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    原來齒輪傳動鏈的設計是這樣的,設計必須得會啊

    2021-04-30 09:53:08

    原來齒輪傳動鏈的設計是這樣的,設計必須得會啊


    在精密機械中,齒輪傳動鏈的設計,大致可按下列步驟進行:

    1.根據傳動的要求和工作特點,正確選擇傳動形式。

    2.決定傳動級數,并分配各級傳動比。

    3.確定各級齒輪的齒數和模數;計算齒輪的主要幾何尺寸。

    4.對于精密齒輪傳動鏈,有時需進行誤差的分析和估算。

    5.傳動的結構設計,包括:齒輪的結構、齒輪與軸的聯接方法等。對于精密齒輪傳動鏈,有時需設計消除空回的結構。


    1 齒輪傳動形式的選擇

    如前所述,齒輪的傳動形式很多,設計時要根據齒輪傳動的使用要求、工作特點,正確地選擇最合理的傳動形式。在一般情況下,可根據以下幾點進行選擇:

    1.結構條件對齒輪傳動的要求。例如,空間位置對傳動布置的限制,各傳動軸的相互位置關系等。

    2.對齒輪傳動的精度要求。

    3.齒輪傳動的工作速度及傳動平穩性和無噪聲的要求。

    4.齒輪傳動的工藝性因素(這一點必須和具體的生產設備條件及生產批量結合起來考慮)。

    5.考慮傳動效率和潤滑條件等。


    2 傳動比的分配

    傳動比的分配是齒輪傳動鏈設計中的重要問題之一。傳動比分配的是否合理,將影響整個傳動鏈的結構布局及其工作性能,因此,在設計中必須根據使用要求,合理地進行傳動比的分配。

    齒輪傳動鏈的總傳動比,往往是根據具體要求事先給定的??倐鲃颖冉o出之后,據此確定傳動級數并分配各級傳動比。

    一般說來,齒輪傳動鏈的傳動級數少些較好。因為傳動級數愈多,傳動鏈的結構就愈復雜。傳動級數少,不但可以使結構簡化,同時還有利于提高傳動效率,減小傳動誤差和提高工作精度。

    但在總傳動比一定的情況下,由于傳動級數的減少,勢必引起各級傳動比數值的增大。若各級傳動比(單級傳動比)數值過大,將會使傳動鏈的結構不緊湊。同時,當單級傳動比過大時,從動輪的直徑就會很大,致使齒輪的轉動慣量隨之增加,這對于要求轉動慣量較小的齒輪傳動鏈是不希望的。因此,應根據齒輪傳動鏈的具體工作要求,合理地確定其傳動級數。

    設計時可參考下列原則進行傳動比的分配。

    1.按先小后大的原則分配傳動比

    2.按最小體積的原則分配傳動比

    3.按最小轉動慣量原則分配傳動比

    3 齒數、模數的確定


    1.齒數的確定

    為避免根切,對于壓力角為20°標準直齒圓柱齒輪最小齒數,斜齒圓柱齒輪。如果齒數必須取得較少,可采用變位齒輪。

    中心距一定時,增加齒數能使重合度增大,提高傳動平穩性;在滿足彎曲強度的前提下,應適當減小模數,增大齒數。高速齒輪或對噪聲有嚴格要求的齒輪傳動建議取。對于重要的傳動或重載高速傳動,大小輪齒互為質數,這樣輪齒磨損均勻,有利于提高壽命。

    蝸桿螺旋線的頭數,一般可取1~4。在蝸桿直徑和模數一定時,增加蝸桿螺旋線的頭數,可增大分度圓柱螺旋導程角,因而提高了傳動效率,但此時加工工藝性較差。用于示數傳動的精密蝸桿傳動,則應采用單頭蝸桿,以避免由于相鄰兩螺旋線的齒距誤差而引起周期性的傳動誤差。另外,蝸桿螺旋線頭數的增加,將會喪失自鎖性。


    2.模數的確定

    在精密機械中,若齒輪傳動僅用來傳遞運動或傳遞的轉矩很小,齒輪的模數一般不宜按照強度計算的方法確定,而是根據結構條件選定。一般都是依傳動裝置的外廓尺寸選定齒輪的中心距。如果齒輪傳動的傳動比和齒數也已選定,則齒輪的模數可用下式求出應當指出,求出的模數m,應圓整為標準模數。對于傳遞轉矩較大的齒輪,其模數需按強度計算方法確定。


    3 齒輪傳動的空回及消除方法


    1.空回和產生空回的因素

    所謂空回,就是當主動輪反向轉動時從動輪滯后的一種現象。滯后的轉角即為空回誤差角。產生空回的主要原因是由于一對齒輪有側隙存在。從理論上來說,一對嚙合齒輪可以是無側隙的。但在某些情況下,側隙對傳動的正常工作是必要的。由于側隙的存在,可以避免由于零件的加工誤差而使輪齒卡??;此外,它還提供了儲存潤滑油的空間,以及考慮到由于溫度變化而引起零件尺寸的變化等因素。但是側隙在反向傳動中引起的空回誤差,將直接影響傳動精度。

    產生空回的主要因素是:就齒輪本身而言,有中心距變大、齒厚偏差、基圓偏心和齒形誤差等。此外,齒輪裝在軸上時的偏心、滾動軸承轉動座圈的徑向偏擺和固定座圈與殼體的配合間隙等也會對空回產生影響。

    在減速鏈中,最后一級(或最后幾級)齒輪的空回誤差對整個傳動鏈的空回誤差影響最大。因此,提高最后一級(或最后幾級)齒輪的制造精度,對降低整個傳動鏈的空回誤差是有重要意義的。同時,各級傳動比按先小后大進行排列較為合理。


    image.png


    2.消除或減小空回的方法

    ① 利用彈簧力

    ② 固定雙片齒輪

    ③ 利用接觸游絲

    ④ 調整中心距法


    4 齒輪傳動鏈的結構設計


    傳動鏈結構設計的基本問題在于正確解決齒輪的結構、齒輪與軸的聯接方法等。

    1.齒輪的結構設計

    通過齒輪傳動的強度計算,只能確定出齒輪的主要尺寸,如齒數、模數、齒寬、螺旋角、分度圓直徑等,而齒圈、輪輻、輪轂等的結構形式及尺寸大小,通常都是由結構設計而定。


    2.   圓柱齒輪的典型結構

    當齒輪的齒根圓直徑與軸徑接近時,可以將齒輪和軸做成整體的,稱為齒輪軸。如果齒輪的直徑比軸的直徑大得多,則應把齒輪和軸分開來制造。直徑較小的齒輪可做成實心的。頂圓直徑da≤500 mm的齒輪可以是鍛造的或鑄造的,常采用輻板式結構。有時為了減輕齒輪的重量,可在腹板上開孔。當齒輪大而薄時,可采用組合式結構。這種齒輪最適于需用有色金屬制造輪緣的情況,此時輪轂用鋼制造而輪緣用板料制造,這樣能節省貴重的有色金屬。對于非金屬齒輪,也考慮做成組合式的,否則齒輪與軸的聯接常會產生困難。


    3    組合齒輪結構

    圓錐齒輪的典型結構如下圖所示。當直徑較小時,可采用齒輪軸形式;當直徑較大時,也可在腹板上開孔以減輕重量。


    4     圓錐齒輪的典型結構

    常見的蝸輪蝸桿典型結構一般將蝸桿和軸作成一體,稱為蝸桿軸。

    蝸輪的結構一般為組合式結構,齒圈用青銅制造,輪芯用鑄鐵或鋼制造,這種結構常由青銅齒圈與鑄鐵輪芯組成,多用于尺寸不大或工作溫度變化較小的蝸輪。上圖(b)為組合式螺栓聯接,這種結構裝拆方便,多用于尺寸較大或易磨損的蝸輪,主要用于鑄鐵蝸輪或尺寸很小的青銅蝸輪。上圖(d)為拼鑄式,將青銅齒圈澆鑄在鑄鐵輪芯上,常用于成批生產的蝸輪。


    5      齒輪與軸的聯接

    齒輪與軸的聯接方法是傳動鏈結構設計中重要內容之一,因為聯接方法的好壞,將直接影響傳動精度和工作可靠性。

    由于齒輪傳動鏈的工作條件(傳遞轉矩、拆卸的頻繁程度等)、結構的空間位置,以及裝配的可能性等情況的不同,因此齒輪與軸的聯接方式也是多種多樣的??偟膩碚f,在齒輪和軸的聯接中,要求聯接牢固,能夠傳遞的轉矩大,能保證軸與齒輪的同軸度和垂直度。

    不同的聯接方法,對于保證以上要求的完備程度各不相同,因此應根據傳動鏈的特點合理選擇。

    常用的聯接方法有以下幾種:

    ① 銷聯接

    此種方法在小型精密機械中用得較多。它的優點是結構簡單,工作可靠,能傳遞中等大小的轉矩,不易產生空回。缺點是,裝配時齒輪不能自由繞軸轉動到適合的位置,以減小偏心的有害影響;同時,不宜用在齒輪直徑太大之處,因為輪緣會擋住鉆卡,以致不能順利鉆出銷釘孔。

    若齒輪需經常拆換,可用圓錐銷聯接。圓柱銷和圓錐銷的直徑一般取軸徑的1/4,最大不超過1/3,以免過多地削弱軸的強度和剛度。

    ② 螺釘聯接

    用緊定螺釘沿齒輪輪轂徑向固定齒輪,該方法裝卸方便,但傳遞轉矩小,螺釘容易松動,且擰緊螺釘時會引起齒輪的偏心。在齒輪和軸的分界面上鉆孔攻螺紋,并擰入緊定螺釘的固定結構。傳動時,緊定螺釘受剪切和擠壓作用。優點是結構簡單,便于裝卸,軸向尺寸小,宜用于輪轂很短(或無輪轂)而外徑小的齒輪。缺點是傳遞轉矩小,且易在使用中產生空回,故也不宜用于精密齒輪傳動鏈中。用螺釘直接將齒輪固定在軸套凸緣上的結構。齒輪的定心靠其內孔與軸套外圓的配合保證,垂直度則靠軸肩的端面與齒輪端面的貼緊來保證。這種結構主要用于非金屬齒輪的聯接。此法在保證同軸度和垂直度方面較好。

    ③ 鍵聯接

    最常用的是平鍵和半圓鍵。鍵聯接一般多用于傳遞轉矩較大和尺寸較大的齒輪傳動。它的優點是裝卸方便,工作可靠,缺點是同軸度較差,沿圓周方向不能調整。

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