文档介绍：目的要求:掌握直齿圆锥齿轮传动的特点、参数、正确啮合条
件;掌握齿轮传动主要失效形式和计算准则、常用
齿轮材料。了解直齿圆锥齿轮当量齿数、背锥、受
力分析;齿轮材料的热处理、渐开线齿轮精度。
教学重点:直齿圆锥齿轮传动特点、参数、正确啮合条件和
齿轮传动主要失效形式和计算准则、常用齿轮材料。
教学难点:直齿圆锥齿轮的受力分析。
教学内容:锥齿轮的齿廓、背锥和当量齿数;直齿锥齿轮的啮合
传动;直齿锥齿轮传动的受力分析;齿轮传动的失效
形式与设计准则;齿轮常用材料及热处理;齿轮传动
精度。
第五讲锥齿轮传动齿轮失效维护材料和精度
圆锥齿轮机构是用来传递空间两相交轴之间运动和动力的一种齿轮机构,其轮齿分布在截圆锥体上,齿形从大端到小端逐渐变小。圆柱齿轮中的有关圆柱均变成了圆锥。为计算和测量方便,通常取大端参数为标准值。
一对圆锥齿轮两轴线间的夹角Σ称为轴角。其值可根据传动需要任意选取,在一般机械中,多取Σ=90°。
圆锥齿轮
直齿圆锥齿轮:
斜齿圆锥齿轮:
曲齿圆锥齿轮:
由于设计、制造、安装方便,应用最广
介于两者之间,传动较平稳,设计较简单
传动平稳、承载能力强,用于高速,重载传动
一、圆锥齿轮机构的特点及应用
§8—10 圆锥齿轮传动
、OBC分别为两轮的分度圆锥,在两锥齿轮大端
分别作一圆锥面O1CA、O2CB,与相应的分度圆锥面
共轴,其母线O1C或O2C与相应的分度圆锥母线OC垂
直相交,此圆珠笔锥面称为背锥。将锥齿轮大端的
球面渐开线投影在背锥上,背锥上的齿形与该球球
面渐开线的齿形相差很小,故用之来近似地来代替
大端齿形。将背锥展开成扇形面,以背锥母线(O1C或O2C)为分度圆半径,画出两个扇形齿轮,使
其模数和压力角分等于锥齿轮大端的模数和压力
角,其齿数等于等于锥齿轮的实际齿数Z1、Z2。
将两扇形齿轮补足为完整的直齿圆柱齿轮,则
齿数分别增加到ZV1和ZV2,这个假臣的圆柱齿轮为
锥齿轮的当量齿轮,ZV1和ZV2称为当量齿数。由图
可得出其几何关系:
又因为
所以
式中,Z1、Z2分别为两锥齿轮的实际齿数;δ1、δ2分别为两锥齿轮的分度圆锥角。
由于上式中,cosδ1、cosδ2数总小于1,所以ZV1>Z1、ZV2>Z2,即当量齿数大于实际齿数,且不一定为整数。直齿锥齿轮不产生根切的最少齿数为:
Zmin=Zvmivcosδ=17cosδ
当量齿轮在锥齿轮的制造和设计计算中有广泛应用。如:一般精度的锥齿轮常采用仿形法加工,铣刀的号码应按当量齿数来选择;在齿根抗弯强度计算时,要按当量齿数来查取齿形因数;此外,标准直齿锥齿轮不发生根切的最少齿数可
过当量齿数来计算。
何尺寸是以轮齿大端为标准的。规定锥齿轮大端模数
与压力角为标准值。
:
   直齿锥齿轮的正确啮合条件为两锥齿轮大端模数和压力
角分别相等且等于标准值。
大端处单位齿宽上的载荷与小端处单位齿宽上的载荷不相等,其合力作用点实际偏于大端,通常近似地将法向力简化为作用于齿宽中点节线处的集中载荷,即作用在分度圆锥平均直径 dm1处。若忽略接触面的摩擦力,则作用在平均分度圆直径dm1处法向剖面N-N的法向力几可分解为三个互相垂直的空间分力;圆周力Ft、径向力Fr 和轴向力Fa。这三个分力的大小由力矩平衡条件可得;式中, T1为主动齿轮传递的转矩(N·m); dm1可根据分度圆直径 d1、锥距 R齿宽b确定。
圆周力方向,主动轮上
与其回转方向相反,从动轮上
与其回转方向相同;径向力
圆周力Ft方向,主动轮上与其回转方向相反,从动轮
上与其回转方向相同;径向力Fr方向,都指向两轮
各自的轮心;轴向力Fa方向,分别沿各自的轴线指
向轮齿的大端。
正确啮合条件:
圆锥齿轮大端的模数和压力角分别相等,且锥距相等,锥顶重合
连续传动的条件:
重合度大于1,重合度可按当量齿轮进行计算
传动比:
四、直齿圆锥齿轮的啮合传动
一、失效形式
1、轮齿折断:轮齿折断轮齿折断通常有两种情况:一种是由
于多次重复的弯曲应力和应力集中造成的疲劳折断;另一种
是由于突然严重过载或冲击载荷作用引起的过载折断。这两
种折断都起始于轮齿根部受拉的一侧。齿宽较小的直齿轮往
往发生全齿折断。
2、齿面疲劳点蚀:点蚀常发生于润滑状态良好、齿面硬度较低
(HB≤350 HBS)的闭式传动中。
§8—11 齿轮传动的失效形式与设计准则