十张图外加四段文字读懂斜齿圆柱齿轮传动的特性!

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一.斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成及啮合特点


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直齿轮:直线KK的轨迹-形成直齿轮的齿廓曲面

啮合特点:沿齿宽同时进入或退出啮合。突然加载或卸载,运动平稳性差,冲击、振动和噪音大。

斜齿轮:斜直线KK的轨迹-形成斜齿轮的齿廓曲面→螺旋线渐开面。

啮合特点:接触线长度的变化:短→长→短,同时啮合轮齿对数多,重合度大,加载、卸载过程逐渐进行→传动平稳、冲击、振动和噪音较小,适宜高速、重载传动。

齿面接触线始终与K-K线平行并且位于两基圆的公切面内。


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斜齿轮端面齿廓曲线为标准渐开线,相当于直齿圆柱齿轮传动,满足定传动比要求。

βb-基圆柱上的螺旋角,两轮齿螺旋角方向相反。


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二.斜齿圆柱齿轮传动的几何参数和尺寸计算


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两个螺旋角:基圆柱螺旋角βb,分度圆柱螺旋角β(基本参数)

斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮的根本区别在螺旋角β>0,由此导致各截面上参数的不同。β的取值:8-12°

术语:

端面―与轴线垂直的平面

法面―与轮齿垂直的平面


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Pt ―端面齿距,Pn ―法面齿距

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重要慨念:

1.斜齿圆柱齿轮在端面上具有标准渐开线,故齿轮基本尺寸计算在端面上进行(d、df、da、db、a)。

d、df、da、db的计算与直齿圆柱齿轮相同。

中心距:

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由上式知,在不改变模数和齿数的条件下,改变分度圆螺旋角,可实现中心距的调整。

一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件

mn1=mn2 , an1 = an1


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外啮合:β1=-β2 内啮合:β1=β2

三.斜齿圆柱齿轮的当量齿数和最少齿数

当量齿轮和当量齿数

当量齿数的提出:

1)铣刀加工时的选刀齿数;

2)强度计算需知道法向齿形。

椭圆长半轴:

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椭圆短半轴:

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曲率半径:

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四.斜齿圆柱齿轮轮齿的受力分析


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轮齿的受力方向:根据齿轮转向及工作齿侧,可由切向力Ft对齿轮回转中心的力矩与作用在该齿轮上的力矩T构成平衡的关系确定。

法向力Fn,分解为相互垂直三个方向的分力,求解步骤:

切向力Ft

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径向力Fr

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轴向力Fa

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总作用力Fn

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由于斜齿圆柱齿轮存在轴向力Fa,故不能采用较大的螺旋角。其支承的设计比直齿圆柱齿轮复杂,需采用角接触轴承(如圆锥滚子轴承),以承受轴向载荷(轴承成对使用)。

采用两螺旋角反向人字形齿轮可抵消轴向力(P184),但加工制造困难。


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