其次准双曲面齿轮的设计.ppt

第二讲 准双曲面齿轮的设计 河南科技大学齿轮研究所 魏冰阳 2005.11 一.绪论 螺旋锥齿轮的发展历史 准双曲面齿轮的概述 准双曲面齿轮的设计过程 常用的加工方法 1. 螺旋锥齿轮的发展历史 1913年格里森公司发明了曲线齿锥齿轮加工机床 ，宣告了螺旋锥齿轮的诞生。 1946年E.威尔德哈伯（Ernest Wildhaber）在《美国机械师》杂志上发表了准双曲面齿轮的几何与运动学的完整叙述。 提出了准双曲面齿轮的节面模型，把复杂的问题简单化，目前我们仍以此模型为基础。 1. 螺旋锥齿轮的发展历史 1961年格里森公司的科学家M.L.Baxter发表了一篇介绍轮齿接触分析的论文，宣告了TCA方法的诞生。 1981年格里森公司的科学家M.L.Baxter创立了加载接触分析方法（LTCA）。 1980年代后期，美国的Litvin教授独立于格里森技术，提出了“局部综合法”切齿设计分析技术，可以准确地控制齿面的二阶特性。 2. 准双曲面齿轮概述 准双曲面齿轮强度高，运动平稳，适用于减速比较大的传动，其齿数比可由10:1，60:1 以至于100:1。概括起来有如下几优点： 1) 小轮轴线偏置，使得小轮螺旋角增大，致使小轮直径显著增加，因而可以增强小轮的强度和刚性；且同等条件下可以实现比弧齿锥齿轮更大的传动比。 2) 沿齿长方向和齿高方向都有相对滑动，所以齿面磨损均匀。热处理后也便于研磨，改善接触区、提高齿面光洁度和降低噪声。 2. 准双曲面齿轮概述 优点： 3) 比弧齿锥齿轮传动的重叠系数更大，传动更加平稳，而且齿面所受的正压力小。 4) 轴线位置的偏置，使传动在空间的布置具有了更大的自由度。如下偏可以用于降低汽车的重心增加平稳性；也可以用来增加车身的高度，增加汽车的越野性。 准双曲面齿轮齿轮的传动与其他类型交错轴传动相比也有一些缺点： (1) 计算、设计远比其它齿轮副复杂，按照格里森方法，以几何计算为例，基本的公式有150项之多，其中还有三次叠代计算（通常叠代三次，有时需要更多次） (2)?? 与一般正交弧齿锥齿轮相比，切齿调整计算更加复杂，接触区配切也比较困难。 (3)?? 润滑条件要求高，需特殊的准双曲面齿轮润滑油。 使用中的一些特性：准双曲面齿轮齿面间的纵向滑移远超过圆柱齿轮和弧齿锥齿轮，这种滑移对承载能力和齿面磨损有很大的影响，多数情况下出现机械磨损，或引起齿面胶合，其次的失效形式为疲劳点蚀。为了避免齿面出现胶合或点蚀，齿面需要有足够的硬度，对接触区要有适当的形状、尺寸、与位置的要求。齿面润滑需特制的抗磨损的润滑油（称为“准双曲面齿轮油”）。润滑问题对准双曲面齿轮运转至关重要，它基本上决定了重负荷准双曲面齿轮副的承载能力。在保证上述条件下，尤其是采用特殊的润滑油以后，在最大负荷和最大偏置量时，可以认为准双曲面齿轮承载能力仅受弯曲强度的限制。 3.准双曲面齿轮的设计过程 4.常用的加工方法 通常情况下，以三个字母表示，如HGM、HGT、HFM、HFT。 第一个字母表示被加工齿轮的类型——H(Hypoid Gears)、S(Spiral Bevel Gears) 第二个字母表示大轮的加工方法——G(Generated)展成法加工、F(Formate)成形法加工 第三个字母表示小轮的加工方法——T(Tilt)刀倾法、M(Modified Roll)变性法。 二.准双曲面齿轮的齿坯设计 准双曲面齿轮副的基本几何 速比与螺旋角 准双曲面齿轮的极限压力角与压力角 极限曲率半径与刀盘半径 准双曲面齿轮的设计 1.准双曲面齿轮副的基本几何 空间交错轴的传动的相对运动螺旋运动，其螺旋轴线绕各齿轮轴线旋转即形成了单叶双曲面。 1.准双曲面齿轮副的基本几何 1.准双曲面齿轮副的基本几何 1.准双曲面齿轮副的基本几何 节平面为两节锥的共切面 节锥面为单叶双曲面的近似 2.速比与螺旋角  2.速比与螺旋角 对于弧齿锥齿轮，b1=b2，k=1 对于准双曲面齿轮， b1b2，k1 通常k=1.3~1.5 3.极限压力角与压力角 齿轮的极限压力角通常关系到轮齿啮合的极限情况，此时在相对运动瞬时中心的轮齿齿廓曲率半径为零，啮合线收缩为一点 3.极限压力角与压力角 3.极限压力角与压力角 3.极限压力角与压力角 极限压力角 3.极限压力角与压力角 为了使轮齿两侧得到相同的啮合条件，两侧的压力角与极限压力角的差值应该相等，差值即平均压力角 4.极限曲率半径与刀盘半径 5.准双曲面齿轮的设计过程 如果螺旋角不满足要求，通过改变r1来满足 如果极限曲率半径不符合标准刀盘尺寸，通过改变小轮轴截面偏置角h来满足 过程通常由计算机叠代完成 5.准双曲面齿轮的设计过程 三参数(d2,b1,?)确