法向模数
法向模数
法向模数,英文名称normal module,意思是垂直于螺旋线方向模数。
定义
是垂直于螺旋线方向模数。对于直齿法向模数就是端面模数,对于斜齿,刀具进刀的方向一般是垂直与起发面的,所以其主要参数都是取其法面参数。这其中包括法向模数,其中Mn=Mtcosβ。
斜齿轮是以法向模数为标准的,而直齿轮的端面模数与法向模数是相同的,一般情况未注明时应指的是标准模数(即法面模数)。
mn的选择
齿轮的法向模数mn取决于齿轮轮齿的弯曲承载能力,只要轮齿的抗弯强度满足,齿轮的法向模数取得小一点较好,对齿轮的胶合也有好处。mn大,则齿轮在,点的偏距大,相对滑动速度大,容易胶合,但偏距大,接触面积大,承载能力也大。通常可取mn=(0.01~0.03)a,a为(实际)中心距,对于大中心距、载荷平衡、工作连续的传动来说,mn可取较小值;对于小中心距、载荷不稳、间断工作的传动来说,mn可取较大值;对于中心距较大的低速级的传动来说,间断工作的软齿面和中硬齿面传动法向模数mn就不能取较大值,否则就容易引起冷胶合。对于高速传动求说,
为了增加传动的平衡性,mn可取较小值。
在一般情况下,mn=0,02a,对于一般通用齿轮减速器来说,mn=(0.015~0.028)a,硬齿面齿轮减速器可以取较大的数值,以提高抗弯强度。
齿轮模数
模数是决定齿大小的因素。齿轮模数被定义为模数制轮齿的一个基本参数,是人为抽象出来用以度量轮齿规模的数。目的是标准化齿轮刀具,减少成本。直齿、斜齿和圆锥齿齿轮的模数皆可参考标准模数系列表。
随着工业发展水平不断提高,定制的大批量生产齿轮很多都使用非标的模数,使其意义被弱化。
如果齿轮的齿数一定,模数越大则轮的径向尺寸也越大。模数系列标准是根据设计、制造和检验等要求制订的。对于具有非直齿的齿轮,模数有法向模数mn、端面模数ms与轴向模数mx的区别,它们都是以各自的齿距(法向齿距、端面齿距与轴向齿距)与圆周率的比值,也都以毫米为单位。对於锥齿轮,模数有大端模数me、平均模数mm和小端模数m1之分。对于刀具,则有相应的刀具模数等。标准模数的应用很广。在公制的齿轮传动、蜗杆传动、同步齿形带传动和棘轮、齿轮联轴器、花键等零件中,标准模数都是一项最基本的参数。它对上述零件的设计、制造、维修等都起着基本参数的作用(见圆柱齿轮传动、蜗杆传动等)。
传动性能
模数对承载能力的影响
模数是齿轮的一个最基本参数,对于齿数一定的齿轮,模数越大其径向尺寸也 越 大 。 为 便 于 制 造 、 检 验 和 互 换, 齿 轮模数 值已 实现 标准化 详 见GB/T1357-1987)。对于模数的选择,可根据齿轮副齿数及中心距计算,也可根据经验确定,如软齿面取(0.007~0.02)a,硬齿面取(0.016~0.0315)a,最后圆整至标准值。然而不同应用场合,模数的选择规则是不一样的,上述方法无法保证传动系统获得较好的传动性能。在固定中心距下,随着模数的增大,齿轮副的弯曲疲劳强度增加较为明显,而齿轮副的接触疲劳强度由于与齿轮副的齿廓曲率密切相关,变化较为平缓,并有下滑趋势。故大模数齿轮具有较强的抗弯曲抗冲击能力,适用于冲击载荷较大的场合。
模数对传动特性的影响
齿轮传动系统中,影响传动特性的因素很多,主要包括内部激励和外部激励,内部激励主要包括时变啮合刚度激励、传递误差激励和啮合冲击激励等,其中齿轮的刚度激励是影响齿轮动态载荷的关键因素之一,故模数作为影响齿轮啮合刚度的关键参数,其选择的合理性对齿轮副的传动特性具有重要的影响。随着模数的增大,齿轮副的时变扭转刚度在一个啮合周期内的波动区域逐渐变大,进而导致齿轮副在运行过程中会产生较大的刚度激励;相对于大模数齿轮副,小模数齿轮的时变刚度波动区域较小,且啮合刚度相对较大。根据系统动力学理论
可建立齿轮副的动力学模型,通过分析可知,合理选择齿轮模数,优化调整齿轮副啮合刚度,可显著减小齿轮副运行时的动态载荷,改善传动特性,提高运行的可靠性。
模数的选择及应用
在齿轮设计过程中,选择大模数少齿数还是小模数多齿数,需考虑以下几个方面:
1)工况
对于矿山、冶金、建材等领域,如破碎机、辊压机、轧机、回转窑等齿轮传动装置,工况较为恶劣,齿轮副承受较大的冲击载荷,由于齿距偏差、齿形偏差等因素的影响,小模数齿轮的实际工作重合度无法保证,在较大冲击载荷的作用下易导致断齿、点蚀等失效,而大模数齿轮的单齿抗弯强度较高,故能够满足承载要求。对于轻工机械用齿轮传动装置,如纺织、化工等领域,齿轮副工况较为平稳且体积相对较小,精度容易保证,宜选用小模数多齿数齿轮。
2)平稳性
衡量齿轮运行平稳性的主要指标是振动和噪声,对于矿山等低速重载领域,由于现场主机振动噪声较大,齿轮传动装置自身的振动噪声对环境的影响可以忽略不计,同时为提高齿轮传动装置的可靠性,一般选用大模数齿轮。对于船舶、透平机、车辆等齿轮传动装置,对其振动和噪声提出较高的要求,且齿轮体积相对较小,轮齿精度容易保证,常选用小模数多齿数齿轮。
3)加工能力
齿轮的精加工方式很多,主要有磨齿、滚齿、剃齿、梳齿、珩齿等,不同的加工形式,生产的轮齿精度也各不相同。小模数齿轮要求有较高的齿形精度和较小的齿距偏差,大模数齿轮为保证运行的连续性,对齿距偏差要求比较高,故在选择齿轮模数时,也应适当考虑生产厂家的加工能力和水平。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 14:40
目录
概述
定义
mn的选择
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