20°压力角直齿渐开线花键几何尺寸的计算

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当一对内啮合齿轮用作一对花键传递动力时,内、外
花键齿数应相等,即花键齿数 z=z1=z2;此外根据法国花键 标准内、外花键变位系数应相等,即花键变位系数 x=x1= x2,这样根据上面的公式就可得到 20°压力角渐开线花键 几何尺寸计算公式:
外花键:d1=mz
(1)
da1=mz+2(h*a +x)m
第三级太阳轮 第二级行星架
第三级行星轮
图1
行星架 太阳轮 行星轮
图2
2 渐开线花键几何尺寸计算公式的推导
由文献[2]知,一对内啮合齿轮,其齿轮几何尺寸计
算公式如下:
外齿轮:d1=mz1 da1=mz1+2(h*a +x1) df1=mz1-2(h*a +c*-x1)
内齿轮:d2=mz2 da2=mz2-2(h*a -x2) df2=mz2+2(h*a +c*+x2)
如图 2 所示为某 NGW 减速机局部剖视图,该减速 机为三级行星传动。图中行星架为第二级行星架,行星
da1=mz+2(1+x)m df1=mz-2(1.25-x)m
(7) 齿轮为第三级行星轮,太阳轮为第三级太阳轮,其上部 (8) 外花键与行星架内花键联接,其下部与行星轮啮合。起
da2=mz-2(1-x)m
的小径基本尺寸,mm。
对于 20°压力角渐开线花键,其外花键大径为 da1,其
内花键小径为 da2,根据式(12),其工作齿高为:
hZ=
da1-da2 2
=2
h* a
m
式中:hZ-20°压力角渐开线花键键齿工作高度,mm。
由式(11)可得出,20°压力角渐开线花键的挤压强度为:
σPZ=
2T ψ×z×hZ×l×dm
机械工程师 2011 年第 10 期 147
解决方案
SOLUTION 工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造
算公式中,可以认为 m、z 在设计中已经确定;关于 c*,因 线花键连接强度与法国花键连接强度等同,即
为有标准齿、短齿和混合齿,为统一起见,c* 可以取为标
σPZ=σPF,2h*a m=0.9m,h*a =0.45
148 机械工程师 2011 年第 10 期
解决方案
工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造 SOLUTION
客专圆端型实体混凝土桥墩模型拼点组对流水槽模新工艺
王娜, 欧亦盛 (中铁一局集团建工机械有限公司,西安 710600)
摘 要:近年来铁路客运专线施工中常用到“圆端型实体混凝土桥墩”,此种桥墩形式在横桥向墩身相对双平侧面中部从
(2)
df1=mz-2(h*a +c*-x)m
(3)
内花键:d2=mz
(4)
da2=mz-2(h*a -x)m
(5)
df2=mz+2(h*a +源自文库*+x)m
(6)
由文献[1]知,法国花键键齿支承面的高度为 0.9m,
即键齿工作高度 hF=0.9m,单位为 mm。 3 渐开线花键几何尺寸各参数的确定
在式(1)~式(6)的 20°压力角渐开线花键几何尺寸计
(9)
df2=mz+2(1.25+x)m
(10)
标准齿的 20°压力角渐开线花键实际上是一种内、外
联接作用的外花键与作为太阳轮的齿轮设计成一体,两 者的齿形是在一次滚齿中加工出来的。太阳轮下部齿轮 齿顶圆直径大于上部外花键齿顶圆直径,形成一个台
齿轮齿数相等的内啮合齿轮。
阶,且行星架的内花键齿根圆直径必须小于太阳轮的齿
有介绍的问题,文中通过内啮合齿轮几何尺寸计算公式,推导出 20°压力角直齿渐开线花键几何尺寸计算公式,通过
与法国花键比较,并根据两种花键联接强度等同的原则,确定公式中的有关参数。
关键词:20°压力角;花键;几何尺寸;计算
中图分类号:TH131.4
文献标识码:A
文章编号:1002-2333(2011)10-0147-03
N·mm;l-齿的工作(配合)长度,mm;dm-平均圆直径,mm,
对于渐开线花键 dm 为分度圆直径,即 dm=mz;h-键齿工作
高度,mm;ψ-各齿间载荷不均匀系数,一般取 ψ=0.7~0.8。
根据文献[4]知工作齿高计算公式为:
h= Dee-Dii 2
(12)
式中:Dee、Dii-分别为外花键的大径基本尺寸、内花键
3.2 短 齿
轮 的 齿 顶 圆 直 径 ,行 星 架 以 此 台 阶 作 轴 向 定 位 ,否 则 行
在此根据 20°压力角渐开线花键连接强度应等同于 星架无法轴向定位。在这里,行星架内花键为 3.2 节所述
法国花键连接强度的原则来确定
h* a
。(花键)连接的可能
的短齿,其齿顶圆直径 da2 可按式(15)计算,齿根圆直径
已知条件如下:m=2.25,z=17,x=0。代入式(1)、(7)、 (8)、(4)、(9)、(10)得:
外花键:d1=38.25mm,da1=42.75mm,df1=32.62mm 内花键:d2=38.25mm,da1=33.75mm,df1=43.88mm (2)短齿。式(1)、(13)、(14)、(4)、(15)、(16)为本花 键的几何尺寸的计算公式。本花键外花键、内花键都必须 用专用插齿刀、改制插齿刀或线切割加工,本花键无应用 实例。计算举例: 已知条件如下:m=3,z=21,x=0.43。代入式(1)、(13)、 (14)、(4)、(15)、(16)得: 外花键:d1=63mm,da1=68.28mm,df1=61.38mm 内花键:d2=63mm,da1=62.88mm,df1=69.78mm (3)混合齿。式(1)、(13)、(8)、(4)、(15)、(16)为本花 键的几何尺寸的计算公式,它们是由上述两种花键的计 算公式推导出来的,图 2 所示花键为应用实例,一年多的 实践证明这些计算公式实用可靠,具有一定的参考价值。 本花键外花键可以用标准滚刀加工,内花键必须用专用
解决方案
工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造 SOLUTION
20°压力角直齿渐开线花键几何尺寸的计算
刘小龙, 曾秋华, 邵德和 (江西特种电机股份有限公司机械分公司,江西 宜春 336000)
摘 要:针对某些 NGW 行星齿轮减速机使用 20°压力角直齿渐开线花键,国家标准中无此种花键,有关文献中又没
客专圆端型实体混凝土桥墩构造形状如图 1,该样式 在近年客专铁路施工中应用普及,如图墩帽高度2950mm, 顶、底部截面均为长圆型,顶部尺寸 3000mm×7800mm, 底部尺寸 2000mm×6000mm,直壁墩身,高度 L 根据施工 要求定,浇注用钢制模型常规按每层 1.5m 高度分节,横 桥向墩身相对双平侧面中部从上至下均有一直径为 200mm 的敞口圆顺形凹柱壁(即流水槽),浇注后的混凝 土构筑物表面要求光洁、圆滑、美观。因此各层模型整体
R1500
7800
4800 1500
1引言 国家标准中有 30°、37.5°、45°压力角渐开线花键,即
GB/T3478.1-1995 直齿渐开线花键。法国标准花键 NF E22-141 为 20°压力角直齿渐开线花键 (以下简称法国 花键),它在塔机的回转减速机、变幅减速机和高速化起 升 减 速 机 中 有 着 广 泛 的 应 用 ,但 法 国 花 键 是 短 齿 ,模 数 数量少,仅有 10 种模数,其中主系列 7 种,即 0.50、1.0、 1.25、1.667、2.5、5.0、10.0,次系列 3 种,即 0.75、3.75、7.5 , [1] 且有的模数(如 1.667)在国家标准模数系列中没有。在 某些 NGW 行星齿轮减速机中,为了减小减速机的轴向 尺寸,与上一级行星架内花键相啮合的外花键与下一级 太 阳 轮 常 常 设 计 成 一 体 ,有 的 两 者 几 何 尺 寸 和 齿 轮(花 键)参数完全相同,如图 1;有的两者除齿顶圆直径不同 外其它几何尺寸和齿轮(花键)参数相同,如图 2。太阳 轮的齿轮压力角为 20°,采用国家标准模数系列中的模 数,并且全部为直齿,因此,这里的花键既不能采用 GB/ T3478.1-1995 直齿渐开线花键,也不能采用法国花键, 而只能采用压力角为 20°、模数为国家标准模数系列的 直齿渐开线花键 (以下简称 20°压力角渐开线花键),但 这种花键在齿轮和花键的有关文献中没有介绍,国家标 准中无这种花键。本文将首先通过内啮合齿轮几何尺寸 计算公式推导出 20°压力角渐开线花键几何尺寸计算公 式,然后分标准齿(齿顶高系数等于 1,如图 1)、短齿(齿 顶高系数小于 1)和混合齿(外花键为特殊标准齿,内花 键为短齿,如图 2)3 种情况来讨论 20°压力角渐开线花 键几何尺寸计算公式中的有关参数,最后针对这 3 种情 况给出 3 个实例。
知数
h* a
,下面分
3
种情况来讨论
h* a

da2=mz-2(0.45-x)m df2=mz+2(0.70+x)m
(15) (16)
3.1 标准齿
3.3 混合齿
如图 1 所示,外花键与太阳轮的齿轮完全一致,h*a 为标
准齿顶高系数,即
h* a
=ha*0
=1,这样式(2)、(3)、(5)、(6)变为:
耐磨性计算 。 [3]
键 啮 合 ,也 必 须 按 短 齿 设 计 ,故 齿 顶 圆 直 径 按 短 齿 来 计
花键连接(挤压)强度的计算公式[4]:
算 ,即 按 式(13)计 算 ,该 齿 顶 圆 在 滚 齿 之 前 的 齿 坯 加 工
σP=
2T ψ×z×h×l×dm
(11)
式中:σP-花键连接的计算挤压应力,MPa;T-传递转矩,
失效有:齿面的压溃或磨损,齿根的剪断或弯断等。对于 df2 可按式(16)计算;外花键为特殊的标准齿,它的齿根
实际采用的材料组合和标准尺寸来说,齿面的压溃或磨 圆是标准滚刀滚出来的,故其直径按 3.1 节中的标准齿
损是主要的失效形式。因此,一般只作连接的挤压强度或 来计算,即按式(8)计算,而其齿顶圆为了与短齿的内花
准值 0.25;关于 x,对于标准齿和混合齿,它与太阳轮的变
这样式(2)、(3)、(5)、(6)变为:
位系数一样,在行星齿轮传动尺寸计算中已经确定,对于
da1=mz+2(0.45+x)m
(13)
短齿,可根据内花键、外花键的零件强度要求来确定。这
df1=mz-2(0.70-x)m
(14)
样 20°压力角渐开线花键几何尺寸计算公式中只剩下未
确定花键
h* a
时,以法国花键为参照,要求
20°压力角渐开
阶段就已加工好。 4结论
本文将 20°压力角渐开线花键根据齿的长短分为 3 种:标准齿、短齿和混合齿,其几何尺寸计算公式如下:
(1)标准齿。式(1)、(7)、(8)、(4)、(9)、(10)为本花键 的几何尺寸的计算公式,本花键的优点是直接可以用标 准滚刀、标准插齿刀加工。缺点是由于齿比较深会影响花 键零件的强度。本花键在一些花键联接中有使用,例如:
于墩身平模面板时定位准确,达到互换要求。文中通过认真分析,采用特殊工艺解决了拼点组对流水槽模技术难题。
关键词:客专桥墩;流水槽模;拼点组对;新工艺
中图分类号:U448.3
文献标识码:A
文章编号:1002-2333(2011)10-0149-02
1 工程概况 1.1 客专圆端型实体混凝土桥墩构造形状特点

2T ψ×z×(2h*a m)×l×m×z
式中:σPZ-20°压力角渐开线花键的计算挤压应力,MPa。
由式(11)可得出法国花键的挤压强度为:
σPF=
2T ψ×z×hF×l×dm

2T
ψ×z×0.9m×l×m×z
式中:σPF-20°压力角渐开线花键的计算挤压应力,MPa。
法国花键被齿轮减速机行业接受并被广泛使用。在
式中:d1、d2-外齿轮(花键)、内齿轮(花键)的分度圆直径; da1、da2-外齿轮(花键)、内齿轮(花键)的齿顶圆直径;df1、 df2-外齿轮(花键)、内齿轮(花键)的齿根圆直径;x1、x2-外 齿轮、内齿轮的变位系数;z1、z2-外齿轮、内齿轮的齿数; m、h*a 、c*-齿轮(花键)模数、齿顶高系数、径向顶隙系数。
上至下均有一直径为 200m m 的敞口圆顺形凹柱壁,以便将来放置排水 PVC 管,将线路桥面雨水引流至墩底。浇注此桥
墩用的钢模型在制作时拼点组对“流水槽模”是关键工序,它将直接影响各节墩身模型整体组拼后“,流水槽模”上、下两两
接缝处是否圆顺无错台过渡,而且由于施工需要,各层墩身模型往往需要无序混用,这更要求“流水槽模”在拼点组对焊装
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