如何确定变位齿轮区域系数表的分度圆和变位系数?

1、为了使齿轮基本参数具有单一化的确定性,在齿轮计算中必须规定一个圆作为计算的基准,这个圆就叫做分度圆。

2、在齿顶圆和齿根圆之间,规定一定直径为d的圆,作为计算齿轮各部分尺寸的基准,并把这个圆称为分度圆。其直径和半径分别用d和r表示,值只和模数和齿数的乘积有关,模数为端面模数。与变位系数无关。标准齿轮中为槽宽和齿厚相等的那个圆(不考虑齿侧间隙)就为分度圆。标准齿轮传动中和节圆重合。但若是变位齿轮中,分度圆上齿槽和齿厚将不再相等。若为变位齿轮传动中高变位齿轮传动分度圆仍和节圆重合。但角变位的齿轮传动将分度圆和节圆分离。

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    是美国 Windows 原创的三维立体。它具有独特的特征管理树,可以进行草图绘制,构建零件模型,实现由零件自动生成工程图和装配图。SolidWorks 包含有各种功能的插件:高级渲染软件 PhotoWorks、特征识别FeatureWorks、动画制作     基于 SolidWorks 的齿轮设计软件对变位齿轮进行分析与设计是该文的讨论核心。
    在齿轮加工过程中,为了防止用标准刀具切制齿数较少的齿轮而发生根切现象,通过改变刀具与轮坯的相对位置来切制齿轮,避免了齿轮加工中的根切,这种方法就是所谓的变位修正法,利用这种方法加工的齿轮即为变位齿轮。
    变位齿轮的应用可以解决如下问题:① 用范成法加工齿轮时,当被切齿轮齿数 z﹤zmin时,避免发生的根切;② 在中心距 a~≠a=1/2m∑z的情况下实现正确啮合;③ 提高齿轮传动的承载能力,减少或均衡齿面的磨损以提高传动使用寿命;④ 满足某些特殊要求,如增大重合度等。加工变位齿轮时,刀具由切制标准齿轮的位置沿径向从轮坯中心向外移开的距离用 xm 表示,m 为模数,x 称为径向变位系数。x>0 为正变位齿轮,x<0 为负变位齿轮,x=0 为标准齿轮,3 种不同的齿轮齿形关系如图 1 所示。变位齿轮的几何尺寸:
    可见变位系数对齿轮齿形的影响是不能忽视的。当 x>0 时,正变位齿轮的齿厚 s 加大,齿顶高增大,齿根高减少;x<0 时,负变位齿轮的齿厚 s 变薄,齿顶高减少,齿根高增大。为了直观地反映变位系数对齿形变化的影响,以SolidWorks 软件为平台,研究和设计直齿变位齿轮是问题的核心。分页
    启动齿轮设计软件包:打开"新建零件"→工具(tool)→宏操作(M)→运行→齿轮.swp→出现齿轮设计参数控制件,如图 2 所示,设置齿数 z、模数 m 相同,但变位系数不同的 3 组齿轮参数,即 z=20、m=3,而 x 分别取 0.25、0、- 0.25时,其正变位齿轮各部分的参数信息如图3所示。分别输入 3 组数据可生成正变位齿轮图 4(a)、标准齿轮图 4(b)和负变位齿轮图 4(c)模型。

    (1) 当 x>0 时,齿顶厚 sa(齿顶圆上轮齿厚度,图 1 所示)减薄,齿高增加;而 x<0时,齿顶厚 sa加厚,齿高减少。
    (2) 当正变位系数 x 过大(特别是齿数 z较少时)就可能出现齿顶过薄,或者出现顶切现象,如图 5 所示。其 z=16,m 和 x 与图 4(a)相同,但齿形不同,其顶切较明显;
    以上图像可以直观的反映变位齿轮的变位系数 x 对齿轮几何尺寸的影响,又对变位齿轮的顶切作出分析。

    齿轮模型外部特征的设置可以使虚拟模型更加真实,模型的外部特征决定形体具有的颜色和材质等。在 SolidWorks中利用外观(Appearance)命令可以控制模型的颜色,还可以对模型的加工纹理(Texture)、材质(Material)进行设置使模型更加真实、效果更好。利用场景(scene)、光源(light)等可以设置合适的光线及光源,衬托模型。利用材质(Material)设定材料的属性。SolidWorks 提供了各种材质,可根据齿轮的特性选择材质。外部特征的设置使齿轮模型更加逼真,如图 8 所示。


    在文件菜单中选择由实体图生成工程图 →选择工程图格式 → 生成标准的工程图→ 编辑视图 → 设置剖切位置,生成剖视图 →标注尺寸→填写标题栏。完成的工程图如图 9 所示。


    以 SolidWorks 为设计平台进行的直齿变位齿轮的研究和设计,从理论和实际两个方面分析了变位系数对齿形的影响,有利于变位齿轮的设计和教学工作,齿轮模型生成的工程图极大地方便了齿轮设计。

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当一直线沿一圆周作纯滚动时,此直线上任一点的轨迹即称为该圆的渐开线,该圆称为渐开线的基圆,而该直线则称为发生线。用渐开线作为齿廓的的齿轮称为渐开线齿轮。渐开线齿轮能保持恒定的传动比。

渐开线上任一点法向压力的方向线(即渐开线在该点的法线)和该点速度方向之间的夹角称为该点的压力角。

下面左图中,αk即为渐开线上K点的压力角。由图可知:cosαk=ON/OK=rb/Rk。

下面右图中,压力角是半径线与齿形的切线间的夹角,α为压力角,因为α ‘=α,所以α ‘也是压力角

渐开线上各点压力角不等。基圆上压力角为零,齿顶圆上压力角最大。通常所说的齿轮压力角指的是分度圆上的压力角,以 α表示,并规定分度圆上的压力角的标准值,称为标准压力角,我国取α=20°。

齿轮各部分名称和基本参数

端面──垂直于齿轮轴线的平面

法面──垂直于轮齿齿线的平面

齿线──齿面与分度圆柱面的交线

基圆──形成渐开线的发生线在其上作纯滚动的圆

齿宽b ──轮齿沿轴向的尺寸

基准齿条 ──依其标准齿轮规格所切削出来之齿条称为基准齿条

节圆(Pitch Circle) ──两齿轮连心线上咬合接触点各齿轮上留下轨迹称为节圆

分度圆──在齿顶圆和齿根圆之间,规定一直径为d的圆,作为计算齿轮各部分尺  寸的基准,这个圆称为分度圆。分度圆的大小是由齿距和齿数决定的。

齿轮各部分的名称和基本参数

1、分度圆:齿轮上作为齿轮尺寸基准的圆,用d表示

2、齿距:相邻两齿同侧齿廓间的分度圆弧长,用p表示

3、模数:齿距P与π的比值,用m表示

4、压力角:渐开线齿廓上与分度圆交点处的压力角a,国家标准压力角为20度

5、齿顶高:由分度圆到齿顶圆的径向高度,用ha表示

6、顶隙:两齿轮装配后,两啮合齿沿径向留下的空隙距离,用C表示

7、齿根高:由分度圆到齿根圆的径向高度,用hf表示

8、全齿高:由齿顶圆到齿根圆的径向高度,用h表示

★直齿圆柱齿轮正确的啮合条件:模数相等 压力角相等

标准直齿圆柱齿轮尺寸计算公式表

齿数:从基准面看下去,若顺时针测量,则齿或槽定义齿/槽号为1,2…,Z为总齿数。

齿面:如何判断一个齿面是左面还是右面?有2种方法:

1、站在齿轮外面,看齿,左手即为左齿面,右手则为右齿面

2、站在齿轮中心,看齿槽,左手即为左齿面,右手则为右齿面

对于一个齿面,不管用哪种方法,结果都是一样的。

法面模数是斜齿轮法面齿形的模数;端面模数是斜齿轮端面齿形的模数。
法面模数(法面压力角,等)用于齿轮制造、强度校核。端面模数(端面压力角,等)用于结构尺寸计算。

用展成法加工渐开线齿轮,当齿条刀具的中线与齿轮坯的分度圆相切时,加工出来的齿轮称为标准齿轮。若其他条件不变,仅改变刀具与齿轮坯的相对位置,使刀具的中线不再与齿轮坯的分度圆相切,这样加工出来的齿轮称为变位齿轮。

齿条刀具中线与齿轮坯分度圆的距离称为变位量,用变位系数x与齿轮模数m的乘积xm表示。当刀具离齿轮中心较远时,x>0,这样的齿轮称为正变位齿轮;相反,当刀具离齿轮中心较近时,x<0,这样的齿轮称为负变位齿轮。

与标准齿轮相比,由于基圆未变,所以齿廓曲线为相同的渐开线,只是正变位齿轮应用曲率半径较大的一段渐开线,而负变位齿轮应用曲率半径较小的一段渐开线。

变位齿轮与标准齿轮相比,其模数、齿数、压力角均无变化;

正常非变位齿轮在分度圆处:轮齿厚度=齿槽宽度;变位齿轮,在加工时改变刀具的位置(比正常的位置向外或向内),这样:轮齿厚度≠齿槽宽度。

正变位时,齿廓曲线段离基圆较远,齿顶圆和齿根圆也相应增大,齿根高减小,齿顶高增大,分度圆齿厚与齿根圆齿厚都增大,但齿顶容易变尖;

负变位时,齿廓曲线段离基圆较近,齿顶圆和齿根圆也相应减小,齿根高增大,齿顶高减小,分度圆齿厚和齿根圆齿厚都减小。

P-P:基准齿条的基准线

直齿轮、斜齿轮、人字齿轮
旋转运动和直线移动的转换
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