《锥齿轮设计建议gbz+43147-2023》详细解读

《锥齿轮设计建议gb/z43147-2023》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4符号、描述和单位5应用5.1几何参数5.2评价contents目录5.3材料5.4齿轮公差5.5齿轮噪声6制造6.1加工方法及特点总则—齿面铣削法和齿面滚切法6.2轮坯设计与公差6.3装配contents目录6.4轮齿接触斑点7强度7.1准双曲面齿轮偏置距的影响7.2刀盘半径的影响7.3锥齿轮的支承7.4力的方向8效率8.1准双曲面齿轮和锥齿轮的啮合效率contents目录8.2润滑附录NA(资料性)锥齿轮的分类和术语的多种表达方式参考文献011范围直齿锥齿轮包括等顶隙和等距锥齿轮，是本标准主要讨论的对象。斜齿锥齿轮虽不是主要讨论对象，但相关设计原则和公式也适用。曲线齿锥齿轮包括圆弧齿、摆线齿等，本标准提供了一般性的设计指导。1范围022规范性引用文件03GB/T12368锥齿轮模数01GB/T10095.1渐开线圆柱齿轮精度制轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值02GB/T10095.2渐开线圆柱齿轮精度制径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值2规范性引用文件033术语和定义锥齿轮一种用于传递两相交轴间回转运动的齿轮，通常其齿面为圆锥面。模数表示锥齿轮轮齿大小的基本参数，与齿轮的几何尺寸和承载能力密切相关。压力角锥齿轮齿面的倾斜角度，对齿轮的传动性能和强度有重要影响。3术语和定义044符号、描述和单位为确保设计图纸的清晰易懂，本标准规定了一系列统一的符号，用于表示锥齿轮的各种参数和尺寸。对每个符号都给出了详细的描述，包括符号的含义、应用场景以及与其他符号的关联关系，确保设计人员能够准确理解和运用。标准化符号详细描述4符号、描述和单位055应用123按照实际需求，选择适合的锥齿轮类型、模数、齿数等参数，确保传动的稳定性和效率。根据传动比和传递功率选择根据锥齿轮的工作环境和使用要求，选择适当的润滑和冷却方式，以延长锥齿轮的使用寿命。考虑润滑和冷却方式依据锥齿轮的强度和耐磨性要求，选用合适的材料，如合金钢、硬质合金等，以提高其承载能力和耐久性。注重材料的选择5应用065.1几何参数确定齿数范围根据传动比和使用要求，合理选择齿数，确保齿轮传动的平稳性和承载能力。避免根切现象在设计时需注意避免齿数过少导致的根切现象，以保证齿轮的强度和耐用性。考虑修形系数针对高速或重载的锥齿轮传动，需根据具体情况调整齿数，并引入修形系数以降低噪声和提高传动效率。5.1几何参数075.2评价包括齿轮的传动效率、平稳性、噪音等指标，以确保锥齿轮在实际应用中的性能表现。齿轮传动性能评价通过计算齿轮的弯曲强度、接触强度等参数，评估锥齿轮的承载能力和使用寿命。齿轮强度评价按照相关标准对锥齿轮的精度进行评定，包括齿轮的几何尺寸精度、运动精度等，以确保齿轮的互换性和传动稳定性。齿轮精度评价5.2评价085.3材料考虑工艺性能在满足使用性能的前提下，应优先选择具有良好工艺性能的材料，以降低加工难度和成本。兼顾经济性在满足上述两个原则的基础上，应综合考虑材料的价格、来源以及加工费用等因素，选择经济合理的材料。满足使用性能要求根据锥齿轮传动的工作条件，选择具有足够强度和韧性的材料，以确保齿轮的可靠性和耐久性。5.3材料095.4齿轮公差齿轮公差是指齿轮制造过程中，允许的实际尺寸与理想尺寸之间的偏差范围。公差的大小直接影响齿轮的传动精度、平稳性和使用寿命。合理的公差选择是确保齿轮性能达到设计要求的关键。5.4齿轮公差105.5齿轮噪声由于齿轮啮合时的不连续性，会产生冲击和振动，进而产生噪声。齿轮啮合冲击齿轮的制造精度对噪声有很大影响，包括齿形误差、齿距误差等。齿轮制造误差齿轮箱的结构设计不合理，容易引发共振现象，从而放大噪声。齿轮箱结构共振5.5齿轮噪声116制造根据锥齿轮的设计要求和材料特性，制定合理的工艺流程，确保加工质量和效率。工艺流程制定加工设备选择工艺参数优化选用适合的加工设备，如数控机床、滚齿机等，以满足加工精度和效率要求。根据实际加工情况，不断优化工艺参数，如切削速度、进给量等，以提高加工质量和降低成本。0302016制造126.1加工方法及特点总则—齿面铣削法和齿面滚切法加工特点具有较高的加工精度和效率，适用于大批量生产；可加工各种硬度的齿轮材料，具有较好的通用性；但需要专用的铣刀和较高的设备成本。加工原理采用成型铣刀对齿面进行切削，通过铣刀的旋转和工件的进给运动，逐步去除材料形成齿形。适用范围广泛应用于汽车、机床等行业的锥齿轮加工中，特别适用于大模数、少齿数的锥齿轮加工。6.1加工方法及特点总则—齿面铣削法和齿面滚切法136.2轮坯设计与公差根据锥齿轮的传动要求、工作条件及制造工艺等因素，合理选择轮坯的结构形式，如实体式、腹板式或轮辐式等。确定轮坯结构形式依据锥齿轮的工作环境、承载能力及耐磨性要求，选用合适的金属材料，如优质碳素结构钢、合金结构钢等。轮坯材料选择根据锥齿轮的模数、齿数及变位系数等参数，精确计算轮坯的各尺寸，确保轮坯与齿轮的匹配性。设计轮坯尺寸6.2轮坯设计与公差146.3装配6.3装配清洁检查在进行锥齿轮装配前，应对所有零部件进行清洁，并检查是否存在损坏或缺陷。配对标记确保配合的锥齿轮对已经过正确的配对标记，以防装配错误。润滑准备根据工作条件选择合适的润滑剂，并准备足够的润滑剂量以确保装配过程中的润滑效果。156.4轮齿接触斑点形成原因由于锥齿轮的啮合特性，齿面在接触过程中会产生相对滑动，从而形成接触斑点。观测方法通过涂色法或其他检测手段，可以清晰地观测到轮齿接触斑点的形状、位置和大小。定义描述轮齿接触斑点是锥齿轮在啮合过程中，齿面接触区域形成的斑点状痕迹。6.4轮齿接触斑点167强度计算方法齿轮材料、模数、齿宽等参数均会影响弯曲强度的计算结果。影响因素安全性评估通过对比计算得到的弯曲强度与许用弯曲强度，评估锥齿轮的安全性。根据标准提供的公式，计算锥齿轮的弯曲强度，确保齿轮在承受载荷时具有足够的抗弯能力。7强度177.1准双曲面齿轮偏置距的影响定义偏置距是指准双曲面齿轮副中的小齿轮轴线相对于大齿轮轴线在垂直方向上的偏移距离。意义偏置距是准双曲面齿轮设计中的重要参数，对齿轮的啮合性能、承载能力和使用寿命具有显著影响。7.1准双曲面齿轮偏置距的影响187.2刀盘半径的影响03合适的刀盘半径有助于优化齿轮的应力分布，提高承载能力。01刀盘半径增大，齿轮根部厚度增加，有利于提高齿轮的弯曲强度。02刀盘半径过大，可能导致齿轮副的啮合性能下降，需综合考虑。7.2刀盘半径的影响197.3锥齿轮的支承悬臂支承01适用于轻载、小尺寸或要求结构紧凑的场合，通过一侧的轴承支承锥齿轮。双支承02适用于中载到重载的锥齿轮传动，通过两侧的轴承共同支承锥齿轮，提高支承刚度和稳定性。多点支承03适用于大型重载锥齿轮传动，通过多个轴承在多个位置进行支承，分散载荷，减小变形。7.3锥齿轮的支承207.4力的方向锥齿轮传递的轴向力是指沿着齿轮轴线方向的作用力。定义轴向力是锥齿轮传动中的重要参数，对齿轮的强度、稳定性以及轴承的选用都有重要影响。作用根据锥齿轮的几何参数和受力情况，可以通过相应的公式计算得到轴向力的大小。计算7.4力的方向218效率精确计算法根据齿轮副的几何参数、运动学关系和动力学方程，精确计算锥齿轮的传动效率。经验公式法基于大量实验数据和经验总结，采用经验公式快速估算锥齿轮的传动效率。仿真模拟法利用计算机仿真技术，模拟锥齿轮的实际工作状况，进而分析其传动效率。8效率228.1准双曲面齿轮和锥齿轮的啮合效率啮合效率是指齿轮在传递运动和动力时，有用功率与输入功率之比，是评价齿轮传动性能的重要指标。啮合效率的概念齿轮的精度等级越高，其啮合效率一般也越高，因为高精度的齿轮能够减少传动过程中的摩擦和能量损失。啮合效率与齿轮精度的关系啮合效率的高低直接影响齿轮传动的平稳性、可靠性和使用寿命。啮合效率对齿轮传动的影响8.1准双曲面齿轮和锥齿轮的啮合效率238.2润滑03根据锥齿轮的转速、负荷、温度等工况条件，合理选择润滑油牌号。01根据锥齿轮的工作条件选择润滑油种类。02考虑润滑油的粘度、极压性、抗磨性、防腐性、热氧化安定性等性能指标。8.2润滑24附录NA(资料性)锥齿轮的分类和术语的多种表达方式按轴线位置关系分类相交轴锥齿轮、交错轴锥齿轮。按齿线形状分类直齿锥齿轮、斜齿锥齿轮、曲