10.4直齿圆锥齿轮传动(课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（北京理工大学出版社）

１０.４　直齿圆锥齿轮传动 １０.４.１　圆锥齿轮传动概述 圆锥齿轮用于传递两相交轴间的运动和动力。 两轴交角可以是任意的。 一般常用Σ ＝ ９０°的传动。 如图１０-１１ 所示。 圆锥齿轮的轮齿均匀分布在一个截锥体上。 从大端到小端逐渐收缩。 与圆柱齿轮相对应。 圆锥齿轮有分度圆锥、齿顶圆锥、齿根圆锥和基圆锥。其轮齿有直齿、斜齿和曲齿等形式。 直齿圆锥齿轮的设计、制造和安装都比较简便。 应用较广。 曲齿圆锥齿轮传动平稳。 承载能力高。 常用于高速重载传动。 如汽车、拖拉机的差速器中。 １０.４.２　直齿圆锥齿轮传动的主要参数 为了便于测量和计算。 圆锥齿轮的参数以大端为标准。 即规定大端模数为标准模数。大端压力角α ＝２０°。 齿顶高系数ｈ∗ａ ＝１。 顶隙系数ｃ∗ ＝０.２。 下一页 返回 １０.４　直齿圆锥齿轮传动 一对直齿圆锥齿轮传动。 传动比为 一对标准啮合的直齿圆锥齿轮传动的啮合条件是: 两轮的大端模数和压力角必须分别相等。 返回 上一页 １０.５　齿轮的结构与润滑 １０.５.１　失效形式 常见的轮齿失效形式有以下五种: １.轮齿折断 齿轮工作时。 轮齿根部产生的弯曲应力最大。 而且有应力集中。 故轮齿折断常发生在齿根部分。 轮齿的折断有两种情况: 一种是由于轮齿反复弯曲。 在轮齿根部产生疲劳裂纹。 裂纹不断扩展。 最终发生疲劳折断(图１０-１２)。 另一种是由于短时过载或受到冲击载荷过大而发生的突然折断。 称过载折断。 在齿轮正常使用中。 疲劳折断是轮齿折断的主要形式。 下一页 返回 １０.５　齿轮的结构与润滑 ２.齿面点蚀 齿轮传动时。 轮齿啮合表面在法向力作用下。 任一点所产生的接触应力由零(该点未进入啮合) 增加到最大值(该点啮合时)。 即齿面的接触应力为脉动循环的接触应力。 当这种应力超过材料的接触疲劳极限时。 齿面表层就会产生细小的疲劳裂纹。 裂纹随应力循环次数的增多而逐渐扩展。 使表层金属微粒脱落而形成不规则的凹坑或麻点。 这种现象称疲劳点蚀。 实践表明。 疲劳点蚀一般出现在齿根表面靠近节线处。 如图１０-１３ 所示。 疲劳点蚀是闭式软齿面齿轮(硬度≤３５０ＨＢＳ) 传动的主要失效形式。 下一页 返回 上一页 １０.５　齿轮的结构与润滑 ３.齿面胶合 齿轮传动在低速重载时。 由于齿面间压力大。 不易形成油膜。 在高速重载时。 啮合区的温升使润滑油黏度降低。 导致润滑失效。 从而使两齿面金属直接接触。 因瞬间高温而发生相互粘着现象。 当两齿面继续滑动时。 较软齿面的材料沿滑动方向被撕下形成沟痕。 如图１０-１４ 所示。 这种现象称为胶合。 提高齿面的抗胶合能力。 可适当提高齿面硬度和降低表面粗糙度数值。 对于低速传动应选用黏度较大的润滑油。 对于高速传动采用抗胶合能力强的活性润滑油。 下一页 返回 上一页 １０.５　齿轮的结构与润滑 ３.齿面胶合 齿轮传动在低速重载时。 由于齿面间压力大。 不易形成油膜。 在高速重载时。 啮合区的温升使润滑油黏度降低。 导致润滑失效。 从而使两齿面金属直接接触。 因瞬间高温而发生相互粘着现象。 当两齿面继续滑动时。 较软齿面的材料沿滑动方向被撕下形成沟痕。 如图１０-１４ 所示。 这种现象称为胶合。 提高齿面的抗胶合能力。 可适当提高齿面硬度和降低表面粗糙度数值。 对于低速传动应选用黏度较大的润滑油。 对于高速传动采用抗胶合能力强的活性润滑油。 １０.５.２　齿轮的常用材料 齿轮常用材料有优质碳素钢、合金结构钢、铸钢、铸铁和非金属等。 它们的牌号及力学性能见表１０-４。 下一页 返回 上一页 １０.５　齿轮的结构与润滑 １０.５.３　齿轮的结构 齿轮的结构设计。 一般是在主要参数和几何尺寸确定之后进行。 其结构形式与齿轮直径大小、材料、加工方法和生产批量等因素有关。 设计时常按齿轮的直径大小选择合适的结构形式。 再根据经验公式完成结构设计。 １.齿轮轴 对于直径较小的钢制齿轮。 当齿轮的顶圆直径ｄａ 小于轴孔直径ｄ 的２ 倍。 或圆柱齿轮齿根圆至键槽底部的距离δ≤２.５ｍ (斜齿轮为ｍｎ)、圆锥齿轮的小端齿根圆至键槽底部的距离δ≤１.６ｍ (ｍ 为大端模数) 时。 应将齿轮与轴制成一体。 称为齿轮轴。 如图１０-１５所示。 下一页 返回 上一页 １０.５　齿轮的结构与润滑 ２.实心式齿轮 齿顶圆直径ｄａ≤２００ ｍｍ 的钢制齿轮。 可采用实心式结构。 常用锻造毛坯。 如图１０-１６所示。 ３.腹板式齿轮 当齿顶圆直径ｄａ≤５００ ｍｍ 时。 为了减轻重量和节约材料。 常制成腹板式结构。 齿轮锻造结构如图１０-１７ 所示。 铸造结构如图１０-１８ 所示。 ４.轮辐式齿轮 当齿顶圆直径ｄａ >５００ ｍｍ 时。 因受锻造设备的限制。 往往采用铸造的轮辐式结构。 如图１０-