機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課件 06-9 10齒輪傳動(dòng)

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》主編：胡孟謙張曉娜

機(jī)械工業(yè)出版社課程內(nèi)容第一章機(jī)械設(shè)計(jì)概論第二章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第四章凸輪機(jī)構(gòu)第五章其他常用機(jī)構(gòu)第六章齒輪傳動(dòng)第七章蝸桿傳動(dòng)第八章輪系第九章帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動(dòng)器第十四章機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)第六章齒輪傳動(dòng)

第九節(jié)其他齒輪傳動(dòng)

一.斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

二.直齒錐齒輪傳動(dòng)一、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)圓柱齒輪有一定寬度，輪齒的齒廓沿軸線方向形成一曲面。

直齒圓柱輪齒漸開線曲面的形成如圖所示，過直線K-K的平面與基圓柱相切于母線，該平面稱為發(fā)生面。

當(dāng)發(fā)生面沿基圓柱作純滾動(dòng)時(shí)，其上與母線平行的直線K-K在空間所走過的軌跡即為漸開線曲面，形成的曲面即為直齒輪的齒廓曲面。9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)1.斜齒圓柱齒輪齒廓的形成及特點(diǎn)

9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的形成直齒圓柱齒輪嚙合時(shí)，齒面的接觸線均平行于齒輪軸線。因此輪齒是沿整個(gè)齒寬同時(shí)進(jìn)入嚙合、同時(shí)脫離嚙合的，載荷沿齒寬突然加上及卸下，如圖a所示。

一對(duì)平行軸斜齒圓柱齒輪嚙合時(shí)，斜齒輪的齒廓是逐漸進(jìn)入嚙合和逐漸脫離嚙合的，如圖b所示a）直齒輪b）斜齒輪直齒輪和斜齒輪的齒廓接觸線9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

人字齒輪的軸向力斜齒輪輪齒的旋向9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)2.斜齒圓柱齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸

斜齒圓柱齒輪分度圓柱面展開圖9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

外齒條上的參數(shù)9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)表6-11外嚙合標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算公式名稱符號(hào)公式分度圓直徑基圓直徑齒頂高齒根高全齒高齒頂圓直徑中心距從表中可以看出，斜齒輪傳動(dòng)的中心距與螺旋角β有關(guān)。當(dāng)一對(duì)斜齒輪的模數(shù)、齒數(shù)一定時(shí)，可以通過改變螺旋角β來找到合適的中心距。9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)βinvαt/inv20°βinvαt/inv20°βinvαt/inv20°βinvαt/inv20°8°1.028316°1.119224°1.293132°1.59518°20′1.030916°20′1.124424°20′1.302932°20′1.61158°40′1.033316°40′1.1324°40′1.312832°40′1.62859°1.035917°1.135825°1.322733°1.64559°20′1.038817°20′1.141525°20′1.332733°20′1.66319°40′1.041517°40′1.147525°40′1.343333°40′1.681310°1.044618°1.153626°1.354134°1.699810°20′1.047718°20′1.159826°20′1.365234°20′1.718710°40′1.050818°40′1.166526°40′1.376534°40′1.738011°1.054319°1.173027°1.387835°1.757811°20′1.057719°20′1.179727°20′1.399635°20′1.778211°40′1.061319°40′1.186627°40′1.411635°40′1.798612°1.065220°1.193628°1.424036°1.820112°20′1.068820°20′1.201028°20′1.436436°20′1.841812°40′1.072820°40′1.208428°40′1.449536°40′1.864013°1.076821°1.216029°1.462537°1.886813°20′1.081021°20′1.223929°20′1.47637°20′1.910113°40′1.085321°40′1.231929°40′1.486737°40′1.934014°1.089622°1.240130°1.503738°1.958614°20′1.094322°20′1.248530°20′1.518238°20′1.983714°40′1.099122°40′1.25730°40′1.532838°40′2.009215°1.103923°1.265731°1.547839°2.035515°20′1.108823°20′1.274631°20′1.563339°20′2.062515°40′1.113923°40′1.283831°40′1.579039°40′2.0901表6-11invαt/inv20°的值9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)6.斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)

加工斜齒輪時(shí)，銑刀是沿螺旋齒槽的方向進(jìn)給的，所以法向齒形是選擇銑刀刀號(hào)的依據(jù)。在計(jì)算斜齒輪輪齒彎曲強(qiáng)度時(shí)，需要知道斜齒輪的法向齒形。為方便計(jì)算，特引入虛擬齒輪。由此可知，標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)直齒輪少，其結(jié)構(gòu)比直齒輪緊湊。

9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與直尺圓柱齒輪的計(jì)算相似，由于螺旋角β的作用，其齒面的接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度均高于相同模數(shù)與齒數(shù)的直齒輪。1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式各符號(hào)所代表的意義、單位及確定方法均與直齒圓柱齒輪相同。2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式由于斜齒圓柱齒輪接觸線較長(zhǎng)而傾斜重合度增大、載荷作用位置的變化。

9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)3）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)

由式（6-47）得其中，載荷系數(shù)K、轉(zhuǎn)矩T1和接觸疲勞許用應(yīng)力同例6-1，取K=1.5、，接觸疲勞許用應(yīng)力、計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1，齒寬系數(shù)ψb查表6-8，取ψb=1.1，則有取d1=105mm。9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)4）確定主要參數(shù)，計(jì)算主要尺寸1）齒數(shù)取z1=41z2=z1i=41×3.5=143.5，圓整，取z2=144。2）驗(yàn)證傳動(dòng)比誤差：3）初選螺旋角β0，初選螺旋角β0=15°。，合適。4）確定模數(shù)，選最接近的模數(shù)=2.5mm9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)5）中心距a，取初定中心距

，最終取。6）計(jì)算螺旋角β，得實(shí)際螺旋角在范圍內(nèi)，故合適。7）計(jì)算傳動(dòng)的主要尺寸實(shí)際分度圓

齒寬b取b2=120mm，b1=b2+5mm=125mm。9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)8）計(jì)算圓周速度υ9）校核彎曲疲勞強(qiáng)度。根據(jù)式校核計(jì)算

故彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)二、直齒錐齒輪傳動(dòng)

1.錐齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用與類型圓柱齒輪機(jī)構(gòu)適用于兩軸線平行的工作場(chǎng)合，圓錐齒輪傳動(dòng)適用于兩軸相交的工作場(chǎng)合，如圖6-51所示。兩軸線之間的夾角稱為軸交角，用Σ表示，軸交角Σ=90°的圓錐齒輪機(jī)構(gòu)最為常見。相對(duì)于圓柱齒輪的各個(gè)圓柱圓錐齒輪均轉(zhuǎn)化為圓錐，如分度圓錐、齒頂圓錐、齒根圓錐、基圓錐等，δ為分度圓錐角，Σ=δ1+δ?。圖6-51

直齒錐齒輪傳動(dòng)9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)錐齒輪的輪齒有直齒、斜齒和曲線齒等形式，如圖6-52所示。直齒和斜齒錐齒輪設(shè)計(jì)、制造及安裝均較簡(jiǎn)單，但噪聲較大，圖6-51

直齒錐齒輪傳動(dòng)用于低速傳動(dòng)；曲線齒錐齒輪具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小及承載能力大等特點(diǎn)，用于高速重載的場(chǎng)合。本節(jié)只討論兩軸互相垂直（Σ=90°）的標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)。a）直齒錐齒輪

b）斜齒錐齒輪

c）曲線齒錐齒輪圖6-52錐齒輪類型9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)2.錐齒輪背錐、當(dāng)量齒輪及當(dāng)量齒數(shù)直齒錐齒輪齒廓曲面的形成與圓柱齒輪類似，但球面無法展開成平面，給錐齒輪的設(shè)計(jì)制造帶來不便，為此，采用近似方法。圖6-53為錐齒輪的軸向半剖面，ΔOAB表示錐齒輪的分度圓錐，錐長(zhǎng)OA稱錐距，用R表示；以錐頂O為圓心，以R為半徑的圓應(yīng)為球面的投影。過A作O1A⊥OA，交齒輪的軸線于點(diǎn)O1。設(shè)想以O(shè)O1為軸線，以O(shè)1A為母線作圓錐面O1AB，該圓錐稱為錐齒輪的大端背錐。顯然，該背錐與球面切于錐齒輪大端的分度圓，可用大端背錐上的齒形近似地作為錐齒輪的大端齒形。9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)圖6-53錐齒輪的背錐9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)由于背錐可展開成平面并得到一扇形齒輪，該扇形齒輪的模數(shù)、壓力角、齒頂高和齒根高系數(shù)等參數(shù)分別與錐齒輪大端參數(shù)相同。將扇形齒輪補(bǔ)足成完整的直齒圓柱齒輪，這個(gè)虛擬的圓柱齒輪稱為該錐齒輪的大端當(dāng)量齒輪，其齒數(shù)稱為當(dāng)量齒數(shù)，用一對(duì)錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)和與真實(shí)齒數(shù)和的關(guān)系，由圖6-54可得表示。

9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)由于和恒小于1，故，，，且和不一定是整數(shù)。圖6-54直齒錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)3.錐齒輪的嚙合傳動(dòng)1）基本參數(shù)直齒錐齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸均以大端為準(zhǔn)。規(guī)定錐齒輪大端模數(shù)m與壓力角α為標(biāo)準(zhǔn)值。大端模數(shù)m由表6-12選取。當(dāng)m<1mm時(shí)，齒頂高系數(shù)，齒頂高系數(shù)ha*=1，頂隙系數(shù)。9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)2）正確嚙合條件直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件為兩錐齒輪大端模數(shù)和壓力角分別相等，錐頂距均等于標(biāo)準(zhǔn)值，即9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)0.10.350.91.753.255.51020360.120.4123.561122400.150.51.1252.253.756.51225450.20.61.252.5471428500.250.71.3752.754.581630——0.30.81.53591832——表6-12錐齒輪模數(shù)系列（GB/T12368-1990）

（單位：mm）9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)名稱符號(hào)計(jì)算公式小齒輪大齒輪分錐角δ齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn)f分度圓直徑d齒頂圓直徑da齒根圓直徑df錐距R齒頂角①θa齒根角θf頂錐角δa根錐角δf頂隙C分度圓齒厚S注：本表為不等頂隙收縮齒標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算，對(duì)等頂隙收縮表6-13標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)（Σ=90°）的主要幾何尺寸計(jì)算公式齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪，θa=θf，其余公式相同。9-2其他齒輪傳動(dòng)9-1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)第十節(jié)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、齒輪軸二、實(shí)心式齒輪三、腹板式齒輪四、輪輻式齒輪

齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要確定齒輪的輪緣、輪轂及腹板（輪輻）的結(jié)構(gòu)形式和尺寸大小。齒輪結(jié)構(gòu)形式有以下幾種：一般當(dāng)da<2do（do為軸的直徑）或

d<2.5m時(shí)（m為模數(shù)），應(yīng)將齒輪作成齒輪軸。10-1齒輪軸10-2實(shí)心式齒輪10-3腹板式齒輪10-4輪輻式齒輪10-1齒輪軸10-2實(shí)心式齒輪一、齒輪軸a）

b）

c）第十節(jié)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二.實(shí)心式齒輪當(dāng)齒頂圓直徑da≤100mm時(shí)，可由軋制圓鋼制造齒輪毛坯；對(duì)于齒頂圓直徑da≤200mm鋼制齒輪或高速傳動(dòng)且要求低噪聲時(shí)，可采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，如圖所示。實(shí)心式齒輪和齒輪軸可以用熱軋