第十章 锥齿轮传动

1、机械设计机械设计第十章第十章 锥齿轮传动锥齿轮传动主要内容主要内容第一节第一节 概述概述第二节第二节 直齿锥齿轮受力分析直齿锥齿轮受力分析第三节第三节 直齿锥齿轮传动的强度计算直齿锥齿轮传动的强度计算 第四节第四节 结构设计结构设计第一节第一节 概述概述传递相交轴或交错轴之间的运动和动力传递相交轴或交错轴之间的运动和动力按齿面节线按齿面节线: 直齿、斜齿、圆弧齿、摆线齿；直齿、斜齿、圆弧齿、摆线齿；按两轴线位置按两轴线位置: 正交、斜交、偏置；正交、斜交、偏置；按齿高收缩方式可分为标准收缩、等顶隙收缩按齿高收缩方式可分为标准收缩、等顶隙收缩本章主要介绍两轴正交的标准直齿锥齿轮传动本章主要介绍两

2、轴正交的标准直齿锥齿轮传动的设计，主要几何尺寸的计算公式见表的设计，主要几何尺寸的计算公式见表10-2。大端参数为标准值大端参数为标准值第一节第一节 概述概述常用锥齿轮传动类型常用锥齿轮传动类型 直齿锥齿轮传动直齿锥齿轮传动 弧齿锥齿轮传动弧齿锥齿轮传动 摆线锥齿轮传动摆线锥齿轮传动 准双曲面齿轮传动准双曲面齿轮传动 第二节第二节 直齿锥齿轮受力分析直齿锥齿轮受力分析 模型模型 两齿轮在节点啮合两齿轮在节点啮合 忽略摩擦力忽略摩擦力 将沿齿宽分布的载荷等效变换为集中作用在将沿齿宽分布的载荷等效变换为集中作用在齿宽中点的法向力齿宽中点的法向力第二节第二节 直齿锥齿轮受力分析直齿锥齿轮受力分析 法

3、剖面法剖面主动齿轮受力计算公式：主动齿轮受力计算公式： 1t1m12000TFdr1t11tancosFFa1t11tansinFFt1bncosFF从动齿轮受力计算公式：从动齿轮受力计算公式： 各分力之间的关系：各分力之间的关系： cossintancostan2000t2bn2t2a22t2r2m22t2FFFFFFdTFr1a2a1r2t1t2FFFFFF各个分力方向的确定：各个分力方向的确定： 对于主动齿轮，切向力方向与节点运动方向对于主动齿轮，切向力方向与节点运动方向相反；对于从动齿轮，切向力方向与节点运相反；对于从动齿轮，切向力方向与节点运动方向相同；动方向相同； 径向力方向均由节

4、点垂直指向各自的轴线；径向力方向均由节点垂直指向各自的轴线； 轴向力方向均平行于各自轴线且轴向力方向均平行于各自轴线且由节点背离由节点背离锥顶指向大端锥顶指向大端。第三节第三节 直齿锥齿轮传动的强度计算直齿锥齿轮传动的强度计算 直齿锥齿轮传动强度计算是在直齿锥齿轮传动强度计算是在齿宽中点的当量齿齿宽中点的当量齿轮轮上进行，并且考虑锥齿轮传动的特点进行修正上进行，并且考虑锥齿轮传动的特点进行修正第三节第三节 直齿锥齿轮传动的强度计算直齿锥齿轮传动的强度计算 111cosvzz222cosvzzcos2cosmzrrv第三节第三节 直齿锥齿轮传动的强度计算直齿锥齿轮传动的强度计算 一、计算载荷一、

5、计算载荷考虑各种影响因素后，锥齿轮传动的计算载荷为：考虑各种影响因素后，锥齿轮传动的计算载荷为：1.18bncAvbnFK K K K F根据当量齿根据当量齿轮参数查圆轮参数查圆柱齿轮表图柱齿轮表图考虑锥齿轮的考虑锥齿轮的基准齿形与圆基准齿形与圆柱齿轮的差异柱齿轮的差异对载荷的影响对载荷的影响二、齿面接触疲劳强度二、齿面接触疲劳强度将锥齿轮传动的当量齿轮参数和计算载荷代入圆将锥齿轮传动的当量齿轮参数和计算载荷代入圆柱齿轮强度计算公式柱齿轮强度计算公式 考虑锥齿轮的特点进行修正考虑锥齿轮的特点进行修正第三节第三节 直齿锥齿轮传动的强度计算直齿锥齿轮传动的强度计算 校核公式：校核公式：) 1(18

6、. 1Hm12t1KHEHubduKFZZZZ第三节第三节 直齿锥齿轮传动的强度计算直齿锥齿轮传动的强度计算 锥齿轮系数锥齿轮系数配对齿轮修缘对强度的影响配对齿轮修缘对强度的影响修缘修缘: ZK=0.85无修缘无修缘: ZK=1相关参数根据当量齿轮参数相关参数根据当量齿轮参数,按直齿圆柱齿轮按直齿圆柱齿轮的方法确定的方法确定中点分度圆直径中点分度圆直径2. 设计公式：设计公式：对一般钢制标准锥齿轮传动，可得钢制标准直齿对一般钢制标准锥齿轮传动，可得钢制标准直齿锥齿轮齿面接触疲劳强度简化设计公式：锥齿轮齿面接触疲劳强度简化设计公式：32H2RR12)5 . 01 () 1466uKTuR第三节第

7、三节 直齿锥齿轮传动的强度计算直齿锥齿轮传动的强度计算 1.22.0齿宽系数齿宽系数=b/R锥距锥距三、齿根弯曲疲劳强度三、齿根弯曲疲劳强度将锥齿轮传动的当量齿轮参数和计算载荷代入圆将锥齿轮传动的当量齿轮参数和计算载荷代入圆柱齿轮强度计算公式，可得直齿锥齿轮传动的齿柱齿轮强度计算公式，可得直齿锥齿轮传动的齿根弯曲疲劳强度的校核公式和设计公式。根弯曲疲劳强度的校核公式和设计公式。第三节第三节 直齿锥齿轮传动的强度计算直齿锥齿轮传动的强度计算 校核公式校核公式18. 1FSaFam1 tFYYYbmKF第三节第三节 直齿锥齿轮传动的强度计算直齿锥齿轮传动的强度计算 相关参数根据当量齿轮参数相关参数

8、根据当量齿轮参数,按直齿圆按直齿圆柱齿轮的方法确定柱齿轮的方法确定2. 设计公式：设计公式：对于一般钢制标准直齿圆柱齿轮对于一般钢制标准直齿圆柱齿轮Y1，可得钢，可得钢制标准直齿锥齿轮齿根弯曲疲劳强度简化设计制标准直齿锥齿轮齿根弯曲疲劳强度简化设计公式：公式：32F212RRSaFa11)5 . 01 (8 .16uzYYKTm第三节第三节 直齿锥齿轮传动的强度计算直齿锥齿轮传动的强度计算 1.22.0锥齿轮的结构锥齿轮的结构齿轮轴齿轮轴 (轮体最小厚度轮体最小厚度1.6m )整体式整体式腹板式腹板式组合式组合式 (设计时考虑轴向力方向设计时考虑轴向力方向)第四节第四节 结构设计结构设计 齿顶

9、圆直径齿顶圆直径 500mm时，铸造齿轮时，铸造齿轮第四节第四节 结构设计结构设计 齿轮轴和整体式结构齿轮轴和整体式结构 第四节第四节 结构设计结构设计 腹板式结构腹板式结构 铸造铸造(齿顶圆齿顶圆500mm)锻造锻造(齿顶圆齿顶圆500mm)第四节第四节 结构设计结构设计 组合式结构组合式结构 设计例题设计例题设计某机床用设计某机床用6级精度的直齿锥齿轮传动。级精度的直齿锥齿轮传动。已知：小齿轮传递的额定转矩已知：小齿轮传递的额定转矩T1=114 Nm，n1=1000 r/min，n2=322 r/min. 两齿轮轴交叉成两齿轮轴交叉成90，小 齿 轮 悬 臂 ， 大 齿 轮 两 端 支 撑 ， 齿 面 粗 糙 度小 齿 轮 悬 臂 ， 大 齿 轮 两 端 支 撑 ， 齿 面 粗 糙 度Ra=0