6.3.3 标准直齿圆锥齿轮传动简介
1)圆锥齿轮传动概述
圆锥齿轮用于两相交轴间的传动(见图6.10),轴交角Σ 可以是任意的,但常用Σ=90 °的传动。 圆锥齿轮的轮齿分布在一个截锥体上,轮齿从大端到小端逐渐收缩。 与圆柱齿轮各“圆柱”相应,圆锥齿轮有分度圆锥、齿顶圆锥、齿根圆锥及基圆锥。 它们在大端的锥底圆分别称为锥齿轮的分度圆、齿顶圆、齿根圆及基圆。 与圆柱齿轮一样,一对圆锥齿轮的啮合传动相当于一对节圆作纯滚动。
图6.10 直齿圆锥齿轮
1—大端;2—小端
设一对锥齿轮的分度圆锥角分别为δ1和δ2,当Σ=90°时,由图10.17 可得传动比为
圆锥齿轮有直齿、曲齿等形式,直齿圆锥齿轮的设计、制造和安装均较简便,故应用广。 曲齿圆锥齿轮传动平稳、承载能力强,但设计和制造方法复杂。 这里只介绍轴交角Σ =90°的标准直齿圆锥齿轮传动。
2)标准直齿圆锥齿轮传动的主要参数和几何尺寸计算
为了反映锥齿轮的结构尺寸,便于测量和计算,圆锥齿轮的参数和尺寸均以大端为标准,即规定锥齿轮的大端模数m 为标准值,压力角α=20°,齿顶高系数
=1,顶隙系数c* =0.1。锥齿轮的标准模数系列常用值见表6.3。
表6.3 锥齿轮的标准模数系列常用值(摘自GB 12368—1990)
标准直齿锥齿轮传动的顶隙有两种,分别称为等顶隙收缩齿和不等顶隙收缩齿,如图6.11(a)、(b)所示。 前者两齿轮啮合时,齿顶间隙由大端到小端逐渐减小;后者两齿轮啮合时,齿顶间隙由大端到小端保持不变,都等于大端顶隙0.2m。 显然,等顶隙收缩齿与分度圆锥的锥顶不再重合。 这样,可避免小端齿顶过尖,从而提高小端轮齿的强度,同时小端齿顶隙增大可改善润滑条件。 因此,等顶隙收缩齿现在推荐应用。 标准直内锥齿轮传动的各部分名称及几何尺寸计算见图6.11 及表6.4。(https://www.daowen.com)
图6.11 直齿锥齿轮的几何尺寸
为了便于能齿轮的加工及保证小端轮齿有足够的刚度,锥齿轮的齿宽b 一般不大于0.35R。 取齿宽因数R=b/R,常取ψR =0.25 ～0.3。
表6.4 Σ=90°的标准直齿锥齿轮传动的几何尺寸
一对直齿锥火轮的正确啮合条件是:两维齿轮的大端模数和压力角分别相等,锥距相等。
3)直齿锥齿轮的当量齿轮
当用仿形法加工锥齿轮和对锥齿轮进行强度计算时,必须知道锥齿轮的大端齿形。 锥齿轮大端齿廓所在的圆锥,称为背锥,背锥母线与锥齿轮的分度圆锥母线相垂直,如图6.12 所示。 将锥齿轮大端齿廓随背锥展开得一扇形齿轮,将上述扇形齿轮补充完整,则得一模数和压力角均与锥齿轮大端模数和压力角相同的直齿圆柱齿轮。 显然,这一直齿圆柱齿轮的齿廓形状与锥齿轮的大端齿廓形状相当,称该直齿圆柱齿轮为原锥齿轮的当量齿轮。 由图6.12 可知,当量齿轮的分度圆半径rv =O1C=r/cos δ=mzv/2,故
图6.12 直齿锥齿轮的当量齿轮
zv 称为维齿轮的当量齿数。 若zv =17,则z=17 cos δ, 可知维齿轮不根切的最少齿数少于直齿圆柱齿轮。