錐齒輪齒輪機(jī)構(gòu)

第9章圓錐齒輪傳動(dòng)

9.1直齒圓錐齒輪應(yīng)用、特點(diǎn)及齒廓的形成9.2直齒圓錐齒輪的背錐及當(dāng)量齒數(shù)9.3直齒圓錐齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算9.4直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算實(shí)訓(xùn)9

設(shè)計(jì)直齒圓錐齒輪減速器中的齒輪傳動(dòng)知識(shí)梳理與總結(jié)9.1直齒圓錐齒輪應(yīng)用、特點(diǎn)及齒廓的形成

一、圓錐齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)曲齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)

類型特點(diǎn)傳遞兩相交軸之間（多為∑=90°）的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；輪齒分布在截圓錐上，齒形由大端到小端逐漸減小。

應(yīng)用

直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和安裝簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛；曲齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力高，常用于高速重載傳動(dòng)，如汽車、拖拉機(jī)、飛機(jī)的圓錐齒輪機(jī)構(gòu)中。直齒圓錐齒輪應(yīng)用、特點(diǎn)及齒廓的形成二．齒廓的形成

如下圖所示，一半徑等于基圓錐母線長(zhǎng)度（錐距）的圓平面S與基圓錐相切于ON，當(dāng)圓平面S在基圓錐上作純滾動(dòng)時(shí)，該平面上任一過(guò)錐頂?shù)木€段OK在空間展成的曲面即為直齒圓錐齒輪的齒廓曲面。該曲面是由一系列復(fù)雜的漸開線所組成。例如K點(diǎn)所展成的漸開線，它不同于圓柱齒輪的漸開線（平面漸開線），因?yàn)榘l(fā)生面在作純滾動(dòng)的過(guò)程中，K點(diǎn)到錐頂O點(diǎn)的距離始終不變，所以齒廓曲面上的漸開線AK必在以O(shè)N為半徑的球面上，故這種漸開線稱為球面漸開線。由此可知，直齒圓錐齒輪大端的齒廓曲線，理論上應(yīng)在以錐頂O為中心、錐距ON為半徑的球面上

直齒圓錐齒輪齒廓的形成

背錐：與大端球面相切于分度圓處的圓錐。

大端齒廓曲線：球面漸開線。為便于設(shè)計(jì)和加工，需要用平面曲線來(lái)近似表達(dá)球面曲線。9.2

直齒圓錐齒輪的背錐及當(dāng)量齒數(shù)

直齒圓錐齒輪的背錐及當(dāng)量齒數(shù)當(dāng)量齒輪、當(dāng)量齒數(shù)：與錐齒輪大端齒形（球面漸開線）相當(dāng)?shù)臐u開線直齒圓柱齒輪。其齒數(shù)zv稱為當(dāng)量齒數(shù)。c*h*aαm當(dāng)量齒輪c*h*aαδzm錐齒輪dcosvzz=直齒圓錐齒輪的背錐及當(dāng)量齒數(shù)當(dāng)量齒輪的意義：

1）用仿形法加工直齒圓錐齒輪時(shí)，按當(dāng)量齒數(shù)選擇銑刀的號(hào)碼。

2）按當(dāng)量直齒輪確定標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)，zvmin=zmincosδ=17cosδ。

3）按當(dāng)量直齒輪計(jì)算圓錐齒輪的強(qiáng)度。一、直齒圓錐齒輪的名稱和基本參數(shù)錐頂o、錐軸、小端、大端齒頂圓錐、頂錐角δa齒根圓錐、根錐角δf分度圓錐、分度圓錐角δ齒頂角θa齒根角θf(wàn)錐距Re齒寬b齒頂圓直徑da齒根圓直徑df分度圓直徑d齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn)f名稱基本參數(shù)規(guī)定大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值m、z、α、h*a、c*、δ直齒圓錐齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算

二、幾何尺寸計(jì)算

1）收縮頂隙錐齒輪機(jī)構(gòu)圓錐齒輪機(jī)構(gòu)從大端到小端頂隙逐漸縮小。小端輪齒強(qiáng)度低，不利潤(rùn)滑。

2）等頂隙錐齒輪機(jī)構(gòu)頂隙沿齒寬方向不變。有利于存儲(chǔ)潤(rùn)滑油和改善潤(rùn)滑；小端齒高降低，強(qiáng)度提高；是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳動(dòng)型式。δa1=δ1

+θa，δa2=δ2

+θaδa1、δa2頂錐角δf1=δ1

-θf(wàn)，δf2=δ2

-θf(wàn)δf1、δf2根錐角θf(wàn)=arctan(

hf/R)θf(wàn)齒根角θa=arctan(ha/R)（收縮頂隙）；θa=θf(wàn)（等頂隙）θa齒頂角b≤R/3，

b≤10mb齒寬R外錐距df1=d1-2.4mcosδ1，

df=d2-2.4mcosδ2df1、

df2齒根圓直徑da1=d1+2mcosδ1，

da=d2+2mcosδ2da1、

da2齒頂圓直徑c=0.2mc頂隙h=2.2mh全齒高h(yuǎn)f=1.2mhf齒根高h(yuǎn)a=mha齒頂高δ1、δ2分度圓錐角i傳動(dòng)比按GB12368-90取值m大端模數(shù)計(jì)算公式及參數(shù)選擇符號(hào)名稱1212cottandd===zzi2112290

,)arctan(ddd-°==zz221122212221sin2sin22)(ddddzzmrrR==+=+=9.3

直齒圓錐齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算

（三）正確嚙合條件m1=m2=m

α1=α2=α一對(duì)直齒圓錐齒輪的嚙合相當(dāng)于一對(duì)當(dāng)量直齒輪的嚙合，所以一對(duì)直齒圓錐齒輪正確嚙合的條件為：兩輪大端的模數(shù)和壓力角分別相等。

即：9.4

直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算

一、輪齒受力分析

如圖所示為直齒圓錐齒輪的受力情況，略去摩擦力，法向力可視為集中作用于分度圓錐齒寬中點(diǎn)處的法向截面內(nèi)，則法向力可分解為三個(gè)分力：

作用力大?。鹤饔昧Ψ较颍褐饼X圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算主動(dòng)輪Ft1與v1反向；從動(dòng)輪Ft2與v2同向；Ｆr

指向各自輪心；Ｆa由小端指向大端。（一）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算（Σ=90°，鋼）二、強(qiáng)度計(jì)算

圓錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算，一般以齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量直齒圓柱齒輪作為計(jì)算基礎(chǔ)。校核公式:取齒寬系數(shù)ψR(shí)=b/Re設(shè)計(jì)公式:直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算m－大端模數(shù)，

YFS－齒形系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)ZV查。（二）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算校核公式:直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)公式:式中，為輪1的和輪2的兩值之大者；

3．齒寬系數(shù)：直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，因輪齒由大端向小端縮小，載荷沿齒寬分布不均勻，ψR(shí)不宜取得太大，一般取ψR(shí)=0.25~0.30。

2．齒數(shù)z

錐齒輪不產(chǎn)生根切的齒數(shù)比圓柱齒輪少，。常取小輪齒數(shù)。直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算（三）主要參數(shù)選擇

1．模數(shù)me大端模數(shù)me為標(biāo)準(zhǔn)值，模數(shù)過(guò)小加工、檢驗(yàn)都不方便，一般取m

≥2mm。實(shí)訓(xùn)9

設(shè)計(jì)直齒圓錐齒輪減速器中的齒輪傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)目的：掌握直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟及主要參數(shù)選擇方法。實(shí)訓(xùn)要求：設(shè)計(jì)一閉式直齒圓錐齒輪減速器中的齒輪傳動(dòng)，并完成實(shí)訓(xùn)報(bào)告表中相應(yīng)內(nèi)容的填寫。該齒輪傳動(dòng)交角∑=900，小齒輪懸臂支承，傳遞功率P1=4kW，轉(zhuǎn)速n1=960r/min，傳動(dòng)比為3，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作機(jī)械載荷平穩(wěn)，單向傳動(dòng)。實(shí)訓(xùn)步驟（見教材）知識(shí)梳理與總結(jié)1、本章介紹了直齒圓錐齒輪齒廓曲面的特點(diǎn)、背錐、當(dāng)量齒輪的概念及斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件；直齒圓錐齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算；直齒圓錐齒輪的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算。2、為實(shí)現(xiàn)相交軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞，需要用圓錐齒輪傳動(dòng)，直齒圓錐齒輪傳動(dòng)必須滿足正確嚙合條件及重合度要求；同直齒圓柱齒輪傳動(dòng)一樣，直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)也應(yīng)根據(jù)不同的傳動(dòng)類型及不同的失效