齿轮传动斜齿圆柱齿轮.pptx

标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算1 1、轮齿的受力分析2 2、计算载荷3 3、齿根弯曲疲劳强度计算4 4、齿面接触疲劳强度计算第1页/共39页轮齿的受力分析 斜齿轮传动中，作用于齿面上的法向载荷Fn Fn 仍垂直于齿面。力 可沿齿轮的周向 、径向 和轴向 分解成三个相互垂直的分力。各力的大小为：式中：-节圆螺旋角（标准齿轮为分度圆螺旋角，一般=820=820）；-啮合平面的螺旋角，即基圆螺旋角；-法向压力角（标准齿轮 =20=20）；-端面压力角(斜齿轮的标准参数为法面参数)主动齿轮与被动齿轮上的受力大小相等，方向相反。第2页/共39页各分力的方向 圆周力Ft，对于主动轮为阻力，与回转方向相反；对于从动轮为驱动力，与回转方向相同。径向力Fr，分别指向各自轮心(外啮合齿轮)。轴向力Fx，其方向取决于齿轮的回转方向和螺旋线方向，可用“主动轮左、右手定则”来判断：当主动轮为右旋时，用右手；主动轮为左旋时，用左手；以四指的弯曲方向表示主动轮的转向，拇指指向即为它所受轴向力的方向。从动轮上的轴向力方向与主动轮的相反。上述用左右手判断轴向力方向的方法仅适用于主动轮。第3页/共39页 斜齿圆柱齿轮的受力分析斜齿圆柱齿轮的受力分析（受力方向）（受力方向）圆周力：主动轮与转向相反；从动轮与转向相圆周力：主动轮与转向相反；从动轮与转向相同。同。径向力：指向圆心。径向力：指向圆心。轴向力：可用左、右手判断。轴向力：可用左、右手判断。第4页/共39页 斜齿圆柱齿轮的受力分析斜齿圆柱齿轮的受力分析（受力方向）（受力方向）圆周力：主动轮与转向相反；从动轮与转向相同。圆周力：主动轮与转向相反；从动轮与转向相同。径向力：指向圆心。径向力：指向圆心。轴向力：可用左、右手判断。轴向力：可用左、右手判断。nn第5页/共39页计算载荷 斜齿轮在啮合过程中，啮合线的总长度一般是变动的，可用 作为总长度的代表值。因此，单位齿宽的计算载荷为：式中：为斜齿轮传动的端面重合度（查图10-2610-26）。第6页/共39页齿根弯曲疲劳强度计算 斜齿轮齿面上的接触线为一斜线，受载时轮齿的失效形式为局部折断。斜齿轮轮齿的齿根弯曲疲劳强度计算公式为：式中：-斜齿轮的齿形系数，按当量齿数 ；-斜齿轮的应力校正系数，按当量齿数 ；-斜齿轮的螺旋角影响系数，查图10-2810-28。第7页/共39页齿根弯曲疲劳强度验算式第8页/共39页齿根弯曲疲劳强度设计式第9页/共39页齿面接触疲劳强度计算 标准斜齿圆柱齿轮的齿面接触疲劳强度计算式和尺寸设计计算式分别为：斜齿轮齿面的接触疲劳强度同时取决于大、小齿轮，实用中斜齿轮传动的许用接触应力取为：当 时，应取 ，为较软齿面的许用接触应力。第10页/共39页齿面接触疲劳强度验算式第11页/共39页齿面接触疲劳强度设计式第12页/共39页参数选择 斜齿圆柱齿轮传动的参数选择与直齿圆柱齿轮传动基本相同，只是由于有螺旋角，略有不同。角过大，轴向力大，易对轴及轴承造成损伤；角过小，斜齿轮的特点显示不明显，一般取=820，常用为=815，近年来设计中角有增大趋势，有的达到25；双斜齿轮的螺旋角可选大些。在设计时应先初选角，其他参数确定后，再精确计算。由于角取值有一定范围，还可用来调整中心距a。第13页/共39页可先将中心距直接圆整，再将圆后的中心距代人反求角，满足要求即可。第14页/共39页 斜齿圆柱齿轮受力分析斜齿圆柱齿轮受力分析（人字齿轮）（人字齿轮）第15页/共39页 斜齿圆柱齿轮传动的受力分析斜齿圆柱齿轮传动的受力分析 （螺旋角选择）（螺旋角选择）n n第16页/共39页标准锥齿轮传动的强度计算 锥齿轮传动常用于传递两相交轴之间的运动和动力。本节仅介绍常用的轴交角=1+2=90的直齿锥齿轮传动。1 1、设计参数2 2、轮齿的受力分析3 3、齿根弯曲疲劳强度计算4 4、齿面接触疲劳强度计算第17页/共39页设 计 参 数直齿锥齿轮传动是以大端参数为标准的。在强度计算时，则以齿宽中点处的当量齿轮作为计算的依据。对轴交角=90=90的直齿锥齿轮传动其各参数的关系为：令 称为锥齿轮传动的齿宽系数，通常取 最常用的值为 于是得：上式中：u u为齿数比，R R为锥距，分别为分度圆直径，分别为平均分度圆直径，分别为当量齿轮的分度圆直径。第18页/共39页当量直齿圆柱齿轮 由图10-3310-33可找出当量直齿圆柱齿轮的分度圆半径 与平均分度圆直径 的关系式为：表示当量直齿圆柱齿轮的模数，（即锥齿轮平均分度圆上轮齿的模数-简称平均模数），则当量齿数 为：当量齿轮的齿数比为：平均模数 与大端模数 m m 的关系为：第19页/共39页轮齿的受力分析 直齿锥齿轮齿面上所受的法向载荷Fn通常视为集中作用在平均分度圆（齿宽中点的法向截面N-NN-N内）。将法向载荷Fn分解为切于分度圆锥面的周向分力（圆周力）Ft及径向分力Fr和轴向分力Fx。即：大、小锥齿轮轮齿上的受力(非同名)大小相等，方向相反。第20页/共39页各分力的方向 圆周力Ft 在主动轮上是阻力，与回转方向相反；在从动轮上是驱动力，与回转方向相同。径向力Fr 分别指向各自的轮心。轴向力Fx 分别指向各轮的大端。由于直齿锥齿轮传动不是平行轴间传动，所以，主动轮与从动轮上的力不是 同名力大小相等，方向相反。而是：Ft1=Ft2，Fr1=Fx2，Fx1=Fr2第21页/共39页齿根弯曲疲劳强度计算 直齿锥齿轮的齿根弯曲疲劳强度计算可近似地按平均分度圆处的当量圆柱齿轮进行计算。即：直齿锥齿轮的载荷系数 KKAKKKV。其中使用系数 查表10-210-2；动载系数 按图10-810-8中低一级的精度线及 查取；齿间载荷分配系数 及 可取为1 1；齿向载荷分布系数可按下式计算：式中 是轴承系数（查表10-910-9）。分别为齿形系数及应力校正系数，按当量齿数 查表10-510-5。第22页/共39页齿根弯曲疲劳强度计算 齿轮强度校核计算公式：齿轮设计计算公式：第23页/共39页齿面接触疲劳强度计算 直齿锥齿轮的齿面接触疲劳强度仍按平均分度圆处的当量圆柱齿轮进行计算，工作齿宽即为锥齿轮的齿宽。对于=20=20的直齿锥齿轮其强度校核式和设计计算式为：第24页/共39页 参数选择 直齿锥齿轮传动的参数选择与直齿圆柱齿轮传动基本相同，由于锥齿轮加工精度较低，尤其大直径齿轮精度更难于保证，因此，取齿数比u u1 13 3；通常取R R=0.20.35=0.20.35。第25页/共39页齿轮的结构设计 1 1、对于直径很小的钢制齿轮：当为圆柱齿轮时，若齿根圆到键槽底部的距离 ;当为圆柱齿轮时，按齿轮小端尺寸计算而得的e1.6me1.6m时，均应将齿轮和轴做成一体（叫做齿轮轴）。若e e 值超过上述尺寸时，齿轮和轴以分开制造为合理。2 2、当齿顶圆直径 时，可以做成实心结构的齿轮；当齿顶圆直径 时，可以做成腹板式结构。3 3、齿顶圆直径 的铸造锥齿轮，可以做成带加强筋的腹板式结构，加强筋的厚度。第26页/共39页齿轮的结构设计 4 4、当齿顶圆直径 时，可以做成轮辐截面为“十”字形的轮辐式结构的齿轮。5 5、为节约贵重金属，尺寸较大的齿轮，可做成组装齿圈式的结构（齿圈用钢制，轮芯用铸铁或铸钢）。6 6、齿轮和轴通常用单键联接；当齿轮转速较高时，为平衡和对中，可采用花键或双导键联接。7 7、用尼龙等工程塑料模压出来的齿轮，一般做成整体式的。第27页/共39页齿轮的构造 直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做成一体，称为齿轮轴。如果齿轮的直径比轴的直径大得多，则应把齿轮和轴分开制造。顶圆直径d da a500 500 mmmm的齿轮可以是锻造的或铸造的，通常采用a a所示的腹板式结构。直径较小的齿轮也可做成实心的。顶圆直径d da a400 400 mmmm的齿轮常用铸铁或铸钢制成，并常采用轮辐式结构。第28页/共39页齿轮的构造 若e 值超过上述尺寸时，齿轮和轴以分开制造为合理。第29页/共39页齿轮轴 对于直径很小的钢制齿轮：当为圆柱齿轮时，若齿根圆到键槽底部的距离 ;当为圆柱齿轮时，按齿轮小端尺寸计算而得的e1.6me1.6m时，均将齿轮和轴做成一体（叫齿轮轴）第30页/共39页当当d d与轴径与轴径d ds s相差很小（相差很小（d1.8dsd1.8ds）时）时一体：齿轮轴一体：齿轮轴第31页/共39页实心结构的齿轮 当齿顶圆直径 时，可以做成实心结构的齿轮第32页/共39页腹板式结构齿轮图 当齿顶圆直径 时，可以做成腹板式结构第33页/共39页轮辐式结构的齿轮 当齿顶圆直径 时，可以做成轮辐截面为“十”字形的轮辐式结构的齿轮。第34页/共39页带加强筋的腹板式结构齿顶圆直径 的铸造锥齿轮，可以做成带加强筋的腹板式结构，加强筋的厚度为.。第35页/共39页齿轮的结构设计 为节约贵重金属，尺寸较大的齿轮，可做成组装齿圈式的结构（齿圈用钢制，轮芯用铸铁或铸钢）。齿轮和轴通常用单键联接；当齿轮转速较高时，为平衡和对中，可采用花键或双导键联接。用尼龙等工程塑料模压出来的齿轮，一般做成整体式的。第36页/共39页圆锥齿轮结构图第37页/共39页齿轮传动的润滑 轮齿啮合面间加注润滑剂，可以避免金属直接接触，减少摩擦损失，还可以散热及防锈蚀。1 1、润滑方式：开式及半开式齿轮传动，或速度较低的闭式齿轮传动，通常用人工作周期性加油润滑，所用润滑剂为润滑油或润滑脂。通用的闭式齿轮传动，润滑方式根据齿轮的圆周速度大小而定。当 ，常将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑；在多级齿轮传动中，可借带油轮将油带到未浸入油池中的齿轮的齿面上。当齿轮的圆周速度 时，应采用喷油润滑（由油泵或中心供油站以一定的压力供油，借喷嘴将润滑油喷到齿轮齿的齿面上 ）。当 时，喷嘴位于轮齿啮入边或啮出边均可；当 时，喷嘴应位于轮齿啮出边。第38页/共39页谢谢您的观看！第39页/共39页