螺旋锥齿轮设计初步探究

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1概述本文对螺旋锥齿轮副的啮合力及强度进行了计算，通过计算啮合力为齿轮箱的强度计算提供依据。希望通过本文的编写，使大家掌握齿轮箱使用螺旋锥齿轮的没汁思路，不断完善设计方法，提高齿轮传动的设计水平。

2Z1啮合力计算齿轮副在传动动力时，调查作用于轮齿的力的大/J 及方向，对决定齿轮的形状、轴、轴承的尺寸是非常重要的。设负荷集中作用在轮齿的中央部分。对于螺旋锥齿轮，取齿宽中央面作为分析面。

(1)凸面为啮合齿面时：(如图 1)齿宽中央的法平面上，垂直于齿面的作用力Fn在此平面 匕分解为F和F2。 -，1 /cosan sin%在节平面上被分解为 和 。

F.cosf1. Flsin#m和 在轴平面匕分解为轴向力及径向力，将其合成后：Fx F2sin6-Fscos6 F：cos6 sin6： (tanansin -sin cos )- 。

(tan%cos6sinflsin6) ( )UISPm(2)凹齿面为啮合齿面时：(如图2)齿宽中央的法平面 E垂直于齿面的作用力 被分解为 和 。

F，coSm Fsinflm到此为止，计算公式与凸齿面相同。下面的计算公式则有所不同。

和 在轴平面上分解为轴向力及径向力，将其合成后：Fx： Fsin6 Fscos6 Fr Fcos6- sin6匕述关系式综合为：FFx÷ (tana sin6-'Fsinflmcos6)cOFS/mr，、(ta.n cos6-sin#rosin6)cosH22 螺旋锥齿轮强度计算螺旋锥齿轮要安全可靠的工作，必须有足够的强度及寿命。设计时，应根据其所受载荷及尺寸大小，验算其强度及寿命。下面将从弯曲强度及齿面接触强度两个 面j蕴彳亍说明。

22.1弯曲强度计算查询各种资料，发现轮齿的弯曲强度计算方法很多，最后找出易于理解的方法进行计算。轮齿的i寸算弯曲应力 t按以下公式：式中t-Pu-O"t： 孥 10 (断/脒：)(3) bm， J 。

齿根处轮齿的i寸算弯曲应力；K。-超载系数；圆周九 P 1 4 3.2×1 0 Nd1II1(公斤)：表 1啮合力计算结果切 向力 Ft轴向力径 向力 F图 1凸齿面为啮合面时图 2凹齿面为啮合面时图 3锥齿轮名称及代号 N c-额忘劲率(马力)；d1-小轮自9分度圆直径(厘米)；n1- 主动轮白勺车速(转/分)；m。-端面 玫(毫米)；质量系数，它受齿轮的齿形误差、周节误差、齿圈径向跳动的影响∮触好、周节及径向跳动精度高的螺旋锥齿轮 1；·104· 科技论坛b-齿面宽(厘米)； r-- 尺寸系数，端面)f 玫I>1.6毫米时，K s 。 ；- 载荷再分布系数，考虑大小齿轮在工作时对于其理论位置位移的系数；J-弯曲计算的综合系数。

22.2 轮齿的面接触强嘲 算螺旋锥齿轮接触应力计算公式如下：式中c Cp (4)， - 齿面的计算接触应力(公斤/厘米z)；e -材料的弹 系数，堋 的螺赫 ，C -740；- 过载系数；d -小轮分度圆直径(厘米)；K- 质量系数，高精度的螺旋锥齿轮 K 1；b-齿面宽，两齿轮的齿宽 阳等时，认小自勺数据(厘米)；- 尺寸系数，在没有经验的隋况下，取K 1；f-表面质量系数，决定玉齿面最后加工Jl生质，如铣齿、研齿、磨齿等，也央定于表面覆盖层的陛质，如镀铜、磷化处理，选取时，没有经验的隋况下选 Kf1；J-计 应力的综合系数。

3螺旋锥齿轮副计算实例根据本文的计算方法，对齿轮副的啮合力及强度进行实例计算。假设齿轮箱的传递功率为300千瓦输入锥齿轮的工作转速为4009转/分，输出锥齿轮的工作转速为 366537转/分。输人锥齿轮的材料为模锻件32cr3M0vA；大锥齿轮的材料为模锻件 16Ni3CrMoE。

3.1齿轮参数为便于理解，锥齿轮各/f 及代号如图3所示。

3.2 轮齿啮合力计算根据公式计算出小锥齿轮的切向力； 9.55×lnP1，9.55x10x 300 斗UUd ：d-bsin6In：Z-bsin64.05×32-28.5×sin42。26 1 1o.3701 (毫米)；F ：王 ： ：1 2949.92 (牛)； d 1 10.3701根据齿轮箱的运转情况，输入锥齿轮为凹面推动凸面旋转，即应该按照前面介绍的凹面为啮合面进行计算轴向力和径向力，将已知条件带入公式(2)中求出轴向力及径向力；击 ancnsin sin s6) - (tan25。sin42。26，sin30。cos42。26) 10223.01cos30。 F1 (tanc cos6-sin3msin6)- COS m - (tan25。cos42。26L sin30。sin42。26)101.66cos30。

牛牛同理计算出输出锥齿轮在300千瓦功率下的受力情况，本文同时也计算了连续功率71.4千瓦时尢小齿轮的啮合办青况，计算结果总结如表1。

4结论通过对螺旋锥齿轮副的啮合力计算，明确了计算方法，对以后研制新型齿轮箱及螺旋锥齿轮的啮合力计算提供了易于理解的计算方法；通过假设齿轮副的弯曲强度，计算强度得到了较为准确的计算过程及方法，对以后验证新型齿轮箱的强度计算提供了支持。