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2020-10-26
2020-10-20
由于斜齒輪的端面齒廓曲線為漸開線,故其傳動(dòng)時(shí)的嚙合條件與直齒輪的 基本相同。干式恒溫器但由于螺旋角!對(duì)嚙合傳動(dòng)的影響,故一對(duì)斜齒輪傳動(dòng)的正確嚙合 條件應(yīng)為 !!" # !!$ # !! "!" #"!$ #"! # $%& !" # ’!$ 即兩斜齒輪法面模數(shù)與法向壓力角應(yīng)分別相等,且均為標(biāo)準(zhǔn)值,兩斜齒輪的 螺旋角應(yīng)大小相等,對(duì)外嚙合傳動(dòng)的兩輪螺旋角的方向相反(!" # (!$ ),內(nèi)嚙合 傳動(dòng)的兩輪螺旋角的方向相同(!" # )!$ )。 #" 一對(duì)斜齒輪傳動(dòng)的重合度 為便于分析斜齒輪傳動(dòng)的重合度,將端面尺寸相當(dāng)?shù)囊粚?duì)直齒輪與一對(duì)斜 齒輪進(jìn)行比較,如圖 *+,- 所示,上圖為直齒輪傳動(dòng)的嚙合面,下圖為斜齒輪傳動(dòng) 的嚙合面。對(duì)于直齒輪輪齒在 "$ "$ 開始沿整個(gè)齒寬進(jìn)入嚙合,到 "" "" 整齒完 全退出嚙合,故其重合度為:#" # # $./ 。 圖 *+,- 斜齒輪的實(shí)際重合度 對(duì)于斜齒輪輪齒在 "$ "$ 開始逐漸進(jìn)入嚙合,到 "" "" 處僅輪齒的一端開始 退出嚙合,而到整個(gè)齒全部退出嚙合時(shí)還要嚙合一段!#,所以斜齒輪實(shí)際嚙合 區(qū)較直齒輪要多一段!# # %/0!!. ,因而其重合度也要大些,其增量為
#! #! #!# $./ # %/0!!. $/ 123"/ # %/0!!123"/ 123! $!123"/ # %34!! "!! (*+5,) !"# 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) "6, 所以斜齒輪傳動(dòng)的總重合度!" 為!# 與!$ 兩部分之和,即 !" !!# "!$ (#$%%) 式中!$ 與軸向?qū)挾扔嘘P(guān),故稱軸面重合度;!# 稱端面重合度,其值與端面參數(shù)完 全相同的直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的重合度相同,即 !# ! & ’! [ !& ( ()*#)(& + ()*#,( )" !’ ( ()*#)(’ + ()*#,( )] (#$%-) 由以上分析可知,斜齒輪傳動(dòng)的重合度大于直齒輪傳動(dòng)的重合度,斜齒輪傳 動(dòng)時(shí),同時(shí)嚙合的輪齒對(duì)數(shù)多,因此傳動(dòng)平穩(wěn),承載能力也高。 !"#"$ 斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪 由于斜齒圓柱齒輪的法面齒形與端面齒形不同,且斜齒輪的作用力是作用 圖 #$./ 斜齒輪的當(dāng)量齒輪 于輪齒的法面,其強(qiáng)度設(shè)計(jì)、制造等都是 以法面為依據(jù)的,因此需要知道斜齒圓柱 齒輪的法面齒形。一般可以采用近似的 方法用一個(gè)與斜齒輪法面齒形相當(dāng)?shù)闹?齒輪來替代,這個(gè)相當(dāng)
的直齒輪就稱為斜 齒輪的當(dāng)量齒輪,其齒數(shù)稱為斜齒輪的當(dāng) 量齒數(shù)。 圖 #$./ 所示為實(shí)際齒數(shù)為 ! 的斜齒 輪的分度圓柱,過分度圓柱螺旋線上的點(diǎn) ",作此輪齒螺旋線的法面 #— #,將此斜 齒輪的分度圓柱剖開得一橢圓剖面。在 此剖面上 " 點(diǎn)附近的齒形可以近似地視 為該斜齒輪的法面齒形。如果以橢圓上 " 點(diǎn)的曲率半徑%,作為相當(dāng)?shù)闹饼X輪的 分度圓,并設(shè)此相當(dāng)?shù)闹饼X輪的模數(shù)和壓 力角分別等于該斜齒輪的法面模數(shù)和壓力角,則該相當(dāng)?shù)闹饼X輪的齒形就與上 述斜齒輪的法面齒形十分相近。故此相當(dāng)?shù)闹饼X輪即為斜齒輪的當(dāng)量齒輪,其 齒數(shù)即為當(dāng)量齒數(shù) !0 ,顯然 !0 ! ’% $* 。 由圖 #$./ 可知,橢圓上點(diǎn) " 的曲率半徑%為 "0 !%! %’ & ! ’ 123 ( ) $ ’ ’ ! ’ 123’$ ! $* ! ’123.$ (#$%#) 因而得 !0 ! ’% $* ! ’$* ! ’$*123.$ ! ! 123.$ (#$%4) &/% 第!章 齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 由此可得斜齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)為 !!"# $ !%!"#&’()!$ *+&’()! (,-./) !"#"$ 斜齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)缺點(diǎn) 與直齒輪傳動(dòng)比較,斜齒輪傳動(dòng)具有下列主要的優(yōu)缺點(diǎn): (*)嚙合性能好,嚙合傳動(dòng)時(shí),輪齒接觸線是斜線,故為逐漸進(jìn)入嚙合、逐漸 退出嚙合,所以傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小。 (0)重合度大,承載能力高。斜齒輪傳動(dòng)重合度由兩部分組成,并軸向重合 度隨齒寬 " 和螺旋角!增大而增大,故不僅傳動(dòng)平穩(wěn),而且減輕了每對(duì)輪齒承受 的載荷,提高了承載能力。 ())不發(fā)生根切的最少齒數(shù)少,可獲得更為緊湊的結(jié)構(gòu)。 (.)齒面嚙合情況好。
成本與直齒輪相同。 !!"#"! 交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu) 交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)用于傳遞空間既不平行、又不相交即兩交錯(cuò)軸之間的傳 動(dòng)。組成該機(jī)構(gòu)的兩輪與斜齒輪完全相同。 !" 幾何參數(shù)關(guān)系 圖 ,-.2 為一對(duì)互相嚙合的交錯(cuò)軸斜齒輪,其分度圓柱相切于 # 點(diǎn),故 # 點(diǎn) 必在兩輪軸線的公垂線上,該公垂線的長(zhǎng)度即為兩輪傳動(dòng)的中心距 $,其大小 為 圖 ,-.2 交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng) $ $ %* 3 %0 $ &# 0 !* &’(!* 3 !0 &’(! ( ) 0 (,-.4) !"# 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) *41 過 ! 點(diǎn)作兩輪分度圓柱的公切面,兩輪軸線在該切面上的投影間的夾角! 稱為軸交角,其大小為 ! ! ""# $"% " (&’()) 式中"# 和"% 為代數(shù)值,當(dāng)兩輪旋向相同時(shí)用“ * ”,旋向相反時(shí)用“ + ”,當(dāng)! ! ) 時(shí),則"# ! +"% ,即成為斜齒輪機(jī)構(gòu)。組成交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)的兩個(gè)齒輪的幾 何尺寸計(jì)算與斜齒輪完全相同。 !" 正確嚙合條件 因交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)的軸交角!!),兩輪的端面不能相互接觸,它們只能 在法面內(nèi)嚙合,所以其正確嚙合條件為:兩輪的法面模數(shù)和法面壓力角分別相等 均為標(biāo)準(zhǔn)值,即 ",# ! ",% ! ", #,# !#,% !#, (&’(#) 但由于每個(gè)齒輪都有 "- ! ", ./0" ,所以 "-# ./0"# ! "-% ./0"% ,而"# 、"% 不一 定相等,所以兩輪的端面模數(shù)也不一定相等。 #" 傳動(dòng)比和從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向 設(shè)兩輪的齒數(shù)分別為 ## 、#% ,因 # ! $ "- ! $./0" ", ,故交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng) 比為 %#% !$# $% ! #% ## ! $% ./0"% $# ./0"# (&’(%) 從上式可看出,在 %#% 不變的前提下,用改變"# 、"% 的大小就可任意選擇 $# 、 $% 以滿足不同中心距 & 的要求。另外,上式說明交錯(cuò)軸斜齒輪的傳動(dòng)比可由分 度圓直徑及螺旋角兩個(gè)參數(shù)決定。 如圖 &’1#2 所示,當(dāng)主動(dòng)輪 # 轉(zhuǎn)向一定時(shí),從動(dòng)輪 % 轉(zhuǎn)向可利用兩構(gòu)件在重 合點(diǎn)的速度關(guān)系來定,即 ’!% ! ’!# * ’!%!# 式中 ’!%!# 與兩齒廓嚙合點(diǎn) ! 處所作齒廓的切線 (— ( 平行,由 ’!%!# 的方向即可 確定從動(dòng)輪 % 的轉(zhuǎn)向。 在圖 &’1#3 所示的傳動(dòng)中,其結(jié)構(gòu)與圖 &’1#2 所示相同,但兩輪螺旋角的旋 向不同,因此在主動(dòng)輪 # 轉(zhuǎn)向不變的情況下,從動(dòng)輪 % 的轉(zhuǎn)向與圖 &’1#2 相 反。 $" 交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用 (#)易于實(shí)現(xiàn)軸交角! 為任意值的兩軸之間的傳動(dòng),且改變螺旋角的大小 和方向,可改變中心距、傳動(dòng)比和從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向。 #4& 第!章 齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 圖 !"#$ 交錯(cuò)軸斜齒輪從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向的確定 (%)與其他所有用于交錯(cuò)軸的齒輪機(jī)構(gòu)相比,制造容易、成本低。 (&)傳動(dòng)中不僅沿齒高方向有相對(duì)滑動(dòng),而且沿齒的切線方向也有較大的 相對(duì)滑動(dòng),故磨損大、效率低。 (#)兩齒廓為點(diǎn)接觸,接觸應(yīng)力大,故承載能力低。另外傳動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生軸向 力,且隨! 的增大而增大。 基于以上特點(diǎn),交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)不宜用于高速、大功率傳動(dòng),通常只能用 于動(dòng)力較小的輔助傳動(dòng)中。 !"# 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu) 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)是由交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)演化而來的,它也是用來傳遞交錯(cuò)軸 之間的運(yùn)動(dòng),通常取軸交角! ’ ()*。 !"#"$ 蝸桿蝸輪的形成及蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn) $" 蝸桿蝸輪的形成 如圖 !"#% 所示,蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)的正交傳動(dòng),其 蝸桿可認(rèn)為是一個(gè)齒數(shù)少、直徑小、且軸向長(zhǎng)度較長(zhǎng)、螺旋角"$ 很大的斜齒輪, 看上去很像螺桿,故稱為蝸桿;而蝸輪的齒數(shù)很多、直徑大、螺旋角"% 很小,可視 為一個(gè)寬度不大的斜齒輪,稱為蝸輪。這樣的交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)時(shí),其齒廓 間仍應(yīng)為點(diǎn)接觸。為了改善嚙合狀況,把蝸輪的分度圓柱面的母線改成圓弧形 使之將蝸桿部分包。ㄈ鐖D !"#& 所示),并用與蝸桿形狀和參數(shù)相同的滾刀(兩 者的差別僅在于蝸桿滾刀的外徑比標(biāo)準(zhǔn)蝸桿外徑稍大,以便加工出頂隙)范成加 工蝸輪,并用徑向進(jìn)刀,這樣加工出來的蝸桿與蝸輪傳動(dòng)時(shí),其齒廓間為線接觸, 可傳遞較大的動(dòng)力。這樣的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)稱為蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu),它既是一種齒輪傳動(dòng), 又具有螺旋傳動(dòng)的某些特點(diǎn)。 !"# 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu) $(+ 圖 !"#$ 蝸桿蝸輪的形成 圖 !"#% 圓柱蝸桿與蝸輪的嚙合傳動(dòng) !" 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 由蝸桿蝸輪的形成可以看出,蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)具有以下特點(diǎn): (&)齒廓間為線接觸,故承載能力大; ($)傳動(dòng)平穩(wěn),振動(dòng)、沖擊、噪聲小,這是由于蝸桿的輪
齒是連續(xù)不斷的螺旋 齒的緣故; (%)能獲得較大的傳動(dòng)比,故結(jié)構(gòu)緊湊; (#)當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角! 小于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角"’ 時(shí),機(jī)構(gòu)具有自鎖 性; &)( 第!章 齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) (!)嚙合輪齒間有較大的相對(duì)滑動(dòng),易發(fā)熱、磨損快; (")傳動(dòng)效率低,一般傳動(dòng)效率為 #$% & #$’,自鎖時(shí)傳動(dòng)效率為小于 #$!。 !" 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的分類 根據(jù)蝸桿形狀的不同,蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)可分為三大類:圓柱蝸桿機(jī)構(gòu)、環(huán)面蝸 桿機(jī)構(gòu)(圖 "$(())和圓錐蝸桿機(jī)構(gòu)(圖 "$((*)。圓柱蝸桿機(jī)構(gòu)又可分普通圓柱蝸 桿機(jī)構(gòu)和圓弧齒圓柱蝸桿機(jī)構(gòu)(圖 "$(!)兩類。 圖 "$(( 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的類型 圖 "$(! 圓弧齒圓柱蝸桿機(jī)構(gòu) 普通圓柱蝸桿機(jī)構(gòu)用直線刀刃加工,兩側(cè)刀刃夾角一般為 (#+。由于刀具安 裝位置的不同,普通圓柱蝸桿又有阿基米德蝸桿、法向直廓蝸桿和漸開線蝸桿三 種(如圖 "$(" 所示)。 阿基米德蝸桿加工最容易,故應(yīng)用最廣泛。并有左旋、右旋及單頭( !, - ,)、 多頭( !, - . & ()之分。工程中通常多用右旋蝸桿。 !"# 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu) ,// 圖 !"#! 普通圓柱蝸桿的分類 !"#"$ 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的正確嚙合條件 圖 !"#$ 所示為阿基米德蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的嚙合傳動(dòng)情況。過蝸桿軸線并垂 直于蝸輪軸線作一平面,該平面稱為蝸桿傳動(dòng)的中間平面(主平面)。由于蝸輪 加工的特點(diǎn),在中間平面內(nèi),蝸桿蝸輪傳動(dòng)相當(dāng)于齒輪齒條傳動(dòng)。而中間平面對(duì) 蝸桿來說是軸面,對(duì)蝸輪來說是端面。故蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件為:在中間平 面內(nèi)蝸桿蝸輪的模數(shù)和壓力角應(yīng)分別相等,且等于標(biāo)準(zhǔn)值,即