机械设计基础》第五版第十一章119直齿圆锥齿轮传动.ppt

Fn －轮齿间相互作用的总压力；方向为齿廓的法向11-9 直齿圆锥齿轮传动,一、轮齿上的作用力Fn,n1,T1,0,,以小齿轮为受力体,直齿圆锥齿轮,Fn作用点位置－齿宽中点的分度圆上沿三个方向 分解法向力Fn,,,,,,,,,,,,设：齿宽中点分度圆直径dm1,Fn1 的分解（二次投影法）,沿三个方向分解法向力Fn：,,,,,,,,,,分度圆切线方向：圆周力Ft,分度圆径向：径向力Fr,轴向： 轴向力Fa,,,求解三个分力：,,,,,,,,,,圆周力Ft,,,,,,,,求解三个分力：,,,,,,,,,Fa,,,,,,,,,Fn,,,Fr',Fr',A,B,C,A,B,C,Fn,△ABC中：,三个分力分别为：,,,,,,,,,,圆周力Ft,径向力Fr,轴向力Fa,,Fa,,,,,,,,,,n1,T1,0,,直齿圆锥齿轮,,Fn,,,1）圆周力Ft ：“主反从同” 在主动轮上与运动方向相反， 在从动轮上与运动方向相同各力的方向：,2）径向力Fr： “由作用点指向轮心” 对两轮都是垂直指向 齿轮轴线3）轴向力Fa ： “背着锥顶” (从小端指向大端）,平面法表示各分力的方向,,,,,,,,,,已知直齿圆锥齿轮的安装方式和n1的回转方向,z1,z2,平面法表示各分力的方向,,,,,,,,,,判断出：n2 的回转方向；,Ft1,Fr1,Fa1,Ft2,Fr2,Fa2,z1,z2,齿轮1受力：,,齿轮2受力：,因为两轴垂直，所以： Ft2 = - Ft1 Fr 1 = - Fa2 Fa1 = - Fr2,二、齿根弯曲疲劳强度计算,一对直齿圆锥齿轮传动与其当量齿轮的强度近似相等。

可直接套用直齿轮的计算公式，代入当量齿轮参数代入得设计公式：,三、齿面接触疲劳强度计算,综合曲率为：,利用赫兹公式，并代入齿宽中点处的当量齿轮相应参数，可得锥齿轮齿面接触疲劳强度计算公式如下：,校核计算公式：,设计计算公式：,计算所得模数me ,应圆整为标准值,直齿锥齿轮的齿面接触疲劳强度，仍按齿宽中点处的当量圆柱齿轮计算11-10 齿轮的构造,齿轮结构设计的内容： 确定轮缘，轮辐，轮毂等结构形式及尺寸大小,方法：经验设计为主 即在综合考虑齿轮几何尺寸，毛坯，材料，加工方法，使用要求及经济性等各方面因素的基础上，按齿轮的直径大小，选定合适的结构形式，再根据推荐的经验数据进行结构尺寸计算由强度计算只能确定齿轮的主要参数： 如齿数z、模数m、齿宽B、螺旋角b、分度圆直径d 等潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮与轴做成一体，称为齿轮轴否则可能引起轮缘断裂1. 齿轮轴,一、常见的结构形式,圆锥齿轮轴,圆柱齿轮轴,2. 实心齿轮 (da≤150~200mm),潘存云教授研制,dh=1.6 ds ; lh=(1.2.~1.5) ds ,并使lh ≥b c=0.3b ; δ=(2.5.~4) mn ,但不小于8 mm d0和d按结构取定，当d 较小时可不开孔,3. 腹板式齿轮,潘存云教授研制,3. 腹板式齿轮,dh=1.6 ds ; lh=(1.2.~1.5) ds ,并使lh ≥b c=0.3b ; δ=(2.5.~4) mn ,但不小于8 mm d0和d按结构取定。

潘存云教授研制,适用于中型尺寸的齿轮潘存云教授研制,4. 轮辐式齿轮(da 500mm) 铸造,这种结构适用于大型尺寸的齿轮11-11 齿轮传动的润滑和效率,润滑方式：开式及半闭式或低速齿轮传动常采用人工定期润滑可用润滑油或润滑脂闭式齿轮传动的润滑方式由圆周速度v确定当v ≤ 12 m/s时，采用油池润滑当v ＞ 12 m/s时，采用油泵喷油润滑齿轮传动时，齿面间产生摩擦和磨损，增加能量消耗润滑的目的：减少摩擦磨损、散热和防锈蚀高速齿轮传动采用喷油润滑的理由： 1)v过高，油被甩走，不能进入啮合区；,2)搅油过于激烈，使油温升高，降低润滑性能；,3)搅起箱底沉淀的杂质，加剧轮齿的磨损润滑剂的选择：,齿轮传动常用的润滑剂为润滑油或润滑脂 选用时，应根据齿轮的工作情况（转速高低、载荷大小、环境温度等），选择润滑剂的粘度、牌号齿轮传动润滑油粘度荐用值 见表11--8,齿轮传动的损耗：,啮合中的摩擦损耗；,搅动润滑油的油阻损耗；,轴承中的摩擦损耗齿轮传动的效率,,例题11-1：已知某两级斜齿圆柱齿轮减 速机，用电动机驱动，单向工作，载 荷中等冲击，其高速级传动比i12=3.7, n1=745r/min ,功率P1＝17KW。

设计该高速级齿轮传动解： A.分析: 1.该减速机为一般闭式斜齿轮传动,所以设计为软齿面; 2.故设计准则：用齿面接触疲劳强度公式设计中心距a:,mm,用齿根弯曲强度校核:,B.解题程序: 1.分析公式中各项参数、系数；,解：,2.确定以下程序,mm,,B.解题程序: 2.确定以下程序:,材料配对原则:小齿轮的好于大齿轮的,或 大小齿轮材料相同,齿面硬度拉开,差值20~50; 2. P166 表11-1: 小齿轮用40MnB,调质,HBS=240~280,取中值HBS1=260; 大齿轮 ZG35SiMn,调质,HBS=200~250,取中值HBS2=225; (注：用45号钢即可；这里取材与例11-1相同，是为了与例11-1 的结果进行比较,从而得重要结论),一、选材，确定许用应力,解：,,3.P166表11－1：由小齿轮的合金钢及HBS1＝260 查得 Hlim1=700; 大齿轮的 铸 钢及 HBS2＝225 查得 Hlim2=540; P166 表11－1: Flim1=240; Flim2=160; 注意：如果齿轮双向工作，Flim=表0.7 ! P171 表11-5:软齿面,SH=1.0～1.1 取中值1.05，暂取1.1(为了比较) SF=1.3～1.4 取中值1.35 暂取1.3 (为了比较) 所以 [H1]=Hlim1/SH=700/1.1=636N/mm2 [H2]=540/1.1=491 [F1]=Flim1/SF=240/1.3=185 [F2]=160/1.3=123 二、其它参数和系数 1.T1=9.55×106P1/n1=9.55×106×17/745=2.18×105Nmm 2.P169 表11-3:因电动机驱动,载荷中等冲击,K=1.2 ～ 1.6 再由表注:取K=1.3,解：,一、选材，确定许用应力,P175第16行: 对于普通减速机，a=0.4 i12=3.7 把各参数系数值代入式:,圆整为 a=200 mm,解：,二、其它参数和系数,mm,a´=(i+1)[(305/[H])2KT1/ai]1/3 =(3.7+1)[(305/491)21.32.18105/0.43.7]1/3 =197.2,1) mn=（0.0070.02)a = (0.007～0.02)200=1.4～4 (1)因为传递动力,mn不能小于2; (2)P57 表4-1 取mn=2.5或3(这里取3,是为了作比较) (模数取小值好!为什么?),解：,二、其它参数和系数,5.确定模数及主要几何参数和尺寸,2)初定´=10° (常用8～20o) 3)确定齿数: Z1+Z2=2acos′/mn=2×200COS10o/3=131.3131 Z1=（Z1+Z2）/i+1=131/3.7+1=27.9=28 Z2=131-28=103 4)精确: =COS-1[mn(Z1+Z2)/2a]=COS-1[3(28+103)/2×200] =10.734753o=10o44’5″,二、其它参数和系数,解：,5.确定模数及主要几何参数和尺寸:,5)d1=mnZ1/COS=3×28/COS10.734753o=85.50 (小数点后两位有效数字!) d2=3×103/COS10.734753o=314.50 6)da2=d2+2ha=314.50+2mn=314.50+2×3=320.50〈(400～600) 所以大齿轮的材料该选锻钢(见书P166),返回重新计算(学生必作) 7)a几=(d1+d2)/2=(85.50+314.50)/2=200 (末位数为0或5) 8)b=aa几=0.4200=80, b1=b+5=80+5=85 b2=b=80 为什麽b1b2?,二、其它参数和系数,解：,5.确定模数及主要几何参数和尺寸:,三、校核齿根弯曲疲劳强度 1. Zv1=Z1/COS3=28/COS310.734753°=28.50 Zv2=103/COS310.734753°=104.83 2. YF: P173 图11-8 : YF1=2.61 YF2=2.19 F1=1.6KT1YF1COS/bmn2Z1= = 1.6×1.3×2.18×105×2.61 COS10.734753°/80×32×28 =57.7[F1]=185,解：,三、校核齿根弯曲疲劳强度 因F1=1.6KT1YF1COS/bmn2Z1= = 1.6×1.3×2.18×105×2.61 COS10.734753°/80×32×28 =57.7[F1]=185 故 F2=F1 YF2/YF1=57.7×2.19/2.61=48.4[F2]=123 所以:安全! 四、校核精度等级 因为 V=d1n1/60×103=×85.50×745/60X103=3.33 m/s P168 表11-2 所以 :初选的8级精度可以。

解：,五、结论 mn=3, =10°44´5’’， 8级精度, i=3.7, a几=200, Z1=28, b1=85 Z2=103, b2=80,与例11－1（直齿轮）比较 ： m=3, 8级精度， i=3.7, a几＝225 Z1＝32， b1=95 Z2=118, b2=90,所以，斜齿轮传动的优点突出 学生总结（传递运动、传递动力方面〕,。