直齿锥齿轮主要几何尺寸计算
- 格式:xls
- 大小:23.50 KB
- 文档页数:2
直齿圆柱齿轮传动设计计算工作环境:工作可靠,传动平稳,工作寿命为20年(按每年365天计算),每日4小时, n r =60r/s 。
1、 选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数(1) 选用直齿圆柱齿轮(2) 工作速度较低,故选精度等级为8级(3) 材料选择,均选用45号钢,主动齿轮与从动齿轮调制HB 1=240,换挡齿轮为正火HB 2=200。
HB 1 -HB 2=40,合适。
(4) 齿数选择 Z 1=Z 2=30 传动比i=1(5) 齿宽系数 Ψd =1.0(轴承相对齿轮做非对称布置)2、 按齿面接触疲劳强度进行设计公式:()[]32H H E d 11σZ Z u 1u ψ2KT d ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+≥ (1) 确定载荷系数K经查表,取使用系数K A =1.00估计圆周速度V=4m/s ,∴rZ 1/100=1.2m/s ,查表得 动载系数K v =1.121.67cos03013013.21.88cos βZ 1Z 13.21.88εo 21α=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-= 0tg βπZ ψm πbsin βε1d n β=== ,∴67.1εεεβαγ=+= 齿间载荷分配系数K α=1.02 ,齿向载荷分配系数K β=1.14 ∴K =1×1.12×1.02×1.14=1.30(2)齿轮传递转矩 T1=3500N ·mm(3)区域系数Z H =2.5(4)弹性影响系数Z E =189.8 MPa(5)接触疲劳极限应力σHlim1=590Mpa , σHlim2=470MPa(6)应力循环次数N 1= N 2=60n r L h =60×60×20×365×4=1.05×108(7)寿命系数K HN1 =K HN2=1(不允许有点蚀)(8)计算接触疲劳需用应力,去失效概率为1%,安全系数S=1[σ]H1= σHlim 1 K HN1=590MPa [σ]H2= σHlim 2 K HN2=470MPa∴取[σ]H =470MPa(9)计算齿轮分度圆直径d1())(=mm 41.264702.5189.81111.03.135002d 321⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯⨯≥ (10)计算圆周速度v=πn 1d 1/(60×1000)=3.14×26.47×60/(60×1000)=0.0832m/s ≠4m/s所以需要修正20.130.112.1035.1K K K K'v 'v =⨯== (m m )78.521.301.2047.26K K d d 33'1'1=⨯==(11)计算模数 m=11z d '=3078.25=0.86 取m=1 (12)计算中心距 a=m ( Z 1 + Z 2 )/ 2 =30mm(13)计算分度圆直径d 1=mz 1=30mm d 2=mz 2=30mm(14)计算齿轮宽度 b=Ψd d 1 =30mm3、校核齿根弯曲疲劳强度⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤==≤=F2Sa1Fa1Sa2Fa2F1εSa2Fa2n 11F2F1εSa1Fa1n 11F1]σ[Y Y Y Y σY Y Y m bd 2KT σ]σ[Y Y Y m bd 2KT σ(1) 重合度系数 εY =0.25+a ε75.0=0.7(2) 齿形系数 F a 1Y =Fa2Y =2.5(3) 应力修正系数 Sa1Y =Sa2Y =1.63(4) 弯曲疲劳极限应力及寿命系数σFlim1=450MPa σFlim2=390MPaK FN1=K FN2=1(5) 计算弯曲疲劳许用应力,取失效概率为1%,安全系数S=1[σ]H1= σHlim 1 K HN1=450MPa [σ]H2= σHlim 2 K HN2=390MPa(6) 计算⎪⎩⎪⎨⎧=<=<⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=MPa 390]σ[MPa 84.28σσMPa 450]σ[MPa 84.2863.17.05.21303035001.32σF2F1F2F1F1=== ∴满足强度需要锥齿轮的设计计算一.锥齿轮尺寸计算1.选择材料和精度等级1)小锥齿轮选用45调制处理,HB1=240 HBS;大锥齿轮选用45 正火处理,HB2=200HBS;HB1-HB2=40 HBS 合适2).精度等级选为8级。
第五章 圆锥齿轮传动一、 主 要 内 容本章主要讨论直齿轮圆锥齿轮的几何计算、受力分析、强度计算及传动设计。
其中以直齿圆锥齿轮的受力分析为重点内容,而强度计算只介绍其特点,下边分别简述如下。
1.直齿圆锥齿轮的几何计算本节主要内容在机械原理课中已有详尽的论述,要求掌握轴间夹角 90=∑的直齿圆锥齿轮传动的主要参数,如节锥角1δ,2δ,锥距e L ,齿宽系数L ψ,平均直径m d 及平均模数m m 的计算方法。
如:平均直径 d d L m )5.01(ψ-= 平均模数 m m L m )5.01(ψ-=式中:d ,m 分别为大端分度圆直径及大端模数。
其它主要参数计算式见教科书表5-1。
2.直齿圆锥齿轮的受力分析作用在直齿圆锥齿轮齿廓面上的法向力,可视为是作用在齿宽节线中点处。
法向力可以分解为圆周力t F 、轴向力a F 、法向力r F 三个相互垂直的分力。
各分力的计算式为 圆周力 111)5.01(2000d T F L t ψ-=(N )轴向力 111s i n δαtg F F t a = (N ) 径向力 111c o sδαtg F F t r = (N ) 式中:1T ——作用于主动小齿轮上的工作转矩(N .M); L ψ——齿宽系数e LL b /=ψ;e L ——锥距(mm ); 1δ——主动小齿轮的节锥角。
当︒=+=∑9021ξξ时,一轮的径向力与另一轮轴向力数值相等而方向相反,因而有 21t t F F -= 21r a F F -= 21a r F F -=各力的方向如图5-1所示。
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;径向力方向:不论主、从动轮,其径向力均指向各自的轮心;轴向力方向:由小端指向大端。
3.直齿圆锥齿轮传动的强度计算本节要求掌握如何运用当量齿轮的概念将一对直齿圆锥齿轮传动转化为一对当量直齿圆柱齿轮传动来进行强度计算。
一对直齿圆锥齿轮传动可视为圆锥齿轮宽度中点处的一对当量圆柱齿轮传动,这样就可直接引用前边所述的直齿圆柱齿轮相应的公式。
直齿锥齿轮传动设计锥齿轮是圆锥齿轮的简称,它用来实现两相交轴之间的传动,两轴交角S称为轴角,其值可根据传动需要确定,一般多采用90°。
锥齿轮的轮齿排列在截圆锥体上,轮齿由齿轮的大端到小端逐渐收缩变小,如下图所示。
由于这一特点,对应于圆柱齿轮中的各有关"圆柱"在锥齿轮中就变成了"圆锥",如分度锥、节锥、基锥、齿顶锥等。
锥齿轮的轮齿有直齿、斜齿和曲线齿等形式。
直齿和斜齿锥齿轮设计、制造及安装均较简单,但噪声较大,用于低速传动(<5m/s);曲线齿锥齿轮具有传动平稳、噪声小及承载能力大等特点,用于高速重载的场合。
本节只讨论S=90°的标准直齿锥齿轮传动。
1. 齿廓曲面的形成直齿锥齿轮齿廓曲面的形成与圆柱齿轮类似。
如下图所示,发生平面1与基锥2相切并作纯滚动,该平面上过锥顶点O的任一直线OK的轨迹即为渐开锥面。
渐开锥面与以O为球心,以锥长R为半径的球面的交线AK为球面渐开线,它应是锥齿轮的大端齿廓曲线。
但球面无法展开成平面,这就给锥齿轮的设计制造带来很多困难。
为此产生一种代替球面渐开线的近似方法。
2. 锥齿轮大端背锥、当量齿轮及当量齿数(1) 背锥和当量齿轮下图为一锥齿轮的轴向半剖面,其中DOAA为分度锥的轴剖面,锥长OA称锥距,用R表示;以锥顶O为圆心,以R为半径的圆应为球面的投影。
若以球面渐开线作锥齿轮的齿廓,则园弧bAc为轮齿球面大端与轴剖面的交线,该球面齿形是不能展开成平面的。
为此,再过A作O1A⊥OA,交齿轮的轴线于点O1。
设想以OO1为轴线,以O1A为母线作圆锥面O1AA,该圆锥称为锥齿轮的大端背锥。
显然,该背锥与球面切于锥齿轮大端的分度圆。
由于大端背锥母线1A与锥齿轮的分度锥母线相互垂直,将球面齿形的圆弧bAc投影到背锥上得到线段b'Ac',圆弧bAc与线段b'Ac'非常接近,且锥距R与锥齿轮大端模数m之比值愈大(一般R/m>30),两者就更接近。
直锥齿轮的几何参数摘要:I.直锥齿轮几何参数的概述- 直锥齿轮的定义- 几何参数的重要性II.直锥齿轮的主要几何参数- 分度圆直径- 锥距- 分度圆锥角- 齿顶圆锥角和齿根圆锥角III.直锥齿轮几何参数的计算方法- 使用公式计算- 参照国家标准IV.直锥齿轮几何参数对传动性能的影响- 齿轮啮合- 齿轮的承载能力- 刀具寿命和储油润滑正文:直锥齿轮,作为机械传动系统的重要组成部分,其几何参数对于传动性能的影响至关重要。
本文将详细介绍直锥齿轮的几何参数以及其计算方法。
首先,我们需要了解直锥齿轮的定义。
直锥齿轮,又称直齿锥齿轮,是一种齿轮类型,其齿形为直线形状,齿轮的端面呈锥形。
它广泛应用于各种机械传动系统中,如汽车、摩托车等。
接下来,我们来探讨直锥齿轮的主要几何参数。
这些参数主要包括分度圆直径、锥距、分度圆锥角、齿顶圆锥角和齿根圆锥角。
分度圆直径是齿轮的一个重要参数,它表示齿轮的齿距和齿轮的周长。
计算公式为:分度圆直径= π * (d + 2 * z),其中d 为齿轮的模数,z 为齿轮的齿数。
锥距,也称为锥顶距离,是指分度圆锥顶到大端的距离。
锥距的计算公式为:锥距= R - r,其中R 为分度圆锥顶到大端的距离,r 为分度圆锥顶到小端的距离。
分度圆锥角,是指两相邻齿之间的夹角。
其计算公式为:分度圆锥角= 360 度/ 齿数。
齿顶圆锥角和齿根圆锥角,分别指齿轮齿顶和齿根的圆锥角。
这两个参数对于确定齿轮的齿形和齿距具有重要意义。
在计算直锥齿轮几何参数时,需要参照相应的国家标准,如GB/T 12369-1990和GB/T 12370-1990 等。
最后,我们来探讨直锥齿轮几何参数对传动性能的影响。
首先,合适的齿轮啮合可以确保齿轮传动的稳定性。
此外,齿轮的承载能力、刀具寿命和储油润滑等方面也与几何参数密切相关。
直锥齿轮的几何参数
摘要:
1.直锥齿轮概述
2.直锥齿轮的主要几何参数
3.直锥齿轮的几何参数计算
4.直锥齿轮应用及注意事项
正文:
【1】直锥齿轮概述
直锥齿轮,又称伞齿轮,是一种广泛应用于工业传动设备、车辆差速器、机车、船舶、电厂、钢厂、铁路轨道检测等领域的重要零件。
它主要用于传递两相交轴之间的运动和动力,其工作原理是通过齿轮的啮合实现力的传递。
在一般情况下,直锥齿轮的两轴之间的交角为90度。
【2】直锥齿轮的主要几何参数
直锥齿轮的主要几何参数包括:齿数、模数、压力角、齿顶高、齿根高、面锥角、分锥角、根锥角、背锥距、轮冠距、安装距、固定弦齿厚、固定弦齿高、变位系数、侧隙等。
【3】直锥齿轮的几何参数计算
在计算直锥齿轮的几何尺寸时,应以大端参数为标准值。
例如,两锥齿轮的分度圆直径可以通过以下公式计算:d = m * z,其中d为分度圆直径,m 为模数,z为齿数。
另外,分度圆锥角、齿顶圆锥角和齿根圆锥角的大小与两圆锥齿轮啮合传动时对其顶隙的要求有关。
【4】直锥齿轮应用及注意事项
直锥齿轮在传动过程中,应确保齿轮的啮合良好,避免产生过大的摩擦和磨损。
在设计传动系统时,需根据给定的传动比,合理选择齿轮的模数、齿数、压力角等参数。
此外,还需注意齿轮的制造和安装精度,以及润滑和维护等方面的问题。
总之,直锥齿轮作为重要的传动部件,在各类机械设备中发挥着关键作用。
了解其几何参数及其计算方法,对于正确设计和使用直锥齿轮具有重要意义。
锥齿轮设计计算说明书一:初步设计1,已知条件该齿轮组是用于螺纹安装的,使用转速相当低(手拧一字扳手的速度),主要起变向作用。
初定小齿轮Z1=8(材料40Cr ,精度GB8级)、大齿轮Z2=16(材料45#,精度GB8级),齿数比u=i=Z2÷Z1=16÷8=2。
2,初定力矩设定一字槽扳手手柄处直径为¢20mm 、拧扳手所需要的力为50N 。
根据公式M=FL (图1-1)可得:M=10×10-3×50 N ·m=0.5 N ·m3,载荷系数K=K A ·K V ·K α·K β通过查表得:使用系数:K A =1 、动载系数:K V =1齿间载荷分配系数:K α=1 、齿向载荷分配系数:K β=1则K=1×1×1×1.2=1.24,估算齿轮许用接触应力:''lim 'HH HP s σσ=查图得'lim H σ=900N/mm 2 , 初定安全系数'H S =1.1'HPσ=900÷1.1 N/mm 2 =818.18 N/mm 25,估算 3'1'11951HPe u KT d σ≥ =14.925mm二:几何计算1, 分锥角:211arctan Z Z =δ=26.565°, 12arctan 2Z Z =δ=63.435°2, 大端模数:1'1Z d m e e ==1.8656(查表取m e =1.75)3, 大端分度圆直径:d e1=Z 1m e =8×1.75=14mm , d e2=Z 2m e =16×1.75=28mm4, 外锥距:11sin 2/δe e d R ==14÷2sin26.565°=12.516mm5, 齿宽系数:¢R =0.3 (一般取0.25-0.35)6, 齿宽:b=¢R Re=0.3×12.516=3.7548mm ,圆整后取整数4实际齿宽系数¢R =b/Re=4÷12.516=0.327, 中点模数:m m = m e (1-0.5¢R )=1.75(1-0.5×0.32)=1.47mm8, 中点分度圆直径:d m1=d e1(1-0.5¢R )=14(1-0.5×0.32)=11.76mmd m2=d e2(1-0.5¢R )=28(1-0.5×0.32)=23.52mm9, 顶隙:C=C *m e =0.2×1.75=0.35mm (C *查GB12369-1990齿制C *=0.2)10,切向变位系数:x t1=0 , x t2=0图1-111,高变位系数:x 1=0 ,x 2=012,大端齿顶高:h a1=(1+x 1)m e =1.75mm , h a2=(1+x 1) m e =1.75mm13,大端齿根高:h f1=(1+C *- x 1)m e =2.1mm ,h f2=(1+C *- x 2)m e =2.1mm14,全齿高:h=(2+ C *)m e =3.85mm15,齿根高:==e f f R h 11arctan θ9.5°,21f f θθ==9.5°16,齿顶角:θa1=θf2=9.5°, θa2=θf1=9.5°(采用等顶隙收缩齿) 17,顶锥角:δa1=δ1+θa1=36.065°, δa2=δ2+θa2=72.935°18,根锥角:δf1=δ1-θf1=17.065°, δf2=δ2-θf2=53.935°19,大端齿顶圆直径:d ae1=d e1+2h a1cos δ1=17.1304mm , d ae2=d e2+2h a2cos δ2=29.5645mm 20,冠顶距:1121sin 2δa e k h d A -==13.21775mm ,2212sin 2δa e k h d A -==5.4348mm 21,大端分度圆弧齿厚:s 1= m e (π/2+2x 1tan α+x t1)=2.7475mm , s 2=πm e - s 1=2.7475mm22,大端分度圆弦齿厚:=-=)61(212111e d s s s 2.73mm , =-=)61(222222e d s s s 2.743mm 23,大端分度圆弦齿高:=+=1121114cos e a d s h h δ 1.87mm ,=+=2222224cos e a d s h h δ 1.78mm 24,当量齿数:==111cos δz z v 8.9445(小于直齿圆柱齿轮的根切齿数17,但其工作载荷平稳、转速极小、安装空间小,故不做调整。
直齿锥齿轮传动设计锥齿轮是圆锥齿轮的简称,它用来实现两相交轴之间的传动,两轴交角S称为轴角,其值可根据传动需要确定,一般多采用90°。
锥齿轮的轮齿排列在截圆锥体上,轮齿由齿轮的大端到小端逐渐收缩变小,如下图所示。
由于这一特点,对应于圆柱齿轮中的各有关"圆柱"在锥齿轮中就变成了"圆锥",如分度锥、节锥、基锥、齿顶锥等。
锥齿轮的轮齿有直齿、斜齿和曲线齿等形式。
直齿和斜齿锥齿轮设计、制造及安装均较简单,但噪声较大,用于低速传动(<5m/s);曲线齿锥齿轮具有传动平稳、噪声小及承载能力大等特点,用于高速重载的场合。
本节只讨论S=90°的标准直齿锥齿轮传动。
1. 齿廓曲面的形成直齿锥齿轮齿廓曲面的形成与圆柱齿轮类似。
如下图所示,发生平面1与基锥2相切并作纯滚动,该平面上过锥顶点O的任一直线OK的轨迹即为渐开锥面。
渐开锥面与以O为球心,以锥长R 为半径的球面的交线AK为球面渐开线,它应是锥齿轮的大端齿廓曲线。
但球面无法展开成平面,这就给锥齿轮的设计制造带来很多困难。
为此产生一种代替球面渐开线的近似方法。
2. 锥齿轮大端背锥、当量齿轮及当量齿数(1) 背锥和当量齿轮下图为一锥齿轮的轴向半剖面,其中DOAA为分度锥的轴剖面,锥长OA称锥距,用R表示;以锥顶O为圆心,以R为半径的圆应为球面的投影。
若以球面渐开线作锥齿轮的齿廓,则园弧bAc为轮齿球面大端与轴剖面的交线,该球面齿形是不能展开成平面的。
为此,再过A作O1A ⊥OA,交齿轮的轴线于点O1。
设想以OO1为轴线,以O1A为母线作圆锥面O1AA,该圆锥称为锥齿轮的大端背锥。
显然,该背锥与球面切于锥齿轮大端的分度圆。
由于大端背锥母线1A与锥齿轮的分度锥母线相互垂直,将球面齿形的圆弧bAc投影到背锥上得到线段b'Ac',圆弧bAc 与线段b'Ac'非常接近,且锥距R与锥齿轮大端模数m之比值愈大(一般R/m>30),两者就更接近。
外啮合直齿圆柱齿轮传动几何尺寸计算外啮合斜齿圆柱齿轮传动几何尺寸计算压力角α20.0020.00齿顶高ha 2.00 2.00齿根高hf 2.50 2.50全齿高h 4.50 4.50分度圆直径d320.00160.00齿顶圆直径da324.00164.00齿根圆直径df315.00155.00分度圆齿厚s 6.28 6.28中心距a240.00齿宽计算m n=(da-df)/4.5计算螺旋角cosβ =m n z/(da-2mn)注注:☆蜗杆齿宽:当注:☆最大外圆直注:☆蜗轮齿宽:当注:模数为12,10注注:☆蜗杆螺纹长注:蜗杆在分度圆外啮合直齿锥齿轮传动几何尺齿顶高h a 齿根高hf 分度圆直径d1节圆直径dje1齿顶圆直径da1齿根圆直径df1分度圆螺旋导程角(弧度)γ法向模数m f 轴向齿距Px 分度圆柱螺旋导程P Z螺牙沿分度圆柱上的轴向齿厚S z1螺牙沿分度圆柱上的法向齿厚S f1齿厚测量高度h~齿数Z 2分度圆直径d2齿根圆直径df2齿顶圆直径da2最大外圆直径D2蜗轮宽度b2齿顶圆弧半径R a 齿根圆弧半径Rf注:☆磨削蜗杆需加长:m≤10时,加长25mm;10≤m≤16时,加长35mm;m>16时,加长40-50mm 注:☆蜗杆齿宽:当Z=1~2时取(13~16)m, 当Z=3~4时取(15~21)m注:☆最大外圆直径:当Z=1取≤da2+2m,当Z=2~3取≤da2+1.5m,当Z=4取≤da2+m注:☆蜗轮齿宽:当Z≤3时取≤0.75Ddi1, 当Z=4时取≤0.67Ddi1,包角2θ=45°~130°注:模数为12,10,8,6,5,4,3,2.5,2,1.5,1蜗 轮蜗 杆螺旋长度L☆注:蜗杆特性系数q为14,13,12,11,10,9,8注:☆蜗杆螺纹长度L:当Z=1~2时取大于(11+0.06Z2)m, 当Z=3~4时取大于(12.5+0.09Z2)m 注:蜗杆在分度圆上的轴向齿厚=1.498m,分度圆上的法向齿厚=1.498mcos γ齿齿齿轴向齿距轴向齿形齿齿分h高h 顶高h 根高 3:1a压力角齿根圆弧半d 顶圆直径L切制螺纹部分长度d 根圆直径d 度圆直径21f 1a 1P xa 1f 1(a )蜗杆(b几何尺寸计算mm;m>16时,加长40-50mm+1.5m,当Z=4取≤da2+m67Ddi1,包角2θ=45°~130°时取大于(12.5+0.09Z2)m 向齿厚=1.498mcosγ齿顶圆弧半径R齿根圆弧半径R a 2(b)蜗轮。