齿轮学基础知识
齿轮学基础知识

齒輪學基礎知識一.齒輪之功用a.能夠傳達動力.b.能通過先選配齒數組合,獲得任意正確的速度比.c.能通過增減齒輪組合數,改變各軸之間的相互位置關係.二.齿轮的种类齿轮有许多种类,根据轴向和位置关系可大致分为3类:①平行轴②交叉轴类③偏移轴。
①平行轴类(正齿轮)齿向与轴平行的齿轮,最为常用。
(斜齿轮)齿向沿螺旋线回转。
正齿轮是1个齿或2个齿反复地啮合,而斜齿轮的啮合率则上升,为2或3个齿。
因此斜齿轮噪音低而强度大。
齿向分左旋和右旋两种。
同为左旋或同为右旋都不能啮合。
使用时应使左旋和右旋啮合。
(齿条)(齿条)一般圆形齿轮的齿形是一种称为渐开线的曲线,而这种齿条则是一条直线,且呈锯齿状。
啮合对象是斜齿轮时则称作斜齿条。
(斜齿条)(内齿轮)是一种轮齿向内且位于圆筒内部的齿轮。
多与结构复杂、被称为行星齿轮的齿轮配套使用。
(人字齿轮)由齿向不同的上下两部分构成的一种齿轮。
斜齿轮啮合时所产生的力会使两个齿轮发生轴向错位,但人字齿轮则没有错位现象。
②交叉轴类(伞齿轮)正齿轮为圆柱状,而伞齿轮则是名副其实的伞状(圆锥状)。
常用于塑料玩具汽车来改变转轴方向。
(螺旋伞齿轮)是伞齿轮的斜齿版。
与斜齿轮相同,噪音低和强度大是其特点。
③偏移轴类(蜗轮蜗杆)想要极度降低转速时使用。
正齿轮的轮齿会发出撞击声,而蜗轮则不会发出这种声音。
三. 精度等级執行規範JIS:日本国家工业齿轮规范JGMA:日本齿轮工会规范AGMA:美国齿轮工会规范DIN:德国齿轮工会规范四.正齒輪各部位之名稱及定義:1.模數(M):表示公制齒輪上齒的大小.2.齒數(Z):一個齒輪齒的數量.3.壓力角(a):指一對嚙合齒輪間之壓力線與節圓在節點之公切線所夾之角度.常用壓力角有14.5°; 20°; 22.5°4.節圓:為節線在圓周上的軌跡,即互相嚙合的兩齒間假想互為滾動之圓.為齒輪設計與制造上的主要數據.5.基圓:與壓力角線相切之圓,即產生漸開線齒廓之圓.6.齒冠圓:為通過齒輪頂部之圓.7.齒根圓:為通過齒輪根部之圓.8.齒冠:又稱齒頂高,為齒冠圓與節圓半徑之差.9.齒根:又稱齒底高,為節圓與齒根圓半徑之差.10.齒深:即全齒高,齒冠與齒齒根之和.五.正齒輪之計算:1.標準正齒輪2.轉位正齒輪3.齒條與正齒輪六.齒輪設計要求:1.模數標準值之使用:見附頁,首先考慮第一糸列.2.塑膠齒輪常用的材質是POM料, .機械性質良好,高強度、高剛性、耐疲勞限,俗有”塑鋼(plastic steel)”之稱.但其在成型時主要的缺點是縮水率較大(0.15%~0.35%),故齒輪設計時均勻的料位是影響其精度的一個重要因素:一般料位厚度在1.0—1.5mm之間,且偷料要兩邊均勻,在結構要求允許的情況下兩邊偷料.3.孔兩端倒角及磨擦環設計:4.齒輪重點部位尺寸一般公差定義:孔徑一般控制在+0.05/+0.01mm,功能長度控制在+0/-0.10mm.齒外徑的管控與模數、齒數及齒輪的精度有關,一般模數在0.3(包括0.3以下)為+0/-0.10,其他的可根據齒數及精度控制在+0/-0.20mm.5.齒輪的定位情況:如果配合五金軸心則一般利用介子扣在軸心上定位或齒輪上做一倒鉤扣住軸心定位;如果是配合塑膠軸心則一般是塑膠軸心上做一倒鉤定位.6.兩齒輪咬合中心距公差定義:一般為+0.1/+0mm或+0.05/-0.05mm.7.解決噪音問題:噪音一般會產生在轉速較快的咬合齒輪之間.其主要的原因為齒輪的精度差、齒面上有異物、或兩齒輪拉得太遠(中心距不當),還有一個能減小噪音的辦法就是齒輪使用比較軟一點型號的pom材料,比如SU-25、NW-02……等,但其強度、剛性稍差,需依功能來定.8.齒輪設計之強度:正齿轮设计基于刘易斯公式的疲劳强度设计刘易斯公式的基本思路是假设一个齿尖承受所有法向负荷这样一种最严重的情况,并据此来考虑齿根处所产生的最大弯曲应力。
关于齿轮基本知识

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齿轮材料要求
• 齿轮材料要满足齿轮表面层有足够的硬度和耐磨性,对于承受交变载 荷和冲击载荷的齿轮,基体要有足够的抗弯强度和韧性,要有良好的 工艺性,即要易于切削加工和热处理性能好
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齿轮参数解释
• 模数:表示齿轮的大小,单位为毫米,啮合两齿轮的模数须相等模数 大,齿距、齿厚、齿高、也随之增大,因而齿轮的承载能力越大。
• 由于这五个因素的英文名称的第一个字母是M和E,所以常简称为 5M1E。6要素只要有一个发生改变就必须重新计算。
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齿轮齿形加工原理
• 圆柱齿轮加工机床主要有滚齿机,插齿机,剃齿机,衍齿机和磨齿机 等。加工原理主要分为成形法(仿形法)和展成法,目前展成法应用 最为广泛。齿轮加工的关键是齿面的加工。目前,齿面加工的主要方 法是刀具切削加工和砂轮磨削加工。前者因为加工效率高,加工精度 较高因而是目前广泛采用的齿面加工方法。后者主要用于齿面精加工, 效率一般较低,按照加工原理也可分为成形法和展成法两大类
• 分度圆:在齿顶圆和齿根圆之间,规定一定直径为d的圆,作为计算 齿轮各部分尺寸的基准,并把这个圆称为分度圆。其直径和半径分别 用d和r表示,值只和模数和齿数的乘积有关,模数为端面模数。与变 位系数无关。
• 齿隙:一对齿轮啮合时,齿面间的间隙。(公法线长度最好走下限)
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齿轮精度等级
• 齿轮分为13个等级,用数字0~12由底到高的顺序排列,0级为最 高,12级最低。
齿轮基础必学知识点

齿轮基础必学知识点
以下是齿轮基础必学的知识点:
1. 齿轮的定义:齿轮是一种用于传递转动的机械元件,它由一组齿数相等、剖面相同的齿排列在轮轴上。
2. 齿轮的作用:齿轮主要用于传递转矩和旋转速度,通过齿轮传动可以改变输入轴和输出轴的转速和转矩。
3. 齿轮的分类:齿轮可以根据齿轮的齿数和齿形来分类,常见的分类包括直齿轮、斜齿轮、蜗杆齿轮等。
4. 齿轮的主要参数:齿轮的主要参数包括模数、齿数、齿宽、压力角等。
这些参数对齿轮的传动效果和强度有重要影响。
5. 齿轮的传动比:齿轮传动比是指输入轴和输出轴的转速比,可以通过齿轮的齿数比来计算。
6. 齿轮的啮合问题:齿轮的啮合是指两个齿轮齿面相互接触和传递转动的过程,啮合过程中需要考虑啮合角和啮合系数等问题。
7. 齿轮的设计原则:齿轮的设计需要考虑传动效率、噪音、强度等因素,通常需要满足一定的设计原则和标准。
8. 齿轮的制造工艺:齿轮的制造工艺包括锻造、车削、滚齿等,不同的工艺对齿轮的精度和强度有不同的要求。
9. 齿轮的润滑和维护:齿轮在运动过程中需要适当的润滑和维护,以
保持正常运转和延长使用寿命。
10. 齿轮的应用:齿轮广泛应用于机械传动领域,如汽车、工程机械、船舶等,也用于其他领域如机械工具、钟表等。
齿轮的全部知识点

齿轮的全部知识点一、齿轮的概念和作用齿轮是机械传动中常用的一种零件,其主要作用是将动力传递给其他零件或改变传动方向和传动比例。
齿轮是由齿轮齿与齿轮轴组成的。
二、齿轮的分类根据齿轮的形状和用途,齿轮可以分为直齿轮、斜齿轮、锥齿轮、蜗杆齿轮等多种类型。
1.直齿轮:齿轮齿与轴线平行,是最常见的齿轮类型。
直齿轮具有传递动力平稳、效率高等优点,广泛应用于各种机械传动中。
2.斜齿轮:齿轮齿与轴线倾斜,常用于变速箱、差速器等传动装置中,可实现转速和转矩的变化。
3.锥齿轮:齿轮齿与轴线相交于一点,主要用于轴线方向变换,如正交传动。
4.蜗杆齿轮:由蜗杆和蜗轮组成,主要用于传递大扭矩和减速的场合,常用于起重机、输送机等设备中。
三、齿轮的结构和参数齿轮的结构包括齿面、齿根、齿顶等部分,并具有一系列参数来描述其几何形状和传动特性。
1.齿数:齿数是齿轮上齿的数量,决定了齿轮的传动比例。
2.模数:模数是齿轮齿距与齿数的比值,是描述齿轮尺寸的重要参数。
3.压力角:齿轮齿与轴线间的夹角,影响齿轮的传动效率和载荷能力。
4.齿宽:齿轮齿的宽度,决定了齿轮的承载能力。
四、齿轮的工作原理齿轮传动是通过齿轮齿的啮合来实现动力传递的。
齿轮齿的啮合产生了转矩和转速的变化,使得齿轮能够实现不同的传动需求。
五、齿轮的应用领域齿轮广泛应用于各种机械装置中,如汽车、船舶、飞机、工业生产线等。
齿轮传动具有传递效率高、传动精度高等特点,被广泛应用于各个行业。
六、齿轮的设计与制造齿轮的设计与制造涉及到齿轮传动的计算、选型、绘图、加工等环节。
通过对齿轮的设计与制造,可以满足不同传动需求和工作环境的要求。
七、齿轮的维护保养齿轮在使用过程中需要进行定期的维护保养,包括齿轮的润滑、检查齿轮磨损情况、更换磨损严重的齿轮等。
合理的维护保养可以延长齿轮的使用寿命和保证传动效果。
八、齿轮的故障和排除齿轮在使用过程中可能会出现故障,如齿面磨损、齿轮断裂等。
针对不同的故障情况,可以采取不同的排除方法,如修复磨损齿面、更换断裂齿轮等。
齿轮知识点图解总结

齿轮知识点图解总结一、齿轮的种类齿轮根据不同的分类标准可以分为多种类型,常见的齿轮包括直齿轮、斜齿轮、蜗杆齿轮、锥齿轮等。
下面通过图解的方式一一介绍各种齿轮的特点和应用领域。
1. 直齿轮直齿轮是最常见的一种齿轮,齿轮的齿直立于齿轮轴线,传动时齿轮之间是平行传动。
直齿轮的特点是传动效率高、噪音小、结构简单,适用于大部分机械传动系统。
2. 斜齿轮斜齿轮的齿轮齿呈斜面,传动时齿轮之间是斜交传动。
斜齿轮的特点是传动平稳、噪音小、传动力矩大,适用于需要高精度传动的场合。
3. 蜗杆齿轮蜗杆齿轮是由蜗杆和蜗轮组成的一种齿轮,蜗杆一般是螺旋状的,蜗轮是蜗杆的齿轮。
蜗杆齿轮的特点是传动比大、传动效率低,适用于需要大传动比的场合,如减速箱。
4. 锥齿轮锥齿轮是齿轮的齿面呈锥面的一种齿轮,传动时齿轮之间是交叉传动。
锥齿轮的特点是传动平稳、传动力矩大,适用于需要变速和转向的场合。
二、齿轮的工作原理齿轮的工作原理主要是依靠齿轮之间的啮合传递动力和运动。
当两个齿轮啮合时,齿轮的齿会相互嵌合,由驱动齿轮传递动力给被动齿轮,从而实现转动。
下面通过图解的方式介绍齿轮的工作原理。
1. 齿轮的啮合齿轮的啮合是指齿轮之间的齿相互嵌合,使得齿轮可以传递动力和运动。
啮合是齿轮传动的基础,它决定了齿轮传动的稳定性和精度。
2. 齿轮的传动齿轮的传动是指驱动齿轮传递动力给被动齿轮,从而实现齿轮的转动。
传动过程中,齿轮的齿相互嵌合,使得动力从驱动齿轮传递到被动齿轮,从而实现齿轮的运动。
三、齿轮的设计要点齿轮的设计是齿轮制造中的关键环节,设计的好坏直接影响齿轮的性能和使用寿命。
齿轮的设计要点包括模数、齿数、齿宽、啮合角、齿形等方面。
下面通过图解的方式介绍齿轮的设计要点。
1. 模数模数是齿轮齿数和齿轮齿距的比值,它决定了齿轮的齿形和啮合性能。
模数越大,齿轮的传动能力越大,但重量和成本也会增加。
2. 齿数齿数是指齿轮上的齿的数量,它决定了齿轮的传动比和传动精度。
齿轮基本知识

9,齿顶圆直径dk:( dk=d+2m ) 一般均以外径称齿顶圆。可以通过节圆直径加上2倍模数 算出。
10,齿底圆直径dr:( dk=d-2.5m ) 一般均以根圆外径称齿底圆。
b,转位直齿轮:
转位分正转位和负转位,不管转位是正还是负,节圆直径d
齒輪基本知識
一,齿轮的基本知识:
齿轮可以用来传递动力,改变转动方向、速度及 改变运动方式.
齿轮分为: 圆柱齿轮(用于两平行轴传动) 圆锥齿轮(用于两相交轴传动) 涡轮蜗杆(用于两垂直交叉轴传动)
二,齿轮基本参数
a,标准直齿轮:
1,齿数Z: 圆周上所加工之齿的总数。
2,模数m: 是指相邻两轮齿同侧齿廓间的 齿距t与圆周率π的比值(m=t/π) 以毫米为单位。
全齿误差Fi: 在回转一周中,其中心距离最大至最小之变化值;
单齿误差fi: 在回转一周中,各齿间变化最大之值;
五,齿轮测量:
1,图面齿轮参数识别(附件圖面講解); 2,直齿与螺旋齿齿数为奇数时外径测量需要用三点测定;
六,斜齿(螺旋齿)
斜齿轮基本资料下回课程会重点讲述,目前先让大家不 看图纸的情况下,如何区分斜齿是左旋还是右旋,详见 下面图片
图示一
图示二
上图示一:齿的倾斜方向向左-------左旋; 上图示二:齿的倾斜方向向右-------右旋;
是不变的。
1,转位系数:x
(当转位系数是正数时为正转位,
转齿顶高:hk= m+xm
4,齿底高:hf=1.25m-xm
5, 齿顶圆直径:
dk=d+2hk==mz+2m+2xm
6,齿底圆直径:
齿轮的基本知识1226

基圆,半径为rb 。
第一章 齿轮的基本概念
1.2.2 压力角与展开角
渐开线AK所对的基
圆上的角度θk就是该渐 开线的展开角。
渐开线上任意一点 的受力方向线和运动方 向线之间的夹角,叫做 改点的压力角。
展开 角θk
展开角的大小决定 渐开线的长度。渐开线 上各点的压力角大小不 等。
发生线 压力角
αk
基圆
向面上,端面内进行测量。
1.法向模数mn:设计用的标准值。 mn
pn
2.端面压力角αt:tan t
tan n(为螺旋角) cos
3.当量齿数zn:齿轮的法向截面为椭圆。
zn
z cos3
称为斜齿轮的当量齿数
第一章 齿轮的基本概念
1.5.5 斜齿轮的的旋向 1.可以用左右手定则判断 2.直观判断:面对齿轮,顺着齿轮轴线看,外齿轮:
第一章 齿轮的基本概念
图 b
第一章 齿轮的基本概念
2.齿距与齿厚 相邻两齿同侧齿面在分度圆上的弧长叫齿距,用p
表示。 齿轮一个轮齿同侧齿廓间在分度圆上的叫分度圆齿
厚,以s表示。齿槽宽以e表示。(如图a) 则齿距: p=s+e
第一章 齿轮的基本概念
3.齿顶高、齿根高、齿高 分度圆至齿顶的径向距
离称为齿顶高,用ha表示。 ha*表示齿顶高的一个参数。
1.5.1 导程和螺旋角
在斜齿轮中,螺旋线绕圆柱体转一周沿轴线方向 上升的距离叫导程,用代号pz来表示。
展开螺旋线与圆柱体轴线的夹角叫螺旋角,用β 来表示。
第一章 齿轮的基本概念
1.5.2 斜齿轮啮合特点 1.轮齿表面为螺旋面。 2.轮齿表面的接触线为直线并位于基圆柱切平面内,
且与基圆母线倾斜一基圆螺旋角。斜齿轮接触线是斜线, 在啮合过程中接触线逐渐变长,又逐渐从长变短,受力也 从小变大,然后再由大变小。
齿轮基础知识

参数,其中 m、a、ha*、c* 均为标准值。
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二、渐开线齿轮
4、渐开线齿轮的啮合原理
1)渐开线齿廓啮合的基本定律: 根据渐开线的特性,一对渐开线齿廓不论何 处啮合,两齿轮的传动比恒定不变。
即:i12 =ω1/ω2 =O2P/O1P=r2/r1
ha ha*m
hf ha* c* m
齿顶高系数,国标规定,正常齿制 ha* 1 ,短齿制 ha* 0.8 ;
顶隙系数,国标规定,正常齿制 c* 0.25,短齿制 c* 0.3。
——短齿制齿轮主要用于汽车、坦克、拖拉机、电力机车等。 (4)齿数:z 最小齿数: Zmin = 2h*a / sin2α ,避免跟切现象。
英制齿轮型号 欧美等国主要采用的英制齿轮(径节齿轮),是指每一英寸分度圆直径
上的齿数,该值越大齿越小。径节 DP=z/D (z —齿数,D—分度圆直径,英 寸),以径节DP单位为 (1/in)。它与公制的换算关系为 m=25.4/DP。
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一、齿轮概述
5、齿轮的优缺点
1)优点: – 效率高,是机械传动最高的一种,效率 可达99% – 结构紧凑 – 工作可靠,使用寿命长 – 传动比恒定
精度标注示例:
8-8-7-FL
ⅠⅡⅢ
若3项精度相同,则记为: 8-FL
齿厚下偏差代号 齿厚上偏差代号
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三、齿轮精度与测量
2、常见机械中齿轮精度
机械名称 汽轮机 金属切削机床 轻型汽车 载重汽车 拖拉机
精度等级 3~6 3~8 5~8 7~9 6~8
机械名称 通用减震器 锻压机床
起重机 矿山卷扬机 农业机械
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齒輪學基礎知識
一.齒輪之功用
a.能夠傳達動力.
b.能通過先選配齒數組合,獲得任意正確的速度比.
c.能通過增減齒輪組合數,改變各軸之間的相互位置關係.
二.齿轮的种类
齿轮有许多种类,根据轴向和位置关系可大致分为3类:①平行轴②交叉轴类③偏移轴。
①平行轴类
(正齿轮)
齿向与轴平行的齿轮,最为常用。
(斜齿轮)
齿向沿螺旋线回转。
正齿轮是1个齿或2个齿反复地啮合,而
斜齿轮的啮合率则上升,为2或3个齿。
因此斜齿轮噪音低而强度大。
齿向分左旋和右旋两种。
同为左旋或同为
右旋都不能啮合。
使用时应使左旋和右旋
啮合。
(齿条)
一般圆形齿轮的齿形是一种称为渐开线
的曲线,而这种齿条则是一条直线,且呈
锯齿状。
啮合对象是斜齿轮时则称作斜齿
条。
(齿条)
(斜齿条)
(内齿轮)
是一种轮齿向内且位于圆筒内部的齿
轮。
多与结构复杂、被称为行星齿轮的齿轮配套使用。
(人字齿轮)
由齿向不同的上下两部分构成的一种齿轮。
斜齿轮啮合时所产生的力会使两个齿轮
发生轴向错位,但人字齿轮则没有错位现象。
②交叉轴类
(伞齿轮)
正齿轮为圆柱状,而伞齿轮则是名副其实的伞状(圆锥状)。
常用于塑料玩具汽车来改变转轴方向。
(螺旋伞齿轮)
是伞齿轮的斜齿版。
与斜齿轮相同,噪音低和强度大是其特点。
③偏移轴类
(蜗轮蜗杆)
想要极度降低转速时使用。
正齿轮的轮齿会
发出撞击声,而蜗轮则不会发出这种声音。
三. 精度等级執行規範
JIS:日本国家工业齿轮规范
JGMA:日本齿轮工会规范
AGMA:美国齿轮工会规范
DIN:德国齿轮工会规范
四.正齒輪各部位之名稱及定義:
1.模數(M):表示公制齒輪上齒的大小.
2.齒數(Z):一個齒輪齒的數量.
3.壓力角(a):指一對嚙合齒輪間之壓力線與節圓在節點之公切線所夾之角度.常用
壓力角有14.5°; 20°; 22.5°
4.節圓:為節線在圓周上的軌跡,即互相嚙合的兩齒間假想互為滾動之圓.為
齒輪設計與制造上的主要數據.
5.基圓:與壓力角線相切之圓,即產生漸開線齒廓之圓.
6.齒冠圓:為通過齒輪頂部之圓.
7.齒根圓:為通過齒輪根部之圓.
8.齒冠:又稱齒頂高,為齒冠圓與節圓半徑之差.
9.齒根:又稱齒底高,為節圓與齒根圓半徑之差.
10.齒深:即全齒高,齒冠與齒齒根之和.
五.正齒輪之計算:
1.標準正齒輪
2.轉位正齒輪
3.齒條與正齒輪
六.齒輪設計要求:
1.模數標準值之使用:見附頁,首先考慮第一糸列.
2.塑膠齒輪常用的材質是POM料, .機械性質良好,高強度、高剛性、耐疲勞限,俗有”塑鋼(plastic steel)”之稱.但其在成型時主要的缺點是縮水率較大(0.15%~
0.35%),故齒輪設計時均勻的料位是影響其精度的一個重要因素:一般料位厚度在
1.0—1.5mm之間,且偷料要兩邊均勻,在結構要求允許的情況下兩邊偷料.
3.孔兩端倒角及磨擦環設計:
4.齒輪重點部位尺寸一般公差定義:孔徑一般控制在+0.05/+0.01mm,功能長度控制在
+0/-0.10mm.齒外徑的管控與模數、齒數及齒輪的精度有關,一般模數在0.3(包括0.3以下)為+0/-0.10,其他的可根據齒數及精度控制在+0/-0.20mm.
5.齒輪的定位情況:如果配合五金軸心則一般利用介子扣在軸心上定位或齒輪上做一倒鉤扣住軸心定位;如果是配合塑膠軸心則一般是塑膠軸心上做一倒鉤定位.
6.兩齒輪咬合中心距公差定義:一般為+0.1/+0mm或+0.05/-0.05mm.
7.解決噪音問題:噪音一般會產生在轉速較快的咬合齒輪之間.其主要的原因為齒輪的精度差、齒面上有異物、或兩齒輪拉得太遠(中心距不當),還有一個能減小噪音的辦法就是齒輪使用比較軟一點型號的pom材料,比如SU-25、NW-02……等,但其強度、剛性稍差,需依功能來定.
8.齒輪設計之強度:
正齿轮设计
基于刘易斯公式的疲劳强度设计
刘易斯公式的基本思路是假设一个齿尖承受所有法向负荷这样一种最严重
的情况,并据此来考虑齿根处所产生的最大弯曲应力。
但齿形系数一般使用节
点附近的值。
啮合率
虽说刘易斯公式是在假定所有的法向负荷都施加在一个齿尖上的基
础上来加速齿根强度的,但实际上啮合的轮齿不止一个。
压力角为
20°的标准齿正齿轮的啮合率在1和2之间,如齿数为20和30的齿
轮啮合率约为1.6。
换言之,在1对齿开始啮合的瞬间,另一对齿
已在前1个法向节距处啮合,因此在随后的0.6个法向节距内有2
对齿啮合,而在此后的0.4个法向节距内只有1对齿啮合。
因此,
考虑到把在齿尖承受所有法向负荷时所得出的值y用作齿形系数会
大大超过安全侧,于是本文采用节距附近承受负荷时的值y′。
啮合率越大则越有利于轮齿强度,因此对于传动齿轮来说,应重点
考虑增大其啮合率。
此外,如果压力角变小,则啮合率增大,例如标准齿正齿轮的
啮合率有时会增大到2以上,仅从啮合率来讲,这一点更可取。
用
压力角为20°的标准工具切割器进行正变位成型加工的齿轮的压力
角会变得大于20°,因此从啮合率的角度来说是不利的。
(1) 轮齿承受的切向负荷、传递扭矩
根据刘易斯公式,正齿轮的轮齿上所承受的切向负荷P和传递扭矩
T分别用(1)、(2)式来表示。
其中
P :轮齿上的切向负荷(N)
T :扭矩(N·m)
:弯曲应力(MPa)
σb
b :齿宽(mm)
m :模数(mm)
d :节圆直径(mm)
y′
:节点附近的齿形系数
“模数m基准”(参见表1-1)Z :齿数
(2) 最大容许弯曲应力
Duracon TM齿轮的容许弯曲应力会因各种运行条件以及轮齿的大小(模数)而变化。
图1-1中给出了从标准条件下的试验中得出的、与各种模数相对应的最大容许弯曲应力。
如果运行条件与之不同,则可根据(3)式来修正。
其中
σbf:给定运转条件下的最大容许弯曲应力(MPa)
σb′:从图1-1求出的标准条件下的Duracon TM M90的最大容许弯曲应力(MPa)
C s:使用状况系数(表1-2)
K v:速度修正系数(图1-2)
K T:温度系数
工作温度高时必须修正温度。
由于轮齿的弯曲强度与静态
弯曲强度间存在良好的相关性,因此可用弯曲强度~温度
的关系来修正。
例如,当温度是80℃时,用图1-3可得
出
K L:润滑系数
无润滑时K L=0.8
用润滑脂初始润滑时K L=1
K M:对象材质系数
Duracon TM对金属时
K M=1
Duracon TM对Duracon TM时
K M=0.8
Duracon TM如果是Duracon与金属的组合,必须注意金
属侧的表面平滑度——表面粗糙则磨损增大。
此外,
如果能够将金属侧齿尖倒角/取圆,则可减少树脂侧的
磨损。
K G:材料强度修正系数(表1-3)
也就是要对用(3)式求出的容许弯曲应力σbf和用(1)式或(2)式求出的发生应力σb进行比较:
σb>σbf则不可σb�Qσbf
则OK
图1-1给出了Duracon TM齿轮中经常使用的模数0.8~2.0的范围。
即使模数低于0.8,使用模数为0.8时的容许弯曲应力会更加安全,因此不会出现问题。
此外,图1-1所示的曲线考虑到偏差因素,因此画得比实验平均值低25%左右。
基于赫兹面压的磨损强度设计
油润滑后,Duracon TM齿轮基本上不存在磨损问题,但对于尚未润滑的齿轮,轮齿在折断前就磨损得快不能使用了,因此应根据面压来设计。
根据面压强度来设计时,可根据用(4)式算出的赫兹面压Sc和图1-4的容许面压来判断轮齿可否使用。
但当这两者没有太大差异时,则需要进一步详细研究,此时请与本公司商谈。
其中
P :轮齿上的切向负荷(N)
b :齿宽(mm)
d1:小齿轮的节圆直径(mm)
i :齿数比=Z2/z1
E :假定是Duracon M90-金属情况下的弹性模量。
换言之,即使是
Duracon的组合,也要用E1=205000MPa和E2=2580MPa来计算。
α:压力角
上式中的下标1和2分别表示小齿轮和齿轮。
图1-4所示的是根据从下述条件得出的实测值并将偏差因素考虑在内
而确定的容许面压值。
(a)齿轮材质:Duracon TM对金属时
(b)模数:m=2mm
(c)温度:常温
(d)润滑:无润滑
此外,钢齿轮的齿面经过了研磨。
如果不研磨(齿面的最大粗糙度为
5μm),则应比图1-4的最大容许面压小4~9MPa。
上面讲述了Duracon TM正齿轮的强度设计,至于其他
Duracon TM齿轮,则可以使用下一项的计算公式来设计。
但如果难以判断计算值可否使用,则需要进一步详细研究,此时也请与本公司商谈。