斜齿圆柱齿轮的强度计算和结构设计市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

07 07 斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动第1页主要内容主要内容:斜齿轮参数斜齿轮参数斜齿圆柱齿轮传动几何尺寸计算斜齿圆柱齿轮传动几何尺寸计算重点和难点：重点和难点：端面模数和法向模数相互转换端面模数和法向模数相互转换重合度计算，当量齿数重合度计算，当量齿数到达技能：到达技能：在基本参数已知条件下，斜齿圆柱齿轮几何参数在基本参数已知条件下，斜齿圆柱齿轮几何参数之间相交换算之间相交换算第2页一、一、斜齿圆柱齿轮主要参数和几何尺寸计算斜齿圆柱齿轮主要参数和几何尺寸计算直齿圆柱齿轮齿廓曲面形成KK线平行于齿轮轴线。第3页斜齿圆柱齿轮齿廓曲面形成斜齿圆柱齿轮齿廓曲面形成KK线不平行于齿轮轴线。第4页斜齿圆柱齿轮啮合斜齿圆柱齿轮啮合斜齿圆柱齿轮啮合斜齿圆柱齿轮啮合点线点啮合线为斜线，轮齿为逐步进入啮合，传动平稳，实际啮合线长，使重合度提升。第5页斜齿圆柱齿轮主要参数齿距与模数齿距与模数法面参数法面参数：标准参数：标准参数-用于齿轮加工；用于齿轮加工；端面参数端面参数：尺寸计算：尺寸计算-用于齿轮啮合传动。用于齿轮啮合传动。第6页齿顶高系数和顶隙系数齿顶高系数和顶隙系数压力角压力角螺旋角螺旋角齿厚齿厚第7页齿根高齿根高分度圆直径分度圆直径可经过改变螺旋角来满足中心距要求。中心距中心距基圆直径基圆直径齿顶圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿根圆直径齿顶高齿顶高第8页第9页例题例题例题例题一对外啮合标准渐开线斜齿轮，已知中心距为a250mm，两齿轮齿数分别为zl23，z298，模数为mn4mm。试求这对齿轮端面模数mt，端面压力角t、螺旋角和当量齿数zv，并计算齿轮几何尺寸。解：第10页第11页二、平行轴斜齿轮机构啮合传动二、平行轴斜齿轮机构啮合传动内啮合内啮合外啮合外啮合1 1、正确、正确啮合条件啮合条件平行轴斜齿轮机构交织轴斜齿轮机构第12页端面重合度端面重合度轴向重合度轴向重合度(附加重合度附加重合度)2 2、平行轴斜齿轮机构平行轴斜齿轮机构传动重合度传动重合度第13页三、斜齿圆柱齿轮当量齿数与斜齿轮法面齿形相当直齿轮齿数当量齿数应用当量齿数应用：选取铣刀强度分析选取变位系数标准斜齿轮发生不根切最少齿数:第14页例题例题例题例题某机床上一对标准斜齿圆柱齿轮已报废，测得Z1=25，Z2=70，全齿高h=9.0mm，在机床上测出该对齿轮中心距a=200mm，为配换新齿轮，试确定该对齿轮端面模数mt，法向模数mn，分度圆直径d，齿顶圆直径da及螺旋角。解：第15页例题例题在某设备中有一对渐开线直齿圆柱齿轮，已知z1=26，i12=5，m=3mm，=200，ha*=1，c*=0.25。在技术改造中，提升了原动机转速，为了改进齿轮传动平稳性，要求在不降低强度，不改变中心距和传动比条件下，将直齿轮传动改为斜齿轮传动，并希望将斜齿轮分度螺旋角控制在200以内，重合度r3，试确定z1、z2、mn和齿宽B。解：原直齿轮机构中，z1=26，i12=5，m=3mm，则 z2=130 mm 斜齿轮机构中，因要求强度不降低，中心距和传动比不改变，故令mn=m=3 mm，a=234 mm，00200，i12=z2 /z1=5第16页 斜齿轮几何参数计算先取=2004683（z1+5z1）468 cos200有 26 z1 24.4取 z1=25，z2=125第17页取 B=50 mm第18页斜齿圆柱齿轮传动优缺点q啮合过程平稳，噪音小。q重合度大，承载能力强。q结构可比直齿轮机构更紧凑。q制造成本与直齿轮相当。有轴向力，=820第19页四、斜齿轮传动强度计算四、斜齿轮传动强度计算（一）轮齿上作用力（一）轮齿上作用力（一）轮齿上作用力（一）轮齿上作用力 受力分析受力分析：大小 方向 关系圆周力：主动轮上与转向相反；从动轮上与转向相同。径向力：由啮合点指向轮心。轴向力：用主动轮左、右法则手判断。第20页例题设两级斜齿圆柱齿轮减速器已知条件如图所表示，试问：1）低速级斜齿轮螺旋线方向应怎样选择才能使中间轴上两齿轮轴向力方向相反；2）低速级齿轮螺旋角应取多大数值才能使中间轴上两个轴向力相互抵消。（取传动效率=1）解：低速级小齿轮旋向应为左旋，才能使中间轴上两齿轮轴向力方向相反。为使中间轴上两个轴向力相互抵消，必须有第21页取=1第22页对比，直齿轮接触强度公式！（二）强度计算（二）强度计算ZH伴随增加而减小！第23页对比，直齿轮弯曲强度公式！齿形系数YFS应依据当量齿轮齿数zv=z/cos3选取！螺旋角系数Y=0.850.92第24页第25页第26页圆锥齿轮机构用来实现两相交轴之间传动，通常轴交角=1+290直齿圆锥齿轮机构直齿圆锥齿轮机构第27页圆锥齿轮传动特点圆锥齿轮传动特点可传递交叉轴运动，惯用=90；普通使用场所：传动比i，vm/s；制造与安装精度较低；小轮常悬臂安装，支承刚度较低。第28页一、齿面形成及其啮合一、齿面形成及其啮合圆平面s沿基圆锥作纯滚动，形成球面渐开线。圆锥齿轮齿廓曲线为球面渐开线。第29页二、背锥与当量齿数二、背锥与当量齿数球面渐开线怎样展成平面？球面渐开线怎样展成平面？背锥背锥：作圆锥与球面切于圆锥齿轮大端分度圆。背锥扇形平面补成圆形当量齿数：zv=z/cos 选铣刀；计算不产生根切最小齿数；计算重合度、齿顶齿厚；强度校核。轮齿分布在一个截圆锥体上，轮齿分布在一个截圆锥体上，齿形从大端到小端逐步变小，齿形从大端到小端逐步变小，通常取大端参数为标准值。通常取大端参数为标准值。第30页三、直齿圆锥齿轮啮合传动三、直齿圆锥齿轮啮合传动2 2、重合度计算、重合度计算3 3、传动比、传动比 大端处 m=m1=m2，=1=2 ，且均标准值。两轮锥距相等、锥顶重合。1 1、正确啮合条件、正确啮合条件当=1+2=90时第31页四、直齿圆锥齿轮四、直齿圆锥齿轮尺寸计算尺寸计算收缩顶隙直齿圆锥齿轮等顶隙直齿圆锥齿轮齿顶圆锥与分度圆锥不重合第32页第33页例题例题已知一对等顶隙收缩齿渐开线标准直齿圆锥齿轮=90，z1=17，z2=43，m3mm，试求分度圆锥角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、锥距、齿顶角、齿根角、顶锥角、根锥角和当量齿数。解：第34页当量齿数齿顶角齿根角顶锥角根锥角等顶隙时，a=f第35页五、直锥齿轮传动强度计算五、直锥齿轮传动强度计算（一）设计参数（一）设计参数锥距锥距R第36页第37页（二）轮齿受力分析（二）轮齿受力分析 圆周力圆周力：主动轮上与转向相反；从动轮上与转向相同。径向力径向力：由啮合点指向轮心。轴向力轴向力：由小端指向大端。第38页例题已知直齿圆锥齿轮斜齿轮圆柱齿轮减速器布置和转向如图所示。锥齿轮m=5mm，齿宽b=50mm，z1=25，z2=60；斜齿轮mn=6mm，z3=21，z4=84。欲使轴上轴向力在轴承上作用完全抵消，求斜齿轮3螺旋角3大小和旋向。（提醒：锥齿轮力作用在齿宽中点）解：第39页由题意：故第40页（三）强度计算（三）强度计算直齿锥齿轮齿面接触疲劳强度，按平均分度圆处当量圆柱齿轮计算，工作齿宽为锥齿轮齿宽b。校核公式设计公式齿面接触疲劳强度第41页直齿锥齿轮弯曲疲劳强度可近似地按平均分度圆处当量圆柱齿轮进行计算。设计公式校核公式齿根弯曲疲劳强度YFS按当量齿数zv查取！第42页10 齿轮结构和齿轮传动润滑2.0m1.6m齿轮轴齿轮和轴做成一个整体。实心结构齿轮第43页孔板结构圆柱齿轮第44页孔板结构圆锥齿轮第45页轮辐结构齿轮第46页齿轮传动润滑轮齿啮合面间加注润滑剂，可防止金属直接接触，降低摩擦损失、能够冷却散热及防锈蚀。进行适当地润滑，能够大为改进轮齿工作情况，确保运转正常及预期寿命。（一）齿轮传动润滑方式开式及半开式齿轮传动，或速度铰低闭式齿轮传动，通惯用人工作周期性加油润滑，润滑剂为润滑油或润滑脂。第47页通用闭式齿轮传动，其润滑方法依据齿轮圆周速度大小而定。当齿轮圆周速度v12m/s时，应采取喷油润滑。由油泵或中心供油站以一定压力进行供油，喷嘴将润滑油喷到轮齿啮合面上。当v25m/s时，喷嘴位于轮齿啮入边或啮出边均可。当v25m/s时，喷嘴应位于轮齿啮出一边，方便借润滑油及时冷却刚啮合过轮齿，同时也对轮齿进行润滑。润滑剂选择：润滑剂选择：齿轮传动惯用润滑剂为润滑油或润滑脂。所用润滑油或润滑脂牌号按表选取；润滑油粘度按表选取。第49页