工艺标准装配齿轮传动.docx
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工艺标准装配齿轮传动
齿轮传动
一、齿轮传动概述
齿轮传动是由齿轮副组成的传递运动和力的一套装置,它是机械传动中应用最广的一种传动形式。
齿轮传动的优缺点如下:
优点:
适用的圆周速度和功率范围广;效率较高,一般为0.94~0.99;传动比准确;寿命较长;工作可靠性较高;可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。
缺点:
要求较高的制造和安装精度,成本较高;不适宜远距离两轴之间的传动。
二、齿轮传动的基本要求
(1)传动要平稳。
要求齿轮在传动过程中,任何瞬间的传动比保持恒定不变,这样可以保持传动的平稳性,避免或减少传动中的噪声、冲击和振动。
(2)承载能力强。
要求齿轮尺寸小、质量轻,而受载荷的能力大,也就要求强度高,耐磨性好,寿命长。
三、齿轮传动的种类
1、按两轮轴几何特性可分为:
①圆柱齿轮传动:
两轴线相互平行。
②圆锥齿轮传动:
两轴线相交。
③螺旋齿轮传动:
两轴线交错在空间既不平行也不相交。
2、按轮齿形状可分为:
①直齿圆柱齿轮传动
②斜齿圆柱齿轮传动
③人字齿圆柱齿传动
3、按齿轮啮合形式可分为:
①外啮合齿轮传动
②内啮合齿轮传动
③齿轮齿条传动
四、渐开线标准直齿圆柱齿轮部分名称和基本尺寸
(一)渐开线概述
1、渐开线定义:
当一根直线BK在一圆周上作纯滚动时(如上图所示)此直线上任意一点K的轨迹AK称为该圆的渐开线。
2、渐开线特性:
1)发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长;
2)渐开线上任意点的法线恒切于基圆;
3)渐开线愈靠近基圆部分,曲率半径愈小;
4)渐开线的形状取决于基圆大小;
5)基圆内无渐开线。
3、渐开线齿廓的啮合特性
1)能保持传动比的恒定。
渐开线齿轮的传动比等于主动轮和从动轮基圆半径的反比。
由于两啮合齿轮的基圆半径是定值,所以,渐开线齿轮传动的传动比能保持恒定不变。
2)具有传动的可分离性。
由于齿轮传动的传动比只与两轮基圆半径有关,与两轮中心距无关,所以,传动比大小不受两轮安装时中心距误差的影响,这一啮合特性称为齿轮传动的可分离性。
3)齿廓间具有相对滑动。
在传动力的作用下,这种滑动必然引起齿轮的磨损。
4、渐开线齿轮啮合的必要条件
1)两齿轮的模数相等。
2)两齿轮的分度圆压力角相等。
3)斜齿圆柱齿轮传动,螺旋角相等且方向相反。
4)为保证传动的连续性,任何时刻至少应有一对齿啮合。
(二)直齿圆柱齿轮各部分的名称及符号
齿顶圆:
过齿轮各轮齿顶端的圆,其直径用da表示。
齿根圆:
过齿轮各齿槽底部的圆,其直径用df表示。
齿厚:
在任意圆周上轮齿两侧间的弧长,用s表示。
齿宽:
沿齿轮轴线量得齿轮的宽度用b表示。
齿槽宽:
在任意圆周上相邻两齿空间部分的弧长,用e表示。
分度圆:
对标准齿轮来说,齿厚与齿槽宽相等的那个圆称为分度圆,直径用d表示。
分度圆上的齿厚和齿槽宽分别用s和e表示,即s=e。
周节或齿距:
相邻两齿在分度圆上对应点间的弧长,
用p表示,p=s+e。
(三)直齿圆柱齿轮的基本参数
决定齿轮尺寸和齿形的基本参数有5个:
1齿轮的模数m
②压力角a
③齿数z
④齿顶高系数ha*
⑤顶隙系数c*
以上5个参数,除齿数z外均已标准化了。
1、模数m
分度圆上的周节p对p的比值称为模数,用m(mm)表示,即:
m=p/p
模数是齿轮几何尺寸计算的基础。
显然,m越大,则p越大,轮齿就越大,轮齿的抗弯曲能力也越高。
我国已规定了标准模数系列。
2.压力角a
渐开线上某点的法线(压力方向线)与该点速度方向所夹的锐角aK称为该点的压力角。
我国标准规定分度圆上齿廊的压力角a=20°。
以后凡是不加指明,压力角都是指分度圆上的标准压力角a。
3.齿顶高系数ha*和顶隙系数c*
全齿高:
为齿顶高与齿根高之和,即h=ha+hf。
顶隙:
当齿轮啮合时,一个齿轮的齿顶圆与配对齿轮的齿根圆的径向距离,用c表示,c=hf-ha。
c的存在可避免一个轮的齿顶与另一轮的齿底相碰并可储存润滑油。
如果用模数来表示,则齿顶高和齿根高可分别写为:
ha=ha*m (3-38)
hf=(ha*+c*)m
式中:
ha*、c*--分别称为齿顶高系数和顶隙系数,对于圆柱齿轮,标准齿顶高系数ha*=1、齿顶间隙系数c*=0.2。
(四)标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸关系
模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数均取标准值,分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。
因此,对于标准齿轮有:
s=e=p/2=mp/2
分度圆直径d、齿顶圆直径da和齿根圆直径df的计算式为:
d=zm
da=d+2ha=2ha*+z
df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m
标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算公式如下图:
五、齿轮传动的装配
(一)齿轮传动机构的装配技术要求
1.齿轮孔与轴的配合要适当,能满足使用要求。
空套齿轮在轴上不得有晃动现象;滑移齿轮不应有咬死或阻滞现象;固定齿轮不得有偏心或歪斜现象。
2.保证齿轮有准确的安装中心距和适当的齿侧间隙。
齿侧间隙系指齿轮副非工作表面法线方向距离。
侧隙过小,齿轮传动不灵活,热胀时易卡齿,加剧磨损;侧隙过大,则易产生冲击,振动。
3.保证齿面有一定的接触面积和正确的接触位置。
4.进行必要的平衡试验。
(二)圆柱齿轮机构的装配
圆柱齿轮装配一般分两步进行:
先把齿轮装在铀上,再把齿轮轴部件装入箱体。
1、齿轮与轴的装配:
在轴上空套或滑移的齿轮:
一般与轴为间隙配合,装配精度主要取决于零件本身的加工精度,这类齿轮装配较方便,注意检查轴、孔尺寸。
在轴上固定的齿轮,与铀的配合多为过渡配合,有少量的过盈。
如过盈量不大时.用手工工具敲击装入,过盈量较大时可用压力机压装;过盈量很大的齿轮则需采用液压套合的装配方法。
压装齿轮时要尽量避免齿轮偏心、歪斜和端面末紧贴铀肩等安装误差,如上图所示。
齿轮在轴上装好后,对精度要求高应检查齿轮径向跳动量和端面跳动量,检查径向圆跳动误差的方法如下图所示,在齿轮旋转一周内,百分表的最大与最小读数之差,就是齿轮分度圆上的径向圆跳动误差。
齿轮端面圆跳动误差如下图所示,在齿轮旋转一周范围内,百分表的最大与最小读数之差即为齿轮端面圆跳动误差。
2.齿轮装入箱体
齿轮啮合质量的好坏,除了齿轮本身的制造精度外,箱体孔的尺寸精度,形位精度也对其有直接的影响,所以在齿轮轴组件装入箱体前,应对箱体进行检查。
装前对箱体检查包括:
①孔距相互啮合的—对齿轮的安装中心距是影响其齿侧间隙的主要因素,应在规定的公差范围内。
孔距检查方法如下图.用游标卡尺分别测得,然后计算出中心距
用游标卡尺测量
②.孔系(轴系)平行度检验:
孔系平行度影响齿轮的啮合位置和面积,检验方法如下图所示。
分别测出心棒两端尺寸L1和L2,就是两空轴线的平行度误差值。
用游标卡尺和心棒测量
③轴线与基面距离尺寸精度和平行度检验
检验方法如下图所示,箱体用等高垫块支承在平板上,心棒与孔紧密配合,用高度尺测量心棒两端尺寸h1和h2,则轴线与基面的距离:
孔轴线与基面距离和平行度检验
平行度误差为:
△=h1-h2
注:
平行度误差太大时,可用刮削基面的方法纠正
④孔中心线与端面垂直度检验
如下图所示。
左图是将带圆盘的专用心棒插入孔中,用涂色法或塞尺检查孔中心线与端面的垂直度。
右图是用心棒和百分表检查,心棒转动一周读数最大与最小值之差,即为端面对孔中心线的垂直度误差。
如发现误差超过规定值,可用刮削端面方法纠正。
⑤孔中心线同轴度检验
专用心棒检验
如上图a为成批生产时,用专用心棒进行检验若心棒能自由地推入几个孔中,即表明孔同轴度合格。
用百分表及心棒检验
上图所示为用百分表心棒检验转动心棒一周内,百分表最大读数与最小读数之差的一半即为同轴度误差值。
六、齿轮轮齿的失效形式
齿轮最重要的部分为轮齿。
轮齿失效形式主要有四种:
1轮齿折断;②齿面磨损;③齿面点蚀;④齿面胶合
1.轮齿折断
由于轮齿受力时齿根弯曲应力最大,而且有应力集中,因此,轮齿折断一般发生在齿根部分。
若轮齿单侧工作时,根部弯曲应力一侧为拉伸,另一侧为压缩,轮齿脱离啮合后,弯曲应力为零。
因此,在载荷的多次重复作用下,弯曲应力超过弯曲持久极限时,齿根部分将产生疲劳裂纹。
裂纹的逐渐扩展,最终将引起断齿,这种折断称为疲劳折断。
轮齿因短时过载或冲击过载而引起的突然折断,称为过载折断。
用淬火钢或铸铁等脆性材料制成的齿轮,容易发生这种断齿。
2.齿面磨损
齿面磨损的原因:
①灰砂、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒性磨损。
②齿面互相摩擦而产生的跑合性磨损。
③磨损后齿廓失去正确形状(如左图所示)使运转中产生冲击和噪声。
3.齿面点蚀
轮齿工作时,其工作表面产生的接触压应力由零增加到一最大值,即齿面接触
应力是按脉动循环变化的。
在过高的接触应力的多次重复作用下,齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹,裂纹的蔓延扩展使齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑,即疲劳点蚀。
如继续发展会导致轮齿啮合情况恶化而报废。
实践表明,疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处。
如下图所示。
齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关,齿面硬度越高,抗点蚀能力也越强。
4.齿面胶合
在高速重载传动中,常因啮合温度升高而引起润滑失效,致使两齿面金属直接接触并相互粘联。
当两齿面相对运动时,较软的齿面沿滑动方向被撕裂出现沟纹。
这种现象称为胶合。
如下图所示。
在低速重载传动中,由于齿面间不易形成润滑油膜也可能产生胶合破坏。
提高齿面硬度和光洁度能增强抗胶合能力。
低速传动采用粘度较大的润滑油;高速传动采用含抗
胶合添加剂的润滑油,对于抗胶合也很有效。
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