直齿锥齿轮计算课件

锥齿轮传动的强度计算2
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Fr1 F ' cos 1 Fa1 F ' sin 1 Fn
Ft 2T1 cos d m1 cos
轴向力Fa的方向总是由锥齿轮的小端指向大端
锥齿轮传动受力图
3 齿根弯曲疲劳强度计算
直齿锥齿轮的弯曲疲劳强度可近似地按齿宽中点处的当量圆柱齿轮进行计
z zv cos
4 齿面接触疲劳强度计算
同样以平均齿宽处的当量齿轮进行计算，综合曲率应为：
1 1 1


v1

v2
很显然，当两齿轮平均齿宽处两当量齿轮在节点上的啮 合曲率半径为：
从而可得到：
若将上式（综合曲率表达式）及uv u 1 等式代入赫兹公式，并令接触线长度L=b，得到：
da ＜ 2 D3 160mm
实心式圆柱齿轮 实心式圆锥齿轮 但航空齿轮为减轻重量，da ＜ 时，有时也设计为 2 D3 160mm 腹板式结构。
⑶腹板式结构
的齿轮可采用腹板式结构 2 D3 500mm 160～200＜ da ＜
腹板式锥齿轮
⑷轮辐式结构
此种结构一般用于 da 400～1000mm 的大尺寸齿轮，常用铸造方法制作 毛坯，故将其设计为轮辐式结构。 H1
d m2 u2 1 d v2 d 2 1 0.5R cos 2 u
δ1
⑤当量齿轮的模数mv (mm)
m v mm d m1 d1 1 0.5R m 1 0.5R z1 z1
δ2
⑥当量齿轮齿数zv1、zv2
d v1 z1 z v1 mm cos 1
d m1 d1 (1 0.5 R ) d m 2 d 2 (1 0.5 R )
δ1 δ2
④当量齿轮分度圆直径dv1、dv2
d m1 / 2 d m1 cos 1 d v1 / 2 d v1
d m1 u2 1 d v1 d1 1 0.5R cos 1 u
δ1 δ2
d1 / 2 cos 2 u2 1 R
u
Z2 d2 ctg1 tg 2 Z1 d1
③齿宽中点处即平均分度圆 的直径为dm1、dm2
dm1 R 0.5b b 1 0.5 1 0.5R d1 R R
若引入齿宽系数ΦR=b/R， 其取值为0.25～0.35，最常 用值为1/3
常见齿轮结构形式
⑴ 齿轮轴 ⑵ 实心式结构 ⑶ 腹板式结构 ⑷ 轮辐式结构
常见齿轮结构形式
⑴齿轮轴
直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直径与轴径 接近时，可以将齿轮与轴做成一体，称为齿轮轴
圆柱齿轮轴
圆锥齿轮轴
圆柱齿轮轴 圆柱齿轮e<2mt
圆锥齿轮轴
圆锥齿轮轴
e＜ 1.6m
（对锥齿轮指小端）
⑵实心式结构
算。采用直齿圆柱齿轮强度计算公式，并代入当量齿轮的相应参数:
mm m 1 0.5R
校核式： 其中，载荷为 并引入各参数的关系得到： 设计式：
注意：
（1）齿形系数和应力校正系数按当量齿数查取， zv （2）载荷系数K
z cos
K K A K v K K
① 齿间载荷分布系数可取1，Kα=1， ②齿向载荷分布系数可取轴承系数的1.5倍，Kβ=1.5KHβbe KHβbe为轴承系数
潘存云教授研制
十字轮辐用于中载
C
H1
工字轮辐用于重载 椭圆轮辐用于轻载
H1
Ⅰ
技术要求
1.调质处理220～260HBS； 2.未注圆角R3； 3.未注倒角2×45°。
Ⅰ
技术要求
1.调质处理217～255HBS； 2.未注圆角R1.5； 3.未注倒角2×45°； 4.两端中心孔 B3.15/10 GB145-85。
d v2 z2 z v2 mm cos 2
⑦当量齿轮齿数比uv
z v2 uv u2 z v1
δ1 δ2
2 轮齿受力分析
Fn F t F r F a
圆周力
Ft1 2T1 d m1 2T2 dm2 Ft 2
方向：主动轮：与n1反向 从动轮：与n2同向
Ⅰ
技术要求
1.调质处理220～260HBS； 2.未注圆角R3； 3.未注倒角2×45°。
Ⅰ
技术要求
1.调质处理220～260HBS； 2.未注圆角R3； 3.未注倒角1.5×45°。
Ⅰ
技术要求
1.调质处理217～255HBS； 2.未注圆角R1.5； 3.未注倒角2×45°； 4.两端中心孔 B3.15/10 GB145-85。
径向力
Fr1 Ft1 tg cos1 Fa 2
方向: 指向轮心
轴向力
Fa1 Ft1 tg sin 1 Fr 2
方向: 指向大端
各分力计算公式：
2T1 Ft d m1 F ' Ft tan 2T1 tan d m1 2T1 tan cos 1 Fa 2 d m1 2T1 tan sin 1 Fr 2 d m1
1 设计参数
直齿锥齿轮传动是以大端参数为标准值，强度计算时，是 以锥齿轮齿宽中点处的当量齿轮作为计算时的依据。
轴交角∑，齿数比u，齿 数z1、z2，锥距R，分 度圆锥角δ1、 δ2，分度 圆直径d1、d2，齿宽中点 处即平均分度圆的直径为 dm1、dm2，当量齿轮 齿数zv1、zv2，当量齿轮 的分度圆直径dv1、dv2，
2
=u2、 cos 1
u
若α=20°，则得到：
校核式 设计式
§10-10 齿轮的结构设计
通过强度计算确定出了齿轮的齿数z、模数m、齿宽B、螺 旋角、分度圆直径d 等主要尺寸。
齿轮的结构设计主要是确定轮缘，轮辐，轮毂等结构形式 及尺寸大小。 在综合考虑齿轮几何尺寸，毛坯，材料，加工方法，使用 要求及经济性等各方面因素的基础上，按齿轮的直径大小，选 定合适的结构形式，再根据推荐的经验数据进行结构尺寸计算。
δ1 δ2
①锥距R
d1 (d 2 / d1 ) 2 1 d1 2 d1 d 2 R u 1 2 2 2 2
2
2
②分度圆锥角δ1、 δ2
tg1 d1 1 d2 u tg 2 d2 u d1
cos1
d2 / 2 u R u2 1