直齿圆锥锥齿轮传动
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锥齿轮传动的分类
锥齿轮传动根据其特点、性能以及用途可分为如下几种类型:
1)直齿锥齿轮。
比曲线齿锥齿轮的轴向力小,制造也容易,速度小于5m/s,效率在0.97~0.995之间,适用于汽车、拖拉机等中低速传动;
2)斜齿锥齿轮。
比直齿锥齿轮总重合度大,提高平稳性。
速度比直齿锥齿轮高,效率在0.97~0.995之间,适用于汽车、拖拉机等中低速传动;
3)曲线齿锥齿轮。
比直齿锥齿轮传动平稳,噪声小,承载能力大;支承部分要考虑较大的轴向力和方向;速度大于5m/s,效率在0.97~0.995之间,适用于汽车拖拉机驱动桥、通用圆锥圆柱齿轮减速器。
以上内容摘自《齿轮传动设计手册》化学工业出版社
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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。
12.9.0 圆锥齿轮传动概述圆锥齿轮传动传递的是相交轴的运动和动力。
圆锥齿轮的齿廓曲线、背锥和当量系数1.圆锥齿轮的齿廓曲线2.背锥和当量齿数背锥过点A作AO1垂直AO交雄齿轮的轴线于点O1,以OO1为轴线,O1A为母线作圆锥O1AB。
这个圆锥称为背锥。
当量齿数一对啮合的锥齿轮的沿轴向剖开,将两背推展成平面后得到两个扇形齿轮,该扇形齿轮的模数,压力角、齿须高、齿根高及齿数。
就是锥齿轮的相应参数,而扇形齿轮的分区圆半径r v 1.和r v 2。
就是背锥的锥矩。
现将两扇形齿轮的轮齿补足,使其成为完整的圆柱齿轮,那么它们的齿数将增大为Z v 1.和Z v 2。
这两个假想的直齿圆柱齿轮叫当量齿轮,其齿数为锥齿轮的当量齿数。
⎪⎭⎪⎬⎫==222111cos cos δδz z z z v v 22z z v >22z z v >由以上可知12.9.1 几何计算将齿宽中点处的背锥展开,即可画出直径分别为d v1和d v2的两个当量直齿圆柱齿轮。
由图12.28可得1cos 1cos 111tan 1cos 11tan 1cos 22tan 122tan 222222111122222121122211+==+==+=+=+=+=====u d d d uu d d d u u u ud d u d d m m v m m v δδδδδδδδ标准直齿锥齿轮传动的主要几何尺寸见表12.19。
12.9.2 受力分析直齿锥齿轮的轮齿受力分析模型如下图。
忽略摩擦力,假设法向力F n 集中作用再齿宽节线中点处,则F n 可分解为圆周力F t1,径向力F r1和轴向力F a1三个分力。
δαδcos tan cos '111t r F F F ==1111sin tan sin 'δαδt a F F F ==1m 1t12d T F =圆周力方向:主反从同;径向力方向:指向各自轮心;轴向力方向:分别指向大端。
第7章锥齿轮传动§7—1 直齿圆锥齿轮传动一、圆锥齿轮传动的特点及其齿廓曲面的形成锥齿轮用于传递两相交铀的运动和动力。
其传动可看成是两个锥顶共点的圆锥体相互作纯滚动,,如下图所示。
两轴交角Σ=δ1+δ由传动要求确定,可为任意值,常用轴交角Σ=90°。
锥齿轮有直齿、斜齿和曲线齿之分,其中直齿锥齿轮最常用,斜齿锥齿轮已逐渐被曲线齿锥齿轮代替。
与圆柱齿轮相比,直齿锥齿轮的制造精度较低,工作时振动和噪声都较大,适用于低速轻载传动;曲线齿锥齿轮传动平稳,承载能力强,常用于高速重载传动,但其设计和制造较复杂。
本书只讨论两轴相互垂直的标准直齿圆锥齿轮传动。
直齿锥齿轮的齿廓曲线为空间的球面渐开线,由于球面无法展开为平面,给设计计算及制造带来不便,极采用近似方法2.右图为锥齿轮的轴向半剖面图,⊿OBA表示锥齿轮的分度圆锥。
过点A作AO1⊥AO交锥齿轮的轴线于点O1,以OO1为轴线,O1A为母线作圆锥O1AB。
这个圆锥称为背锥。
背锥母线与球面切于锥齿轮大端的分度圆上,并与分度圆锥母线以直角相接。
由图可见,在点A和点B附近,背锥面和球面非常接近,且锥距R与大端模数的比值越大,两者越接近,即背锥的齿形与大端球面L的因形越接近。
因此,可以近似地用背锥上的齿形来代替大端球面上的理论齿形,背锥面可以展开成平面,从而解决了锥齿轮的设计制造问题。
下图为一对啮合的锥齿轮的轴向剖面图。
将两背锥展成平面后得到两个扇形齿轮,该扇形齿轮的模数,压力角、齿须高、齿根高及齿数。
就是锥齿轮的相应参数,而扇形齿轮的分区圆半径r v1.和r v2。
就是背锥的锥矩。
现将两扇形齿轮的轮齿补足,使其成为完整的圆柱齿轮,那么它们的齿数将增大为Z v1.和Z v2。
这两个假想的直齿圆柱齿轮叫当量齿轮,其齿数为锥齿轮的当量齿数。
由图可知:即因故得同理式中,δ1和δ2人分别为两锥轮的分度圆锥角。
因为cosδ1。
cosδ2总小于1,所以当量齿数总大于锥齿轮的实际齿数。
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。