少齿数齿轮磨齿

基于Proe少齿数Z=2齿轮传动的建模与研究毕业设计

文章来源：不详 作者：佚名

该文章讲述了基于Proe少齿数Z=2齿轮传动的建模与研究毕业设计. the three-dimensional characteristics of gear design, thereby improving the efficiency of the design.

Key words: Coordinate Conversion; Low-number Teeth; Modification coefficient; PRO/E software; Transmission; Simulatio

目

目 录

1前 言 1

1.1 研究意义 1

1.2 少齿数齿轮现状分析 1

1.3 齿轮成形技术的现状 2

1.4 Pro/Engineer2

2 理论分析与研究阶段 4

2.1 理论基础 4

2.2 坐标转换法推导齿轮齿廓线方程 5

2.1.1 齿廓曲线普遍方程式的推导 5

2.2.2 齿轮的渐开线的方程式求解 7

2.2.3 齿轮的过渡曲线的方程式求解 11

2.3 少齿数计算过程 1

1.绪论

1.1课题来源、目的、背景、意义 1.1.1 课题来源

本课题来源于陕西理工学院机械设计及理论教研室的少齿数齿轮设计与传动特性研究课题组。 1.1.2 本课题研究目的

少齿数减速器具有传动比小，结构紧凑，重量轻等特点，但是由于少齿数齿轮面与齿轮面之间存在较大的相对滑动，这样不可避免会加剧轮齿齿面胶合、齿面点蚀、磨损和折断等。少齿数齿轮因其齿数少，螺旋角大，重合度大等特点，使其动态啮合特性成为研究的重点。因此，主要依据给定的参数，完成少齿数齿轮的设计，重点研究基于PRO/E实现少齿数齿轮轴的参数化建模，其次通过ANSYS Workbench对其实现模态求解，得到其多阶固有频率和振型，进行模态分析，为少齿数齿轮设计提供理论依据。 1.1.3 选题背景

图1.1 少齿数大传动比齿轮

图1.2 少齿数齿轮成品图

在目前用于传递动力与运动的机构中，减速器的应用范围相当广泛，几乎在各式机械的传动系统中都离不开它，从交通工具的船舶，汽车，机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工器具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等。在工业应用上，减速器具有变速及增加转矩等功能，因此广泛应用于速度与扭矩的转换设备上。

当前减速器存在着体积大、

齿轮设计计算!

直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算

直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算准则

为了保证在预定寿命内齿轮不发生点蚀失效，应进行齿面接触疲劳强度计算.

直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算准则是：

齿面接触应力 H小于或等于许用接触应力[ H]，即

H≤[ H]

赫兹公式

赫兹公式

齿面疲劳点蚀与齿面接触应力的大小有关，而齿面最大接触应力可近似地用赫兹公式：

1

H

Fn 1 2 2 b1 121 2 E1E2 1

进行计算，式中正号用于外啮合，负号用于内啮合。

实验表明，齿根部分靠近节线处最易发生点蚀，故常取节点处的接触应力为计算依据。

曲率半径

对于标准齿轮传动，节点处的齿廓曲率半径

d1dsin 2 N2C 2sin 22 ， 1 N1C

令d2/d1 z2/z1 u，

齿轮设计计算!

则中心距 a d1(d2 d1) 1(u 1)22，

或表示为

式中u为大轮与小轮的齿数比。由此可得 d1 2a(u 1)。

1

1 1 2 2 12(d2 d1)u 12 1 2d1d2sin ud1sin 法向力

在节点处一般仅有一对齿啮合，即载荷由一对齿承担，则

Fn Ft2T1a cos d1cos

一、斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成

渐开线直齿齿廓曲面的生成原理如图5-33a 所示，发生面S在基圆柱上作纯滚动时，其上与基圆柱母线平行的直线KK所展成的渐开面即为直齿轮的齿面。

(a) (b) (c)

图 5-33

斜齿轮的齿面形成原理如图5-34a所示，发生面S沿基圆柱纯滚动时，其上一条与基圆柱母线呈βb角的直线KK所展成的渐开螺旋面就是斜齿轮的齿廓曲面。

(a) (b) (c)

图 5-34

一对直齿轮啮合时，齿面的接触线与齿轮的轴线平行（图5-33b），而一对斜齿轮啮合时，齿面接触线是斜直线（图5-34b），接触线先由短变长，而后又由长变短，直至脱离啮合。渐开螺旋面与齿轮端面的交线仍是渐开线，它与同轴线的任一圆柱面的交线为螺旋线，见下图。

不同圆柱面上的螺旋角不同，基圆柱上的螺旋角βb为：

式中：L为螺旋

设计计算说明书

在少齿差内啮合传动中，由于内齿轮和外齿轮的齿数差少，在切削和装配时会产生种种干涉，以致造成产品的报废。因此，在设计减速器内齿轮副参数的时候，需要对一些参数进行合理的限制，以保证内啮合传动的强度和正确的啮合。同时要对一些主要零件进行强度校核计算。

2.1 减速器结构型式的确定

选用卧式电机直接驱动，因传动比i总＝153.53，传动i＝153.53>100时，少齿差行星齿轮减速器有两种设计方案可供选择。第一种是采用二级或多级的N型少齿差行星齿轮减速器；第二种是采用内齿轮输出的NN型少齿差行星齿轮减速器。

以下分别阐述其特点：

图2-1

图2-1为典型二级N型少齿差齿轮减速器的传动原理简图，传动原理如下： 当电动机带动偏心轴H转动时，由于内齿轮K与机壳固定不动，迫使行星齿轮绕内齿轮做行星运动；又由于行星轮与内齿轮的齿数差很少，所以行星轮绕偏心轴的中心所做的运动为反向低速运动。利用输出机构V将行星轮的自转运

动传递给输出轴，达到减速目的。减速后的动力通过输出轴传递给中心轮1，而行星轮2绕中心轮1和3做行星反向低速运动，从而达到第二次减速。

此类减速器的优点是：2K-H(负号机构

一、斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成

渐开线直齿齿廓曲面的生成原理如图5-33a 所示，发生面S在基圆柱上作纯滚动时，其上与基圆柱母线平行的直线KK所展成的渐开面即为直齿轮的齿面。

(a) (b) (c)

图 5-33

斜齿轮的齿面形成原理如图5-34a所示，发生面S沿基圆柱纯滚动时，其上一条与基圆柱母线呈βb角的直线KK所展成的渐开螺旋面就是斜齿轮的齿廓曲面。

(a) (b) (c)

图 5-34

一对直齿轮啮合时，齿面的接触线与齿轮的轴线平行（图5-33b），而一对斜齿轮啮合时，齿面接触线是斜直线（图5-34b），接触线先由短变长，而后又由长变短，直至脱离啮合。渐开螺旋面与齿轮端面的交线仍是渐开线，它与同轴线的任一圆柱面的交线为螺旋线，见下图。

不同圆柱面上的螺旋角不同，基圆柱上的螺旋角βb为：

式中：L为螺旋

机械设计

课程设计说明书

设计题目 圆锥-圆柱齿轮减速器

机械工程学院 机械制造与自动化专业

班级机械制造与自动化

设计人 沈林

指导老师 黄莺

完成日期 2010年7月1日

目录

设计任务书……………………………………………………3 传动方案的拟订及说明………………………………………3 电动机的选择…………………………………………………3 计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 传动件的设计计算……………………………………………7 轴的设计计算………………………………………………..16 滚动轴承的选择及计算……………………………………..38 键联接的选择及校核计算…………………………………..42 联轴器的选择………………………………………………..43 减速器附件的选择…………………………………………..44 润滑与密封…………………………………………………...44 设计小结……………………………………………………...44 参考资料目录………………………………………………...45

设计计算及说明 一、 设计任务书设计一用于带式运输机上的圆锥圆柱齿轮减速器，已知带式运输机驱动卷筒的圆周力(牵引力)F=2100N,带速 v=1.3m/s,

直齿圆锥齿轮的设计步骤

直齿圆锥齿轮的设计步骤

已知参数：P1、n1、u及Lh等

1． 选定齿轮的类型、精度等级、材料及小齿轮的齿数

2． 按齿面接触强度设计 ZE KtT1 d1t 2.922 R1 0.5 Ru H

1）确定公式内各量的数值

（1） 试选Kt（比直齿轮的稍大些）

（2） 计算小齿轮传递的扭矩T1 9.55 10

（3） 选 R 一般：0.25~0.35，常用1/3

（4） 表10-6查ZE

（5） 图10-21按齿面硬度的中间值查 Hlim1、 Hlim2

（6） 计算应力循环次数N1、N2

（7） 图10-19查KHN1、KHN2

（8） 许用接触应力的计算：取SH 1 62P1，Nmm n1

H1 KHN1 Hlim1SH， H2 KHN2 Hlim2SH

2)计算直径：

(1)试算d1t，代入 H1 、

H2 中的小值

(2)计算圆周速度vm dmn1

(3)计算齿宽b RR Rd1t60 1000 d1t 1 0.5 R 60 1000 u2 (4)计算各载荷系数

由vm及精度，查图10-8得到（精度降低一级）Kv，KHa KF 1 表10-2查KA

表10-9查KH be，得到：KH KF 1.5KH b

机械设计

课程设计说明书

设计题目 圆锥-圆柱齿轮减速器

机械工程学院 机械制造与自动化专业

班级机械制造与自动化

设计人 沈林

指导老师 黄莺

完成日期 2010年7月1日

目录

设计任务书……………………………………………………3 传动方案的拟订及说明………………………………………3 电动机的选择…………………………………………………3 计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 传动件的设计计算……………………………………………7 轴的设计计算………………………………………………..16 滚动轴承的选择及计算……………………………………..38 键联接的选择及校核计算…………………………………..42 联轴器的选择………………………………………………..43 减速器附件的选择…………………………………………..44 润滑与密封…………………………………………………...44 设计小结……………………………………………………...44 参考资料目录………………………………………………...45

设计计算及说明 一、 设计任务书设计一用于带式运输机上的圆锥圆柱齿轮减速器，已知带式运输机驱动卷筒的圆周力(牵引力)F=2100N,带速 v=1.3m/s,

插齿原理及运动

1．插齿原理

从插齿过程的原理上分析，插齿刀相当于一对轴线相互平行的圆柱齿轮相啮合。插齿刀实质上就是一个磨有前后角并具有切削刃的齿轮。 2．插齿的主要运动有：

（1）切削运动 插齿刀的上、下往复运动。

（2）分齿展成运动 插齿刀与工件之间应保持正确的啮合关系。插齿刀往复一次，工件相对刀具在分度圆上转过的弧长为加工时的圆周进给量，故刀具与工件的啮合过程也就是圆周进给过程。

（3）径向进给运动 插齿时，为逐步切至全齿深，插齿刀应有径向进给量fr。

（4）让刀运动 插齿刀作上下往复运动时，向下是切削行程。为了避免刀具擦伤已加工的齿面并减少刀齿的磨损，在插齿刀向上运动时，工作台带动工件退出切削区一段距离（径向）。插齿刀工作行程时，工作台再恢复原位

剃齿原理：

剃齿加工原理相当于一对斜齿轮作双面无侧隙啮合的过程。

在动画中，剃齿刀实质上是一个高精度的斜齿轮，在齿面上开有小槽，沿渐开线方向形成刀刃，另一个是被加工齿轮。剃齿时，经过预加工的工件齿轮装在心轴上，在机床工作台上的两顶尖之间可以自由转动；剃齿刀装在机床的主轴上，与工件作无侧隙的螺旋齿轮啮合传动，带动工件旋转。根据啮合原理两者在齿长法向上的速