1、7.13 7.13 直齒錐齒輪傳動直齒錐齒輪傳動 直齒圓錐齒輪傳動中有五對圓錐：分度圓錐、齒頂圓錐、齒根圓錐、基圓錐、節圓錐7.13.1 7.13.1 錐齒輪傳動概述錐齒輪傳動概述 錐齒輪傳動傳遞的是相交兩軸的運動和動力，輪齒分布在圓錐體上，從大端到小端逐漸減小 一對錐齒輪的運動可以看成是兩個錐頂共點的圓錐體相互作純滾動，這兩個錐頂共點的圓錐體就是節圓錐，對于正確安裝的標準錐齒輪傳動，其節圓錐與分度圓錐應該重合圓錐齒輪傳動傳遞的是相交軸的運動和動力。 錐齒輪的輪齒有直齒、斜齒和曲齒三種類型； 直齒錐齒輪易于制造，適用于低速、輕載傳動的場合； 曲齒錐齒輪傳動平穩，承載能力強，常用于高速、重載傳動

2、的場合，但設計和制造較為復雜u 圖示為一對正確安裝的標準錐齒輪，分度圓錐和節圓錐重合分度圓錐角大端分度圓半徑齒數分別為Z1，Z2兩齒輪的傳動比為：1212122121sinsinopoprrzznni02190時，12cottani可見，傳動比一定時，兩齒輪的分度圓錐角一定 球面漸開線的形成- 與基圓錐相切于NO，且半徑R等于基圓錐的錐距的扇形平面沿基圓錐作相切純滾動時，該平面上一點K在空間形成一條球面漸開線，半徑逐漸減小的一系列球面漸開線的集合，就組成了球面漸開面 kRNN(b)ook0O(a)kk011.13.2 11.13.2 錐齒輪的齒廓曲線、背錐和當量齒數錐齒輪的齒廓曲線、背錐和當量

3、齒數 直齒圓錐齒輪傳動圓錐齒輪的齒廓曲線 1. 錐齒輪的齒廓曲線 直齒圓錐齒輪大端的齒廓曲線，理論上應在以錐頂O為中心、錐距R為半徑的球面上。此漸開線稱為球面漸開線 但是球面不能展開為平面，球面漸開線不能在平面上展開，這給錐齒輪的設計和制造帶來很大困難，所以，通常采用一種近似的方法來解決這一問題2、背錐和當量齒數 三角形OAB為錐齒輪的分度圓錐，過大端上的A點作球面的切線O1A（O1AOA）與分度圓錐的軸線相交于O1，設想以OO1為軸，O1A為母線作一圓錐，它的軸截面為三角形ABO1，我們把這個圓錐稱為該圓錐齒輪的背錐背錐（輔助圓錐），背錐與球面相切與錐齒輪大端的分度園上 在背錐上取齒頂高bA

4、和齒根高aA，在A和B點附近，背錐上和球面上的齒形非常接近，可以近似地用背錐上的齒形代替球面上的齒形 將背錐展開成平面，則成為兩個扇形齒輪 該扇形齒輪的模數、壓力角、齒頂高、齒根高及齒數，就是圓錐齒輪大端的模數，壓力角、齒頂高、齒根高及齒數。而扇形齒輪的分度圓半徑分別為兩輪的背錐距O1C和O2C 若將扇形補充為完整的圓柱齒輪，則該齒輪稱為圓錐齒輪的當量齒輪，其齒數稱為圓錐齒輪的當量齒數當量齒數，齒的數量則分別增加到zv1、zv2 當量齒輪的分度圓半徑是： rv1=O1C=r1/cos1= mz1/2cos1 又 rv1= mzv1/2 z zv1v1=z=z1 1/cos/cos1 1 同理同

5、理 z zv2v2=z=z2 2/cos/cos2 2 o1 1 2 2rr21o21 1orrv1v1v2v2（注：zv1、zv2不一定為整數） 式中z1、z2為圓錐齒輪的真實齒數 7.13.3 7.13.3 直齒錐齒輪的嚙合傳動和幾何尺寸直齒錐齒輪的嚙合傳動和幾何尺寸 錐齒輪是以大端的參數為標準值,因為大端的尺寸計算和測量的相對誤差較小 z、m、=200、ha*=1、c*=0.2 直齒圓錐齒輪的正確嚙合條件： 兩輪大端的模數和壓力角必須相等，即： m1= m2= m 1= 2= 此外，兩輪的錐距必須相等 標準直齒錐齒輪各部分名稱及幾何尺寸計算公式見表11.16 11.13.4 11.13.

6、4 直齒錐齒輪的強度計算直齒錐齒輪的強度計算 1. 受力分析 以主動輪1為受力體，將其法向力簡化為集中載荷，并近似認為作用在位于齒寬中 間位置的節點上，即作用在分度圓錐的 平均直徑處； 受Fn、T1 Fn可分解為三個相互垂直的力 F Ft t圓周力圓周力 F Fr r徑向力徑向力 F Fa a軸向力軸向力 根據力的平衡，有： Ftdm1/2=T1 Ft=2T1/dm1 Fr=Fcos=Fttgcos Fa=Fsin=Fttgsin 而 Fn=Ft/cos式中： dm1-主動小齒輪齒寬中點分度圓直徑； dm1= d1-2(b/2)sin1=d1-bsin1 各力的方向各力的方向 Ft：（主反從同

7、）； Fr：由作用點垂直指向各自軸線； Fa：由小端指向大端 主從動輪各力關系（指錐角和=1+2=900的傳動） F Ft1t1 = -F = -Ft2t2 F Fr r1 1 = -F = -Fa a2 2 F Fa a1 1 = -F = -Fr r2 2 2. 強度計算 計算直齒錐齒輪的強度時，可按齒寬中點處當量直齒圓柱齒輪并按直齒圓柱齒輪推導方式作近似計算，且最終用大端的基本參數表示 錐齒輪的齒寬系數取R=b/R (1) (1) 齒面接觸疲勞強度計算齒面接觸疲勞強度計算 校核公式 設計公式 式中：ZE、K、H的計算同直齒圓柱齒輪 注：有關直齒輪齒面接觸疲勞強度計算公式的應用說明對錐齒輪

8、同樣適用 (2) (2) 齒根彎曲疲勞強度計算齒根彎曲疲勞強度計算 校核公式校核公式 設計公式設計公式 式中：YF、Ys 按當量齒數zv=z/cos查表10.13、表10.14 注：計算得到的模數按表10.17進行圓整11.14 11.14 齒輪結構設計齒輪結構設計 齒輪的結構設計主要包括選擇合理適用的結構型式，依據經驗公式確定齒輪的輪轂、輪輻、輪緣等各部分的尺寸及繪制齒輪的零件工作圖等。 常用的齒輪結構型式有以下幾種： 1齒輪軸 當圓柱齒輪的齒根圓至鍵槽底部的距離x(2一2.5)m 或當錐齒輪小段的齒根圓至鍵槽底部x(1.6一2)m 應將齒輪與軸制成一體，稱為齒輪軸 齒輪軸剛度較好，但工藝性

9、差，選材難以兼顧齒輪和軸的不同要求，且齒輪損壞時軸與整個齒輪將同時報廢，造成浪費 2實體式齒輪 當齒輪的齒頂圓直徑da200mm時，可采用實體式結構，如圖所示，這種結構型式的齒輪常用鍛鋼制造3腹板式齒輪 當齒輪的齒頂圓直徑da=200-500mm時，可采用腹板式結構；多用鍛鋼制造，各部分尺寸由圖中經驗公式確定4、輪輻式齒輪 當齒輪的齒頂圓直徑大于500mm時，可采用輪輻式結構；常采用鑄鋼或鑄鐵制造，各部分尺寸按圖中經驗公式確定 齒輪傳動的潤滑齒輪傳動的潤滑 潤滑對于齒輪傳動十分重要，不僅可以減小摩擦、減輕磨損，還可以起到冷卻、防銹、降低噪聲、改善齒輪的工作狀況、延緩輪齒失效和延長齒輪的使用壽命

10、等作用。 一般是根據齒輪的圓周速度選擇潤滑方式 閉式齒輪傳動常用的潤滑方式有閉式齒輪傳動常用的潤滑方式有 浸油潤滑：浸油潤滑：當齒輪的圓周速度v12 m/s時，由于圓周速度大，齒輪攪油劇烈，且粘附在齒廓面上的油易被甩掉，因此不宜采用浸油潤滑，而應采用噴油潤滑 即用油泵將具有一定壓力的潤滑油經噴嘴噴到嚙合齒面上 開式齒輪傳動的潤滑方式開式齒輪傳動的潤滑方式 由于開式齒輪傳動的速度較低，通常采用人工定期加油潤滑的方式潤滑劑的選擇潤滑劑的選擇 選擇潤滑油時，先根據齒輪的工作條件以及圓周速度由表查得運動粘度值，再根據選定的粘度確定潤滑油的牌號 必須經常檢查齒輪傳動潤滑系統的狀況 油面過低則潤滑不良，過高會增加攪油功率的損失 對于壓力噴油