准双曲面齿轮的设计(I)

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1、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（ErnestWildhaber）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TC

2、A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。

3、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。同等条件下准双曲面小轮比弧齿锥齿轮小轮大得多。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。2.准双曲面齿轮概述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

4、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。由于大、小轮有偏置距，使得两齿面齿廓压力角和曲率都不相同，即两齿面，凸面与凹面不对称，这和弧齿锥齿轮是不同的。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”）

5、。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滚动检验调整参数计算大轮加工大轮加工机床调整小轮加工机床调整小轮加工齿坯设计结束合格？准双曲面齿轮设计加工流程NoYesTCA4.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(HypoidGears)、S(SpiralBevelGears)第二个字母表示大轮的加

6、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(ModifiedRoll)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准双曲面齿轮节锥是如何形成的?空间交错轴的传动的相对运动为何种运动?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两轴线与P点的位置决定了

7、传动的性质S—轴夹角E—偏置距r2—大轮节园半径e—大轮轴截面上偏置角h—小轮轴截面上偏置角r1—小轮节园半径1.准双曲面齿轮副的基本几何K1K2节垂线DH1PH2节平面H1、H2锥顶H1P小轮锥距R1H2P大轮锥距R2d1小轮节锥角d2大轮节锥角e’偏置角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准双曲面齿轮节锥的构成2.速比与螺旋角r1、r2确定之后，不同的螺旋角可以适应不同的传动比,因此对于给定的传动比准双曲面齿轮的节锥并不唯一，轮齿法线可以在任意方向垂直于轮齿切线，因此压力角可以自由选取。螺旋角由节点的位置和速比所

8、确定。如果螺旋角不满足要求，可通过改变r1来满足。2.速比与螺旋角对于弧齿锥齿轮