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久正小课堂 | 齿轮齿条

发布日期:2020年02月21日 10:25:52
齿条相当于外圆无限大的齿轮,所以齿条的参数和齿轮的参数一样都有:模数,压力角,齿数,螺旋角(斜齿条),齿宽。

选择齿条主要由设计确定模数,再由主传动件(齿轮)的分度圆确定齿条的长度(P=πm)。
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正确选择齿轮方法

1、根据外加载荷大小初步估计齿轮的模数m,如果选择斜齿轮,选择一个适当的螺旋角。然后根据速比(例如输入转速4rpm输出8rpm)为1/2,加速传动,两齿轮齿数比就为Z1/Z2=2:1。再由中主距a=m(Z1+Z2),求得Z1和Z2。如果是斜齿轮则a=m(Z1+Z2)/cos(螺旋角)。

2、接下来,一般取齿轮压力角为20度,齿顶高系数为1,齿根高系数1.25,就基本可以求出齿轮的参数。

3、针对选好的齿轮传动,对其进行齿轮强度校核,包括齿根强度和齿面强度。这个你得一五一十地去查表了,选型手册上会有的。

模数

模数M=1(P=3.1416)

模数M=2(P=6.2832)

模数乘以圆周率即可得到齿距(P)。齿距是相邻两齿之间的长度。P=圆周率X模数(πm)

CP(周节)

周节即圆周齿距(P)。

例如,使用周节CP可以制作齿距为CP5/CP10/CP15/CP20这样齿距为整数的齿轮。

与模数的换算关系 m=cp/π

DP(径节)

英文为Diametral pitch。

按ISO标准规定,长度单位是毫米(mm)。但在美国、英国等国家,一直使用英寸作为长度单位。在这些国家中使用DP来表示齿轮的大小。

与模数的换算关系 m=25.4/DP

压力角

决定齿轮齿形的参数,即齿轮齿面的倾斜度。

压力角(a)一般采用20°。但有时客户的图纸也有14.5°,15°、17.5°,所以这些都要注意。

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齿数
  以上所叙述的模数,压力角,齿数是齿轮的三大基本参数。以此参数为基础计数齿轮各部尺寸。
齿高和齿厚

齿轮的高度由模数(m)来决定。

齿高(h)是从齿顶到齿根的高度。

h=2.25m(=齿顶高+齿根高)

image.png
 
  齿顶高(ha)是从齿顶到分度线(中线)的高度。(分度线是计算齿条尺寸的基准线)

ha=1.00m

齿根高(hf)是从齿根到分度线(中线)的高度。

hf=1.25m

齿厚(s)的基准是齿距(P)的一半。

S=πm/2 P=πm

直齿轮
  决定齿轮大小的参数是齿轮的分度圆直径(d)。
  分度圆直径(d)d=zm
  齿顶圆直径(da)da=d+2m
  齿根圆直径(df)df=d-2.5m
image.png
  在这里我所介绍的齿顶圆和齿根圆,可以直接看到,而分度圆在实际的齿轮上无法直接看到。因为分度圆是为了决定齿轮的大小而假设的圆。
斜齿轮
  特点:比直齿的强度要高,噪音以及振动小
  缺点是轴方向产生推力
  端面模数(mt)和法向模数(mn)的关系式

Mt=mn/cosb

image.png
 
  分度圆直径d=zmn/cosb

材料
S45C(机械构造用碳素钢)

S45C是含碳量为45%的中碳钢(Steel)的代表,因为进货非常容易,正齿轮,斜齿齿轮,齿条,伞形齿轮,蜗杆等各种齿轮多使用这种材料。

SCM440(铬钼合金钢)
  含碳量C=40%,成分中含有铬/钼等成分的中碳合金钢。比S45C的强度高,通过调质或高频淬火处理可提高硬度,用来制造各种不同的齿轮。
什么是调质处理?
  调质处理是将淬火及高温回火相结合,调整钢材(钢件)硬度/强度/韧性的热处理。
  因为调质后的材料及制品要进行机械加工,所以硬度达不到淬火后那么高
什么是高频淬火?
  像S45C或SCM440这样含碳量在35%以上的碳素钢,对其表面进行硬化处理的方法。
  需要注意的是,对齿轮进行高频处理后,会发生齿面及齿顶的硬度达到使用要求,但齿根部分达不到淬火硬度的情况。硬度低于渗碳淬火处理的硬度。齿轮经过高频淬火后精度下降。作为高精度齿轮使用时需要对齿轮做磨削加工。

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