伞齿轮参数及详解
伞齿轮(锥齿轮)用于相交轴间的传动,其主要参数包括以下几类: 基本尺寸参数 模数(m) 定义:模数是决定齿轮尺寸的一个基本参数,它等于齿距(p)与圆周率(π)的比值,即 m = p π m = \frac{p}{\pi}m=πp。
在标准齿轮中,模数已经标准化,有一系列规定的数值,如1、1.25、1.5、2等。
作用:模数越大,轮齿越大,齿轮所能承受的载荷也就越大。
它直接影响齿轮的大小和强度,是设计和制造齿轮时的重要依据。
例如,在重载传动的机械中,通常会选用模数较大的伞齿轮。
齿数(z) 定义:齿轮上的轮齿数量。
作用:齿数决定了齿轮的转速比和传动比。
两个相互啮合的伞齿轮,它们的传动比 i = z 2 z 1 i=\frac{z_2}{z_1}i=z1z2(z 1 z_1z1 是主动轮齿数,z 2 z_2z2 是从动轮齿数)。
不同的齿数组合可以实现不同的转速变换要求,以满足各种机械系统的工作需求。
分度圆直径(d) 定义:在齿轮计算中,作为基准的一个圆,对于标准齿轮,分度圆上的齿厚等于齿槽宽。
分度圆直径 d = m z d = mzd=mz。
作用:分度圆是齿轮设计和制造的重要基准,许多齿轮的其他尺寸参数都是基于分度圆来确定的。
它反映了齿轮的大小尺寸,并且在齿轮啮合时,两个齿轮的分度圆相切。
齿形与角度参数 压力角(α) 定义:在分度圆齿廓上的点K在齿轮转动时,它的运动方向(分度圆的切线方向)和正压力方向(渐开线的法线方向)所夹的锐角,称为分度圆压力角,标准值一般为20°。
作用:压力角影响齿轮的齿形形状和受力情况。
较小的压力角,齿顶较尖,齿根较瘦,重合度较大,传动平稳,但承载能力较低;较大的压力角,齿顶较宽,齿根较厚,承载能力较高,但重合度较小,传动平稳性稍差。
一般机械中常用的压力角为20°,它在保证一定承载能力的同时,能较好地兼顾传动平稳性。
齿面锥角(δ) 定义:圆锥齿轮的轴线与分度圆锥母线之间的夹角。
作用:齿面锥角决定了伞齿轮的形状,不同的齿面锥角适用于不同的相交轴夹角传动需求。
例如,两轴垂直相交(90°)的传动中,一对直齿锥齿轮的齿面锥角之和等于90°,根据传动比不同,各自的齿面锥角也不同。
顶锥角(δa)和根锥角(δf) 定义:顶锥角是圆锥齿轮的轴线与齿顶圆锥母线之间的夹角;根锥角是圆锥齿轮的轴线与齿根圆锥母线之间的夹角。
顶锥角 δ a = δ + θ a δ_a = δ + θ_aδa=δ+θa,根锥角 δ f = δ − θ f δ_f = δ - θ_fδf=δ−θf,其中 θ a θ_aθa 是齿顶高角,θ f θ_fθf 是齿根高角。
作用:顶锥角和根锥角确定了齿轮齿顶和齿根的形状和位置,对于保证齿轮的正确啮合、避免干涉以及确定齿轮的结构尺寸非常重要。
在设计和制造伞齿轮时,需要精确计算和控制顶锥角和根锥角,以确保齿轮的正常工作。
精度与公差参数 精度等级 定义:根据齿轮各项加工误差的允许范围,将齿轮精度划分为不同等级,如GB/T 10095 - 2008标准中规定的精度等级从0级到12级,0级精度最高,12级精度最低。
作用:精度等级直接影响齿轮传动的平稳性、噪声、振动以及使用寿命等性能。
高精度等级的齿轮适用于对传动精度要求高、转速快、载荷大的场合,如航空发动机、精密机床等;低精度等级的齿轮则用于一些对传动精度要求不高、载荷较小的普通机械中。
齿厚偏差 定义:实际齿厚与设计齿厚的差值。
齿厚偏差有上偏差(Esns)和下偏差(Esni),用于控制齿厚的尺寸精度。
作用:合理的齿厚偏差可以保证齿轮副的侧隙要求。
侧隙过大,会导致传动时产生冲击、振动和噪声;侧隙过小,可能会因齿轮受热膨胀等原因造成卡死现象。
通过控制齿厚偏差,可以确保齿轮在不同工况下都能正常工作。