齿轮传动斜齿轮.pptx

2 2、斜齿轮齿廓斜齿轮齿廓形成形成:斜直线斜直线KKKK的轨迹斜齿轮的齿的轨迹斜齿轮的齿 廓曲面廓曲面,b基圆柱上的螺旋角基圆柱上的螺旋角第八节 斜齿圆柱齿轮传动图图8-26垂直齿轮轴线的任一剖面同齿廓曲面的交线为垂直齿轮轴线的任一剖面同齿廓曲面的交线为渐开线渐开线。不同半径的圆柱面与齿廓曲面的交线为不同半径的圆柱面与齿廓曲面的交线为螺旋线螺旋线由此形成该齿廓曲面为渐开螺旋面由此形成该齿廓曲面为渐开螺旋面3 3、斜齿轮齿廓斜齿轮齿廓的特点的特点啮合啮合特点：接触特点：接触线线长度的变化：短长度的变化：短长长短短加载、卸载过程是加载、卸载过程是逐渐逐渐进行的。啮合时间进行的。啮合时间长，重合度高长，重合度高优点：传动平稳、冲击、振动和噪音较小，适宜高优点：传动平稳、冲击、振动和噪音较小，适宜高速、重载传动。速、重载传动。接触线接触线齿面接触是由一个点开始，逐渐增至一条最长的线，再由最长的接触线减短至一个点而后退出啮合的二、二、二、二、斜齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸计算斜齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸计算基本参数基本参数端面：垂至于轴线的平面，其参数以端面：垂至于轴线的平面，其参数以t为下标。为下标。法面：与螺旋线垂直的平面，其参数以法面：与螺旋线垂直的平面，其参数以n为下标。为下标。1.螺螺旋旋角角：螺螺旋旋线线任任意意点点的的切切线线与与齿齿轮轮轴轴线线之之间间的的夹夹角角。不不同同圆圆面面柱柱螺螺旋旋角角不不同同。分分度度圆圆柱柱面面上上的螺旋角。的螺旋角。2.齿距和模数齿距和模数第八节 斜齿圆柱齿轮传动图图8-27展开图二、二、二、二、斜齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸计算（续）斜齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸计算（续）基本参数基本参数3.压力角压力角4.端面齿顶高系数和端面顶隙系数端面齿顶高系数和端面顶隙系数无论在端面和法面，无论在端面和法面，轮齿的轮齿的齿顶高齿顶高相同，相同，顶隙顶隙也相同。也相同。斜齿轮的标准参数在法面斜齿轮的标准参数在法面第八节 斜齿圆柱齿轮传动图图8-28端面法面斜齿条二、二、二、二、斜齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸计算（续）斜齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸计算（续）几何尺寸计算（参见教材几何尺寸计算（参见教材表表7-4）说明：说明：1、国标、国标(GB)参数为参数为法面参数法面参数2、一般端面参数绝对值大于法面参数，但齿顶高、一般端面参数绝对值大于法面参数，但齿顶高系数和顶隙系数相反。系数和顶隙系数相反。3、中心距除与模数、齿数有关外，还与螺旋角有、中心距除与模数、齿数有关外，还与螺旋角有关。因此关。因此可通过改变螺旋角来调整中心距可通过改变螺旋角来调整中心距。第八节 斜齿圆柱齿轮传动三、三、当量齿数当量齿数zv 与与齿齿数数为为z的的斜斜齿齿轮轮法法法法向向向向齿齿齿齿廓廓廓廓有有着着相相同同模模数数、压压力力角角的的直直齿齿轮轮称称为为该该齿齿轮轮的的当当量量齿齿轮轮，当当量量齿齿轮轮的的齿齿数数称称当当量齿数。量齿数。第八节 斜齿圆柱齿轮传动图图8-29！斜齿轮不产生根切的最小齿数是！斜齿轮不产生根切的最小齿数是！斜齿轮不产生根切的最小齿数是！斜齿轮不产生根切的最小齿数是1717么？么？么？么？四、正确啮合条件和重叠系数四、正确啮合条件和重叠系数正确啮合条件正确啮合条件重叠系数重叠系数 为端面尺寸相同的直为端面尺寸相同的直齿轮齿轮重叠系数重叠系数。第八节 斜齿圆柱齿轮传动图图8-30五、轮齿受力分析五、轮齿受力分析第八节 斜齿圆柱齿轮传动圆周力、径向力判断圆周力、径向力判断同直齿轮。同直齿轮。轴向力的方向决定于轴向力的方向决定于轮齿螺旋线方向和齿轮轮齿螺旋线方向和齿轮的回转方向，可用主动的回转方向，可用主动轮左、右手法法则判断；轮左、右手法法则判断；左螺旋左手，右螺旋右左螺旋左手，右螺旋右手。从动轮上轴向力方手。从动轮上轴向力方向与其方向相反、大小向与其方向相反、大小相等。相等。图图7-30六、优缺点六、优缺点啮合性能好、传动平稳，噪音小。啮合性能好、传动平稳，噪音小。重合度大，承载能力高。重合度大，承载能力高。zmin zvmin,机构更紧凑机构更紧凑。缺点是产生轴向力，且随缺点是产生轴向力，且随缺点是产生轴向力，且随缺点是产生轴向力，且随 增大而增大，增大而增大，增大而增大，增大而增大，一般取一般取一般取一般取 881515。采用采用采用采用人字齿轮人字齿轮人字齿轮人字齿轮，可使，可使，可使，可使 25254040。常用于高速大功率传动中常用于高速大功率传动中常用于高速大功率传动中常用于高速大功率传动中(如船用齿轮箱如船用齿轮箱如船用齿轮箱如船用齿轮箱)。第八节 斜齿圆柱齿轮传动例题：例题：已知一对标准斜齿圆柱齿轮啮合传动，已知一对标准斜齿圆柱齿轮啮合传动，a=250mma=250mm，z z1 1=23=23，z z2 2=98=98，m mn n=4mm=4mm，a an n=20=20，=1.0=1.0。若轮齿宽若轮齿宽B=60mmB=60mm，试计算该对齿轮的当量齿数试计算该对齿轮的当量齿数z zv1v1、z zv2v2及轴向重合度及轴向重合度e ea a。第八节 斜齿圆柱齿轮传动斜齿轮分度圆柱展开图螺旋角：，l为螺旋线的导程，即螺旋线绕分度圆柱一整圈后上升的高度。对同一个斜齿轮，任何一个圆柱面上的导程一样，所以螺旋角不同。一、一、齿轮传动的失效形式齿轮传动的失效形式 轮齿的折断轮齿的折断 FLASHFLASH原因：过载，弯曲疲劳。原因：过载，弯曲疲劳。发生环境：开式，闭式。发生环境：开式，闭式。措施：改善措施：改善R R，光洁度，光洁度，表面强化。表面强化。齿面的点蚀齿面的点蚀 FLASHFLASH原因：重载，软齿面，接原因：重载，软齿面，接触疲劳。触疲劳。发生环境：闭式。发生环境：闭式。措施：提高齿面硬度、光措施：提高齿面硬度、光洁度，油粘度洁度，油粘度 齿面的磨损齿面的磨损原因：磨粒磨损。原因：磨粒磨损。发生环境：开式。发生环境：开式。措施：改善润滑措施：改善润滑 齿面的胶合齿面的胶合原因：高速重载，润滑不良。原因：高速重载，润滑不良。发生环境：开式，闭式。发生环境：开式，闭式。措施：提高齿面硬度、光洁度，措施：提高齿面硬度、光洁度，润滑条件。润滑条件。第九节 齿轮传动的失效形式和材料二、齿轮材料二、齿轮材料常常用用材材料料是是钢钢，其其次次铸铸铁铁，有有时时非非铁铁金金属属和和非非金金属属材料材料。齿轮材料要求齿轮材料要求：齿面要硬，齿心要韧齿面要硬，齿心要韧。参见教材参见教材P137表表7-5。几点说明：。几点说明：选择材料要满足齿轮工作条件的要求选择材料要满足齿轮工作条件的要求（开式、闭（开式、闭式，载荷，速度）。式，载荷，速度）。材料的特性要经热处理体现，还要考虑齿轮材料的特性要经热处理体现，还要考虑齿轮毛坯毛坯的成形方法的成形方法(锻造、铸造）锻造、铸造）和切齿加工条件。（表和切齿加工条件。（表7-6）明确用途，综合生产经济性、工艺性考虑。明确用途，综合生产经济性、工艺性考虑。第九节 齿轮传动的失效形式和材料选择材料要满足齿轮工作条件的要求选择材料要满足齿轮工作条件的要求对于对于传递载荷较大传递载荷较大的齿轮，应选用的齿轮，应选用强度、硬度强度、硬度等等综合性能较好的材料（如综合性能较好的材料（如45、40Cr）；）；对于对于受冲击载荷受冲击载荷的齿轮，轮齿受冲击后容易发生的齿轮，轮齿受冲击后容易发生折断，应选用折断，应选用韧性较好韧性较好的材料（如的材料（如20Cr）；）；对于对于速度较高速度较高的齿轮，齿面易于磨损，应选用齿的齿轮，齿面易于磨损，应选用齿面面硬度较高硬度较高的材料（如的材料（如20Cr、40Cr）；）；对于要求对于要求重量较轻重量较轻的齿轮，可选用的齿轮，可选用塑料或某些轻塑料或某些轻金属金属材料（如硬铝）；材料（如硬铝）；对于在对于在有害介质有害介质等条件下工作的齿轮，可选用等条件下工作的齿轮，可选用耐耐蚀性蚀性较好的材料（如黄铜、青铜等）。较好的材料（如黄铜、青铜等）。轮齿折断齿面点蚀齿面磨损齿面胶合第九节 齿轮传动的失效形式和材料第九节 齿轮传动的失效形式和材料一、一、圆锥齿轮传动圆锥齿轮传动的应用和特点的应用和特点1 1、功用：传递两相交轴之间的运动和动力。、功用：传递两相交轴之间的运动和动力。、功用：传递两相交轴之间的运动和动力。、功用：传递两相交轴之间的运动和动力。2 2、结结结结构构构构特特特特点点点点：轮轮轮轮齿齿齿齿分分分分布布布布在在在在圆圆圆圆锥锥锥锥外外外外表表表表面面面面上上上上，轮轮轮轮齿齿齿齿大大大大小小小小逐逐逐逐渐渐渐渐由由由由大大大大变小。变小。变小。变小。为为为为计计计计算算算算和和和和测测测测量量量量的的的的方方方方便便便便，取取取取大大大大端端端端参参参参数数数数为为为为标标标标准准准准值值值值。GB/TGB/T12368-199012368-19903 3、名称变化：圆柱、名称变化：圆柱、名称变化：圆柱、名称变化：圆柱圆锥圆锥圆锥圆锥如分度圆锥、齿顶圆锥等。如分度圆锥、齿顶圆锥等。如分度圆锥、齿顶圆锥等。如分度圆锥、齿顶圆锥等。4 4、轴交角、轴交角、轴交角、轴交角：根据需要确定，：根据需要确定，：根据需要确定，：根据需要确定，常用常用常用常用=90=90=90=90第十一节 圆锥齿轮传动直齿直齿直齿直齿斜齿斜齿斜齿斜齿曲齿曲齿曲齿曲齿圆锥齿圆锥齿圆锥齿圆锥齿轮类型轮类型轮类型轮类型按齿形分有：按齿形分有：按齿形分有：按齿形分有：直齿直齿直齿直齿、斜齿斜齿斜齿斜齿、曲曲曲曲齿齿齿齿按啮合方式分有：外啮合、内啮合、按啮合方式分有：外啮合、内啮合、按啮合方式分有：外啮合、内啮合、按啮合方式分有：外啮合、内啮合、平面啮合平面啮合平面啮合平面啮合按轮齿高度分有：按轮齿高度分有：按轮齿高度分有：按轮齿高度分有：渐缩齿、等高齿、渐缩齿、等高齿、渐缩齿、等高齿、渐缩齿、等高齿、等顶隙齿等顶隙齿等顶隙齿等顶隙齿第十一节 圆锥齿轮传动渐缩齿渐缩齿渐缩齿渐缩齿等高齿等高齿等高齿等高齿等顶隙齿等顶隙齿等顶隙齿等顶隙齿平面啮合平面啮合平面啮合平面啮合内啮合内啮合内啮合内啮合外啮合外啮合外啮合外啮合第十一节 圆锥齿轮传动二、理论齿廓、背锥和当量齿数二、理论齿廓、背锥和当量齿数二、理论齿廓、背锥和当量齿数二、理论齿廓、背锥和当量齿数理论齿廓理论齿廓1.1.球球球球面面面面渐渐渐渐开开开开线线线线：一一一一个个个个圆圆圆圆平平平平面面面面在在在在一一一一圆圆圆圆锥锥锥锥上上上上作作作作纯纯纯纯滚滚滚滚动动动动时时时时，平平平平面面面面上上上上任任任任一一一一点点点点的的的的轨轨轨轨迹迹迹迹，到到到到锥锥锥锥顶顶顶顶距距距距离离离离相相相相等等等等，形形形形成成成成一一一一条条条条球球球球面渐开线面渐开线面渐开线面渐开线。AKAK弧：圆锥大端的球面渐开线弧：圆锥大端的球面渐开线弧：圆锥大端的球面渐开线弧：圆锥大端的球面渐开线2.2.齿齿齿齿廓廓廓廓曲曲曲曲面面面面：发发发发生生生生圆圆圆圆平平平平面面面面上上上上某某某某一一一一条条条条半半半半径径径径上上上上所所所所有有有有点点点点的的的的空空空空间间间间轨轨轨轨迹迹迹迹，即即即即以锥顶为中心而半径不同的球面上的球面渐开线所组成。O O1 1 O O2 2 公共锥顶公共锥顶公共锥顶公共锥顶第十一节 圆锥齿轮传动基圆锥基圆锥基圆锥基圆锥球面渐开线球面渐开线球面渐开线球面渐开线发生面发生面发生面发生面S S S SOAKNR 背锥背锥背锥背锥 过过过过大大大大端端端端作作作作母母母母线线线线与与与与分分分分度度度度圆圆圆圆锥锥锥锥母母母母线线线线垂垂垂垂直直直直的的的的圆圆圆圆锥锥锥锥，将将将将球球球球面面面面齿齿齿齿往往往往该该该该圆圆圆圆锥锥锥锥上上上上投投投投影影影影，则则则则球球球球面面面面齿齿齿齿形形形形与与与与锥锥锥锥面面面面上上上上的的的的投投投投影影影影非非非非常常常常接接接接近近近近。锥锥锥锥面面面面可可可可以以以以展展展展开开开开，故故故故用用用用锥锥锥锥面面面面上上上上的的的的齿齿齿齿形形形形代代代代替替替替球面齿球面齿球面齿球面齿。该圆锥称为背锥。该圆锥称为背锥。该圆锥称为背锥。该圆锥称为背锥。第十一节 圆锥齿轮传动R Re efO O1 1e efA AB B 齿轮分度圆锥母齿轮分度圆锥母线与轴线间的夹角。线与轴线间的夹角。轴向剖面：ef弧为大端球面齿廓（球面渐开线）rA AR Re efO O1 1e ef fr rv vB B 当量齿数当量齿数当量齿数当量齿数 将将将将背背背背锥锥锥锥展展展展开开开开得得得得扇扇扇扇形形形形齿齿齿齿轮轮轮轮，补补补补全全全全、为为为为分分分分度度度度圆圆圆圆作作作作圆圆圆圆柱柱柱柱齿齿齿齿轮轮轮轮，得得得得当当当当量量量量齿齿齿齿轮轮轮轮,其其其其齿齿齿齿形形形形与与与与锥锥锥锥齿齿齿齿轮轮轮轮大大大大端端端端的的的的球球球球面面面面齿齿齿齿形形形形相相相相当当当当，两两两两者者者者m m 和和和和 相同。相同。相同。相同。rv=O1A=r/cos=zm/2cos 又又又又 rv=zvm/2 得得得得 z zv v=z/cos=z/cosr rv v第十一节 圆锥齿轮传动三三、正正确确啮啮合合条条件件m1=m2 ,1=2 锥锥距距相相等等，锥锥顶顶重重合合四、传动比和几何尺寸的计算四、传动比和几何尺寸的计算传动比传动比第十一节 圆锥齿轮传动图图7-43几何尺寸计算几何尺寸计算大端模数取标准值、大端模数取标准值、=20=20几何尺寸以几何尺寸以大端大端为准为准 表表7-117-11GB12369-90规定，多采规定，多采用等顶隙圆锥齿轮传动。用等顶隙圆锥齿轮传动。第十一节 圆锥齿轮传动五五、直齿圆锥齿轮传动的受力分析、直齿圆锥齿轮传动的受力分析第十一节 圆锥齿轮传动图图7-44一、一、蜗杆蜗杆的类型与特点的类型与特点1、形成形成：螺旋齿轮传动的特例。：螺旋齿轮传动的特例。2、螺旋线多采用右旋。、螺旋线多采用右旋。3、单头蜗杆、单头蜗杆多头蜗杆多头蜗杆4、=2第十二节 蜗杆传动蜗轮蜗杆螺旋角螺旋角导程角导程角一、蜗杆的类型与特点一、蜗杆的类型与特点圆柱形蜗杆圆柱形蜗杆圆柱形蜗杆圆柱形蜗杆环面蜗杆环面蜗杆环面蜗杆环面蜗杆锥面蜗杆锥面蜗杆锥面蜗杆锥面蜗杆阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆 端面齿形为阿基米德螺线端面齿形为阿基米德螺线渐开线蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆 端面齿形为渐开线端面齿形为渐开线圆弧齿蜗杆圆弧齿蜗杆圆弧齿蜗杆圆弧齿蜗杆 轴剖面内的齿廓为凹圆弧轴剖面内的齿廓为凹圆弧轴剖面内的齿廓为凹圆弧轴剖面内的齿廓为凹圆弧蜗蜗蜗蜗杆杆杆杆类类类类型型型型第十二节 蜗杆传动一、蜗杆的类型与特点（续）一、蜗杆的类型与特点（续）特点：特点：传动平稳，振动、冲击、噪声均小。传动平稳，振动、冲击、噪声均小。能获得很大的单级传动比能获得很大的单级传动比，结构紧凑：，结构紧凑：传递动力时传递动力时 i8100分度机构时分度机构时i 可达可达几百几百至至一千一千自锁性自锁性机构，如起重机构。机构，如起重机构。啮合轮齿间相对滑动速度高，啮合轮齿间相对滑动速度高，导致磨损大，发热大，效率低。导致磨损大，发热大，效率低。(5)(5)蜗杆所受轴向力大。蜗杆所受轴向力大。第十二节 蜗杆传动二、正确啮合条件二、正确啮合条件正确啮合条件：正确啮合条件：限限定定条条件件：阿阿基基米米德德蜗蜗杆杆 主主平平面面内内：过过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面称为主平面蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面称为主平面 第十二节 蜗杆传动图图7-52在主平面内，就相当于齿条齿轮传动，主平面内蜗杆的轴向齿距与蜗轮的端面齿距应相等。三、主要参数和几何尺寸三、主要参数和几何尺寸主要参数（表主要参数（表7-12）：1.模数模数m和压力角和压力角：主平面内为标准值。：主平面内为标准值。2.蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径d1、直径系数、直径系数q=d1/m3.螺杆导程角螺杆导程角 4.蜗杆头数蜗杆头数z1、蜗轮齿数、蜗轮齿数z25.传动比传动比几何尺寸计算几何尺寸计算(表表7-14)第十二节 蜗杆传动轴向齿距四、蜗杆传动的失效形式和材料的选择四、蜗杆传动的失效形式和材料的选择(一一)失效形式失效形式 蜗轮的胶合和磨损蜗轮的胶合和磨损(二二)材料选择材料选择蜗杆副的材料首先应具有良好的减摩、蜗杆副的材料首先应具有良好的减摩、耐磨、易于跑合和抗胶合的能力；同时还耐磨、易于跑合和抗胶合的能力；同时还要有足够的强度。要有足够的强度。蜗轮常采用贵重的减摩、耐磨材料如铜合蜗轮常采用贵重的减摩、耐磨材料如铜合金制造，还需要良好的润滑和散热条件；金制造，还需要良好的润滑和散热条件；蜗杆大多采用碳素钢或合金钢制造，经淬蜗杆大多采用碳素钢或合金钢制造，经淬火处理后以提高表面硬度。火处理后以提高表面硬度。第十二节 蜗杆传动五、蜗杆传动受力分析五、蜗杆传动受力分析轮齿受力分析轮齿受力分析第十二节 蜗杆传动图图7-48