第5章 齿轮传动设计1精品.ppt

当量齿数比： 锥距： 当量齿轮直径： 齿宽中点直径： 　齿宽中点模数： 齿数比： 二、受力分析和强度计算 １、受力分析 直齿锥齿轮传动的受力分析 　　在齿宽中点节线处的法向平面内，法向力Ｆn可分解为三个分力：圆周力Ｆt、径向力Ｆr和轴向力Ｆa 力的大小为 力的方向为 圆周力Ｆt ：主动轮上的与转向相反，从动轮上的与转向相同径向力 Ｆr：分别指向各自轮心；轴向力 Ｆa：分别由各轮的小端指向大端。 力的对应关系 n1 n2 Fr2 Fa2 Fa1 Ft2 Ft1 Fr1 Ft1 = - Ft2 Fr1 = - Fa2 Fa1 = - Fr2 　三、强度计算 计算载荷 １．轮齿弯曲疲劳强度计算 　　因为锥齿轮精度低，齿根弯曲强度降低１５％，忽略重合度影响，按齿宽中点的当量直圆柱齿轮进行计算，将当量齿轮的参数代入，得 将ΨＲ＝b／Ｒ代入，整理得设计式 　２、齿面接触疲劳强度条件计算 　　齿面接触疲劳强度按齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮进行计算。因直齿圆锥齿轮一般制造精度较低，可忽略重合度的影响，即略去，并取有效齿宽0.85b，将当量齿轮的有关参量代入直齿圆柱齿轮的强度计算公式，得 将ΨＲ＝b／Ｒ代入，整理得设计式 §5-7　齿轮的结构设计 齿轮的(包括圆柱齿轮和圆锥齿轮)的主参数，如齿数、模数、齿宽、齿高、螺旋角、分度圆直径等，是通过强度计算确定的. 结构设计主要确定轮辐、轮毂的形式和尺寸。齿轮结构设计时，要同时考虑加工、装配、强度等多项设计准则，通过对轮辐、轮毂的形状、尺寸进行变换，设计出符合要求的齿轮结构。 齿轮的直径大小是影响轮辐、轮毂形状尺寸的主要因素，通常是先根据齿轮直径确定合适的结构形式，然后再考虑其他因素对结构进行完善，有关细部结构的具体尺寸数值，可参阅相关手册。 　齿轮结构可分成四种基本形式：　　1、齿轮轴　　对于直径很小的齿轮，如果从键槽底面到齿根的距离x过小(如圆柱齿轮x≤2.5，锥齿轮x≤1.6m，、m为模数)，则此处的强度可能不足，易发生断裂，此时应将齿轮与轴做成一体，称为齿轮轴，齿轮与轴的材料相同。 圆柱齿轮轴 锥齿轮轴 2、实心式齿轮　　结构简单、制造方便。　　 适用条件：　　(a)齿顶圆直径da≤200mm；(b)对可靠性有特殊要求； 实心式圆柱齿轮 实心式锥齿轮 3、腹板式齿轮　　当齿顶圆直径da＞200～500mm时，可做成腹板式结构，以节省材料、减轻重量。考虑到加工时夹紧及搬运的需要，腹板上常对称的开出4～6个孔。直径较小时，腹板式齿轮的毛坯常用可锻材料通过锻造得到,批量小时采用自由锻. 自由锻圆柱齿轮 自由锻锥齿轮 4、轮辐式齿轮　　当齿顶圆直径da＞400～1000 mm时，为减轻重量，可做成轮辐式铸造齿轮(图3-28)，轮辐剖面常为+字形。 　轮幅式铸造齿轮 2．齿轮传动受力分析——重点 O2 O1 Fa2 Ft1 Fr1 Ft2 Fr2 Fa1 n2 n1 斜齿圆 柱齿轮 直齿圆 柱齿轮 直齿锥 齿轮 圆周力Ft 径向力Fr 圆周力Ft 径向力Fr 轴向力Fa 圆周力Ft 径向力Fr 轴向力Fa Fr1 Fr2 Ft2 Ft1 n1 n2 n1 n2 Fr2 Fa2 Fa1 Ft2 Ft1 Fr1 各力方向判定 圆周 力Ft 主动轮——受阻力，Ft1与力作用点线速度的方向相反； 从动轮——受驱动力，Ft2与力作用点线速度的方向相同 径向力Fr— 分别指向各 自的轮心 斜齿轮传动——用“主动轮左、右手定则”来判断 轴向力Fa 锥齿轮传动——分别指向各轮轮齿的大端 Ft1 = - Ft2 Fr1 = - Fr2 Ft1 = - Ft2 Fr1 = - Fr2 Fa1 = - Fa2 Ft1 = - Ft2 Fr1 = - Fa2 Fa1 = - Fr2 作业：5-10, 5-11，5-14， 4．齿轮强度计算 3.齿轮传动的参数选择——重点 齿数Z1 闭式软齿面齿轮——Z1=20～ 40 闭式硬齿面齿轮——Z1=17～ 25 开式齿轮 —— Z1=17～ 20 模数m —— 在满足齿根弯曲强度要求的前提下，尽可能取小些，对于 动力传动齿轮必须使m ≥ 1.5 mm。 Z2=i Z1——圆为整数 齿宽系数 圆柱齿轮 锥齿轮 = 0.25 ～0.3 斜齿轮的螺旋角β—— 一般取β = 8° ～20°，最佳 β = 10° ～15°， β max ≤ 25° §５-5 斜齿圆柱