《机械设计基础》教案——第十章 其他齿轮传动.docx

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1、授课题目：第10章其它齿轮传动10.1圆锥齿轮传动授课方式（请打J）理论课J讨论课口实验课口习题课口其他口课时安排2教学大纲要求：了解圆锥齿轮传动的特点和参数；掌握圆锥齿轮传动的基本尺寸计算和强度计算。教学目的、要求：了解圆锥齿轮传动的特点和应用；掌握圆锥齿轮传动的基本尺寸计算和设计计算。教学重点及难点:圆锥齿轮传动的参数和尺寸计算思考题和习题：一、判断题1、2、3、二、选择题2、3、4、5、6三、综合题1、5、6课后总结分析：圆锥齿轮传动的特点和当量齿轮；圆锥齿轮传动的参数；要求掌握圆锥齿轮传动的基本尺寸计算。备注教学内容10.1圆锥齿轮传动10.1.1概述圆锥齿轮传动用来传递两相交轴之间的

2、运动和动力。圆锥齿轮传动分为：直齿圆锥齿轮传动、斜齿圆锥齿轮传动和曲齿圆锥齿轮传动，其中应用最广泛的是两轴交角=J1+J2=90的直齿圆锥齿轮传动。与圆柱齿轮不同，圆锥齿轮的轮齿是沿圆锥面分布的，其轮齿尺寸朝锥顶方向逐渐缩小。圆锥齿轮的运动关系相当于一对节圆锥作纯滚动。与圆柱齿轮相似，圆锥齿轮也有分度圆锥、齿顶圆锥、齿根圆锥、基圆锥。标准安装的圆锥齿轮机构，要求分度圆锥与节圆锥重合。图IO-I所示为一对标准直齿圆锥齿轮，其节圆锥与分度圆锥重合，必、为两轮的分度圆锥角，：为两分度圆锥几何轴线的夹角，4、4为大端节圆直径。当:=伪+&=90。时，其传动比(10-1),=以=%=三=tan2=Cot

3、Bn1d1z1Sin凡10.1.2锥齿轮的齿廓曲线、背锥和当量齿轮如图10-2所示，当发生面A沿基圆锥作纯滚动时，平面上通过锥顶的直线OK将形成一渐开线曲面，即直齿圆锥齿轮的齿廓曲面。渐开线NK上各点与锥顶O的距离均相等，所以该渐开线必在一个以O为球心，OK为半径的球面上。但因球面渐开线无法在平面上展开，给设计和制造造成困难，故常用背锥上的齿廓曲线来代替球面渐开线。将背锥表面展开成一扇形平面，扇形的半径q就是背锥母线的长度，以q为分度圆半径，大端模数为标准模数，大端压力角为20。，按照圆柱齿轮的作图方法画出扇形齿轮的齿形。该齿廓即为圆锥齿轮大端的近似齿廓，扇形齿轮的齿数为圆锥齿轮的实际齿数。将

4、扇形齿轮补足为完整的圆柱齿轮，这个圆柱齿轮称为圆锥齿轮的当量齿轮，当量齿轮的齿数ZV称为当量齿数。由图可见rmzT=vCOSS2cos5因=mzv2,所以ZZV=(10-2)COS因3总是大于零度，故ZvZ,且往往不是整数。综上所述，一对圆锥齿轮的啮合相当于一对当量圆柱齿轮的啮合，因此可把圆柱齿轮的啮合原理运用到圆锥齿轮。当量齿数ZV是选择铳刀刀号、计算齿轮强度、确定不根切的最少齿数的依据。10.1. 3直齿圆锥齿轮基本参数和尺寸计算按GB123691990的规定，直齿圆锥齿轮的基本参数是以其大端为标准。当轴交角=90。时，标准直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算见表IO-Io表10-1标准直齿圆锥齿轮

5、的几何尺寸计算基本参数大端模数m按表10-2,取标准值大端压力角a取标准值a=20o齿数Z按规定选取齿顶高系数/la*取Aa*=l顶隙系数C*取c*=0.2几何尺寸分度圆锥角d邑=arctan,S1=90S2zI分度圆直径dd-mz齿顶高laha-m齿根高hthf-1.2m全齿高hh-2.2m齿顶圆直径dada-d+2mcos齿根圆直径dtdt-d-2Amcos锥距R_rn_/722_4_2222sin12sin齿宽b反夕RR=(0.250.3)R齿顶角aa=arctan%R齿根角if=arctanR名称符号计算方式及说明例IOT一对标准直齿圆锥齿轮传动，已知M=5mm,z1=20,Z2=60

6、,=90o0试求其主要几何尺寸。（计算过程见教材）10.1.4直齿圆锥齿轮的啮合传动一对直齿圆锥齿轮的啮合传动相当于其当量齿轮的啮合传动。一对直齿圆锥齿轮的正确啮合条件是：两轮模数相等、压力角相等且等于标准值、轴交角Z=b+&=90。为保证一对直齿圆锥齿轮能够实现连续传动，其重合度也应大于等于1,其重合度即为当量齿轮传动的重合度，可用当量齿轮的参数按直齿圆柱齿轮重合度计算公式来计算。10.1. 5直齿圆锥齿轮的强度计算1 .直齿圆锥齿轮轮齿上的作用力图10-4直齿圆锥齿轮受力分析齿间的法向作用力用耳表示，尺可分解为三个分力：圆周力月、径向力4和轴向力尺。圆周力月的大小可根据齿轮的平衡条件求得，

7、径向力4和轴向力用可通过图中的几何关系求得，即27FtdmFr=Fttanorsin:(10-3)F=FttanorcosJai-X式中dm小齿轮齿宽中点的分度圆直径，4n=4(10-5R)；圆周力耳和径向力Fr的方向判断与直齿圆柱齿轮相同。轴向力Fa的方向对两个齿轮都是背着锥顶。当两轴夹角=90。时，Frl=-Fa2；Fal=-Fr2；Gl=一22 .直齿圆锥齿轮强度计算直齿圆锥齿轮传动的强度计算与直齿圆柱齿轮传动基本相同。由前述可知，直齿圆锥齿轮传动的强度可近似地按齿宽中部处的当量直齿圆柱齿轮的参数与公式进行计算。(I)齿面接触疲劳强度计算。校核公式=ZeZhr(1-075)2mMPaS设

8、计公式4与J再42mm(120.5R)Uch(2)齿根弯曲强度计算。校核公式4.7KT、/=/%jSacrFMPa-LOO2013。时)车削加工。阿基米德蜗杆的加工和测量比较方便，应用较多。(2)法向直廓蜗杆。这种蜗杆的端面齿廓为延伸渐开线，法向齿廓为直线。这种蜗杆也是用直线刀刃的单刀或双刀在车床上车削加工，但磨削比较困难。(3)渐开线蜗杆。这种蜗杆的端面齿廓为渐开线，所以它相当于一个少齿数、大螺旋角的渐开线圆柱斜齿轮。渐开线蜗杆可用两把直线刀刃的车刀在车床上车削加工。刀刃顶面应与基圆柱相切，其中一把刀具高于蜗杆轴线，另一把刀具则低于蜗杆轴线。刀具的齿形角应等于蜗杆的基圆柱螺旋角。这种蜗杆可以在专用机床上磨削。(4)锥面包络圆柱蜗杆。这是一种非线性螺旋曲面蜗杆。它不能在车床上加工，只能在铳床上铳制并在磨床上磨削。加工时，除工件作螺旋运动外，刀具同时绕其自身的轴线作回转运动。此时，铳刀回转曲面的包络面即为蜗杆的螺旋齿面。这种蜗杆便于磨削，蜗杆的精度较高，应用日渐广泛。根据蜗杆螺纹的旋向，可分为右旋蜗杆和左旋蜗杆两种。由于阿基米德蜗杆容易加工制造，应用最广，本章主要讨论这种蜗杆传动。