齿轮传动的方向及受力分析
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齿轮受力分析:
圆周力Ft :主动轮圆周力的方向与回转方向相反,从动轮圆周力的方向与回转方向相同。
径向力Fr :指向各自的回转中心。
轴向力Fa :使用左、右定则判断,只针对主动轮有效。
齿轮受力之间的关系:下角标1表示主动轮、下脚标2表示从动轮。
直齿圆柱齿轮:⎩⎨⎧-=-=2
121r r t t F F F F
斜齿圆柱齿轮:⎪⎩⎪⎨⎧-=-=-=21
2121a a r r t t F F F F F F
直齿圆锥齿轮:⎪⎩⎪⎨⎧-=-=-=21
2121r a a r t t F F F F F F
蜗杆传动:⎪⎩⎪⎨⎧-=-=-=212121t a a t r r F F F F F F
斜齿轮、蜗杆旋向判断:轴线竖直放置,斜线左边高为左旋,右边高为右旋。
例题:
如上图所示:判断齿轮1、2
的转动方向和旋向?
如上图所示:判断齿轮1、2的转向和旋向?
提示:①判断时根据轴向力的方向进行判断,同一根轴上的两个齿轮(包括斜齿轮、锥齿轮、蜗杆)所受轴向力大小相等,方向相反。
②注意齿轮之间作用力与反作用力,特别是直齿圆锥齿轮和蜗杆传动中的作用力与反作用力。
1. 齿轮传动的载荷计算(1) 直齿圆柱齿轮传动的受力分析圆周力:径向力:法向力:o d1——小齿轮的分度圆直径mmoα——分度圆压力角o T1——小齿轮传递的名义转矩(N.m)o P1为小齿轮所传递的功率(KW)o n1为小齿轮转速(rpm)作用在主动轮和从动轮上的力大小相等,方向相反。
主动轮上的圆周力是阻力,其方向与它的回转方向相反;从动轮上的圆周力是驱动力,其方向与它的回转方向相同;两轮所受的径向力分别指向各自的轮心。
齿面上的总法向力方向则为啮合点的法向方向,对于渐开线齿廓即为通过啮合点与基圆相切的啮合线方向。
(2) 斜齿圆柱齿轮传动的受力分析圆周力:径向力:轴向力:法向力:∙αt——端面分度圆压力角;∙αn——法向分度圆压力角;∙β——分度圆螺旋角;∙βt——基圆螺旋角。
(3) 直齿锥齿轮传动的受力分析法向力Fn集中作用在齿宽节线中点处,则Fn可分解为互相垂直的三个分力。
圆周力:径向力:轴向力:dm1——小齿轮齿宽中点分度圆直径mm;δ1——小锥齿轮分度圆锥角圆周力和径向力的方向判别与直齿圆柱齿轮判别方法相同,轴向力方向分别指向各自的大端。
由于锥齿轮传动两轴的空间交角为90°,因此存在以下关系:;。
负号表示方向相反。
(4) 齿轮传动的计算载荷齿轮承受载荷常表现为其传递的力矩或圆周力。
由上述力的分析计算所得出的圆周力为齿轮传动的名义圆周力。
实际工作中,由于各种因素的影响,齿轮实际承受的圆周力要大于名义圆周力。
考虑各种因素的影响,实际圆周力Ftc为:Ftc也称为计算载荷。
1)KA——使用系数。
2)KV——动载系数。
3) KHα和KFα——齿间载荷分配系数。
4) KHβ和KFβ——齿向载荷分布系数。
2. 齿轮传动应力分析齿轮传动工作过程中,相啮合的轮齿受到法向力Fn的作用,主要产生两种应力:齿面接触应力和齿根弯曲应力。
(1) 齿面接触应力σH齿轮传动工作中,渐开线齿面理论上为线接触,考虑齿轮的弹性变形,实际上为很小的面接触。
齿轮、蜗杆旋向、转向和作用力判断1、斜齿轮啮合传动时的旋向、轴向力和转向判断①判定主从齿轮的旋向:看齿是左高还是右高,左高就左旋,右高就右旋。
②轴向力判断:主动齿左旋用左手,右旋用用右手,四指握向齿轮的旋转方向,大拇指就是轴向力方向,要是被动齿就用与旋向相反的手,或从与其啮合的主动齿的轴向力的方向与作用力与反作用力判断。
③作用于主动轮上的圆周力与转向相反,作用于从动轮上的圆周力与转向相同。
④主从动轮的轴向力、圆周力和径向力对应大小相等、方向相反。
2、蜗杆蜗轮啮合传动时的旋向、轴向力和转向判断①蜗杆蜗轮旋向:将蜗杆或蜗轮轴线竖起,螺旋线右面高为右旋,左高为左旋。
②轴向力:右旋用右手法则,左旋用左手法则,主动蜗杆为右旋用右手四个手指顺着蜗杆的转向握住蜗杆,大拇指的指向即为轴向力。
③作用于主动轮上的圆周力与转向相反,作用于从动轮上的圆周力与转向相同。
④蜗杆和蜗轮之间的圆周力和轴向力、轴向力和圆周力、两个径向力分别对应大小相等、方向相反。
3、轴交角为90度的标准锥齿轮受力分析①圆周力方向:作用于主动轮上的圆周力与转向相反,作用于从动轮上的圆周力与转向相同。
②径向力方向:不论主、从动轮,其径向力均指向各自的轮心。
③轴向力方向:由小端指向大端。
④主从锥齿轮之间的径向力和轴向力、轴向力和径向力、两个圆周力分别对应大小相等、方向相反。
4、斜齿轮、锥齿轮、蜗杆蜗轮均有:作用于主动轮上的圆周力与转向相反,作用于从动轮上的圆周力与转向相同。
5、外啮合主从斜齿轮的旋向相反,内啮合主从斜齿轮的旋向相同。
6、外啮合主从齿轮的转向相反,内啮合主从齿轮的转向相同。
7、蜗杆、蜗轮的旋向相同。
8、径向力Fr:外齿轮指向各自轮心;内齿轮背离轮心。
9、各力作用位置:齿宽一半处的节点上。
10、不同视图上转向的表现。
11、主从锥齿轮转向的一致性。