圓柱齒輪傳動(dòng)
圓柱齒輪傳動(dòng)是用于傳遞平行軸間動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種齒輪傳動(dòng)。按輪齒與齒輪軸線的相對(duì)關(guān)系，圓柱齒輪傳動(dòng)可分為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)和人字齒圓柱齒輪傳動(dòng)3種。
用于傳遞平行軸間動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種齒輪傳動(dòng)。圓柱齒輪傳動(dòng)的傳遞功率和速度適用范圍大，功率可從小于千分之一瓦到10萬(wàn)千瓦，速度可從極低到 300米/秒。這種傳動(dòng)工作可靠，壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)效率高(可達(dá)0.99以上)，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)簡(jiǎn)單。但加工某些精度很高的齒輪，需要使用專用的或高精度的機(jī)床和刀具，因而制造工藝復(fù)雜，成本高;而低精度齒輪則常發(fā)生噪聲和振動(dòng)，無(wú)過(guò)載保護(hù)作用。
類型 按輪齒與齒輪軸線的相對(duì)關(guān)系，圓柱齒輪傳動(dòng)可分為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)和人字齒圓柱齒輪傳動(dòng)3種。按嚙合形式可分為:外嚙合齒輪傳動(dòng)，由兩個(gè)相嚙合的外齒輪組成，兩輪轉(zhuǎn)向相反;內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)，由一個(gè)內(nèi)齒輪和一個(gè)外齒輪組成，兩輪轉(zhuǎn)向相同;齒輪齒條嚙合傳動(dòng)，由一個(gè)外齒輪和齒條組成，可將齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)辇X條的直線運(yùn)動(dòng)，而且外齒輪的節(jié)圓圓周速度等于齒條的移動(dòng)速度。
齒廓形成 如圖1所示，平面S沿半徑為rb的基圓柱作純滾動(dòng)時(shí),其上與基圓柱母線NN平行的某一條直線KK的軌跡所形成的漸開(kāi)線曲面即漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的齒面。若直線KK與母線NN成一角度βb，則所形成的軌跡為一漸開(kāi)線螺旋面，即漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪的齒面，βb為基圓柱上的螺旋角。 嚙合特點(diǎn) 由齒廓曲面形成過(guò)程可知，漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪嚙合時(shí)，齒廓曲面的接觸線是與軸線平行的直線，在嚙合過(guò)程中整個(gè)齒寬同時(shí)進(jìn)入和退出嚙合，輪齒上所受的力也是突然加上或卸掉，故傳動(dòng)平穩(wěn)性差，沖擊和噪聲大。漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪嚙合時(shí)，齒面的接觸線是逐漸由短變長(zhǎng)，以后又逐漸由長(zhǎng)變短，直至脫離嚙合,輪齒上所受的力也是逐漸由小到大，再由大到小,同時(shí)嚙合的輪齒對(duì)數(shù)多，故傳動(dòng)較平穩(wěn),沖擊和噪聲小,適用于高速和重載傳動(dòng)。但斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生軸向分力FX(圖2),它由軸和軸承承擔(dān)。為減小傳動(dòng)時(shí)的軸向分力FX，螺旋角不宜過(guò)大，一般取分度圓柱上的螺旋角β=8°~15°。人字齒圓柱齒輪的一部分齒寬為右螺旋齒，另一部分為左螺旋齒。根據(jù)制造方法不同，左、右螺旋齒中間有帶退刀槽和不帶退刀槽的兩種結(jié)構(gòu)。前者可在普通滾齒機(jī)上加工，后者需用專用設(shè)備加工。人字齒輪除具有斜齒輪的長(zhǎng)處外，由于其兩部分輪齒的左、右螺旋角大小相等，方向相反，可使軸向力FX互相抵消;但是制造稍困難些。人字齒圓柱齒輪傳動(dòng)常用于傳遞大功率、大轉(zhuǎn)矩的重型機(jī)械中，其螺旋角可比斜齒輪大些:β=15°~45°,常用30°左右。
一對(duì)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的正確嚙合條件是:兩齒輪分度圓上的壓力角相等，α1=α2=α;模數(shù)相等，m1=m2=m。斜齒輪除這兩個(gè)條件外，還應(yīng)滿足:外嚙合時(shí)兩齒輪分度圓柱上的螺旋角大小相等，方向相反，β1=-β2;內(nèi)嚙合時(shí)，螺旋角大小相等，方向相同，β1=β2。
主要參數(shù)和幾何尺寸 齒輪的幾何尺寸計(jì)算有模數(shù)制和徑節(jié)制兩種方法，中國(guó)使用模數(shù)制。
漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)有:模數(shù)m、壓力角α、齒數(shù)Z、齒頂高系數(shù)h奮和徑向間隙系數(shù)c*。這 5個(gè)參數(shù)除齒數(shù)Z外，均制訂有標(biāo)準(zhǔn)。模數(shù)m=p/π，p為周節(jié)，齒輪的徑向尺寸都做成模數(shù)的倍數(shù)，故模數(shù)是計(jì)算齒輪尺寸的較主要參數(shù)。壓力角α通常指齒輪分度圓上的壓力角，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定α=20°,也允許使用25°壓力角。其他國(guó)家也有采用14.5°、15°和22.5°等壓力角。齒輪的齒高取為模數(shù)的倍數(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)齒輪中取齒頂高h(yuǎn)a=h奮m,齒根高h(yuǎn)f=ha+c=h奮m+cm。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定正常齒h奮=1,短齒h奮=0.8;c為徑向間隙,c=cm,其作用是為了避免一齒輪的齒頂與另一齒輪的齒底相碰和用以儲(chǔ)存潤(rùn)滑油。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定正常齒c=0.25，短齒c=0.3。
漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與直齒圓柱齒輪基本相同，但斜齒圓柱齒輪加工時(shí)，是沿齒向進(jìn)刀，故法面參數(shù)取為標(biāo)準(zhǔn)值。端面參數(shù)與法面參數(shù)的關(guān)系相應(yīng)為腳標(biāo)t、n相應(yīng)表示端面和法面的參數(shù)。斜齒輪的齒數(shù)Z與法面齒形的當(dāng)量齒數(shù)Zn的關(guān)系為Zn=Z/cos3β。
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