齿轮结构设计和校核

直齿锥齿轮传动是以大端参数为标准值的。在强度计算时，则以齿宽中 点处的当量齿轮作为计算的依据。对轴交角 刀=90。的直齿锥齿轮传动，其齿数 比u 、锥距&图＜直齿锥齿轮传动的几何参数 ＞）、分度圆直d i , d 2、平均分度圆直 径d mi, d m2当量齿轮的分度圆直径d vi , d v2之间的关系分别为：

Zj "亠

=■? 现以g 表示当量直齿圆柱齿轮的模数，亦即锥齿轮平均分度圆上轮齿 的模数（简称平均模数），则当量齿数 z v 为

(a)

丘二胆*勇诃娠屁丙pl 2 2 1 _________________ R (b)

V 2 2 _ dm2 _ R - ~ = ~R - 令? R =b/R,称为锥齿轮传动的齿宽系数，通常取 ? R =0.25-0.35,最常用的值为 ~c = ? R =1/3

由右图可

找出当量

直齿圆柱

齿轮得分

度圆半径

r v 与平均

分度圆直

径d m 的关

系式为

AjIL

2cos8 --(e)

直齿锥齿轮传动的几何参数

(0

显然，为使锥齿轮不至发生根切，应使当量齿数不小于直齿圆柱齿轮

的根切齿数。另外，由式(d)极易得出平均模数mm和大端模数m的关系为

111^=111(1-0.5^)------------------------------------ (h)

、直齿圆锥齿轮的背锥及当量齿数

为了便于设计和加工，需要用平面曲线来近似球面曲线，如下图

OAB为分度圆锥，和为轮齿在球面上的齿顶高和齿根高，过点A作直线AO丄AO与圆锥齿轮轴线交于点O,设想以OO为轴线，OA为母线作一圆锥OAB,称为直齿圆锥齿轮的背锥。由图可见A、B附近背锥面与球面非常接近。因此，可以用背锥上的齿形近似地代替直齿圆锥齿轮大端球面上的齿形。从而实现了平面近似球面。

将背锥展成扇形齿轮，它的参数

等于圆锥齿轮大端的参数，齿数就是圆锥齿轮的实际齿数。将扇形齿轮补足，则齿数增加为。这个补足后的直齿圆柱齿轮称为当量齿轮，齿数称

为当量齿数。其中

当量齿数的用途：

1.仿形法加工直齿圆锥齿轮时，选择

铣刀的。

2.计算圆锥齿轮的齿根弯曲疲劳强度

时查取齿形系数。

标准直齿圆锥齿轮不发生根切的最少齿数与当

量齿轮不发生根切的最少齿数的关系：

、直齿圆锥齿轮的几何尺寸

标准直齿圆锥齿轮机构的几何尺寸计算公式

称号代计算公式

小齿轮大齿轮

分度圆锥

角

b

齿顶

咼

J

齿根

咼

J

分度圆直

径

b

齿顶圆

直径

齿

三、直齿圆锥齿轮传动的受力分析和强度计算

1、受力分析

在齿宽中点节线处的法向平面，法向力可分解为三个分力：圆周力、径向力和轴向力。

(1)力的大小

⑵力的方向

圆周力：主动轮上的与转向相反，从动轮上的与转向相同;

径向力：分别指向各自轮心；

轴向力：分别由各轮的小端指向大端。

(3)力的对应关系

2、计算载荷

式中：按表查取;

；；=1° 三、齿面接触疲劳强度条件齿面接触疲劳强度按齿宽中点处的当量

直齿圆柱齿轮进行计算。因直齿圆锥齿轮一般制造精度较低，可忽略重合

度的影响，并取有效齿宽，将当量齿轮的有关参量代入直齿圆柱齿轮的强

度计算公式，得(MPa)

把代入上式，得到直齿锥齿轮的接触强度计算的

校核式：

(MPa)

计算式：(mm) 式中：、、与直齿圆柱齿轮相同。

四、轮齿弯曲疲劳强度条件与接触疲劳强度的计算相同，忽略重合度系数，按齿宽中点的当量直齿圆柱齿轮进行计算，将当量齿轮的参数代入，得：

(MPa) 再将、、等代入上式，得锥齿轮的齿根弯曲疲劳强度条件

校核式：

(MPa)

设计式：

(mm)

1、、按当量齿数分别查图；

2、与直齿圆柱齿轮的相同；

3、采用弯曲强度的设计式时，用大的值代入；、按当量齿数分别查图；