆、蜗轮旋向的判定（a）（b）第38页/共39页感谢您的观看。感谢您的观看。第39页/共39页