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1、,2,4,返回,项目十 齿轮传动,10.1 齿轮传动的特点和类型,10.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮,10.3 斜齿圆柱齿轮传动,10.4 直齿圆锥齿轮传动,10.5 齿轮的结构与润滑,. 齿轮传动的特点和类型,. 齿轮传动的特点 齿轮传动是一种应用十分广泛的机械传动。 与其他传动形式比较。 齿轮传动能实现任意位置的两轴传动。 具有结构紧凑、工作可靠、寿命长、传动比恒定、效率高(. .)、速度(可达 / ) 和功率( 万 以上) 的适用范围广等优点。 主要缺点是制造和安装精度要求较高。 制造工艺复杂。 成本较高。 . 齿轮传动的类型 根据两齿轮轴线的相对位置及齿向的不同。 齿轮传动的类型可分类如
2、下:,下一页,返回,. 齿轮传动的特点和类型,齿轮传动类型如图- 所示。,返回,上一页,. 渐开线标准直齿圆柱齿轮,. 齿轮各部分名称 如图- 所示为渐开线直齿圆柱齿轮。 轮齿顶部所在的圆称为齿顶圆。 其半径用 表示。 相邻两齿间的空间称为齿槽。 齿槽底部所在的圆称为齿根圆。 半径用 表示。 图中标出了齿轮各部分的名称及其常用代号。 若在齿顶圆和齿根圆之间任取一圆。 设其直径为。则在该圆上。 显然有齿距 。 设 为齿数。 则由图- 可见。 直径为 的圆的周长为。 同时又等于。 故,下一页,返回,. 渐开线标准直齿圆柱齿轮,. 主要参数和几何尺寸 .模数 和压力角 齿轮分度圆上的比值 / 规定为
3、标准值(整数或有理数)。 称为模数。 用 表示。 单位为。 即 模数 是齿轮的一个重要参数。 模数 越大。 则轮齿的尺寸越大。 轮齿所能承受的载荷也越大(图-)。 齿轮的法向模数已经标准化。 其值见表-。 齿轮分度圆上的压力角用 表示。 并规定为标准值。 简称为压力角。 我国规定的标准压力角为。 由此可将渐开线齿轮的分度圆定义为: 齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。,下一页,返回,上一页,. 渐开线标准直齿圆柱齿轮,.齿顶高系数 和顶隙系数 齿顶圆与齿根圆之间的径向距离称为全齿高。 用 表示。 .几何尺寸计算 当齿轮的模数、压力角、齿顶高系数 、顶隙系数均为标准值。 且分度圆上齿厚 等于齿槽
4、宽 时。 称为标准齿轮。 齿数、模数、压力角、齿顶高系数 和顶隙系数为渐开线直齿圆柱齿轮的五个基本参数。 标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算公式见表-。,下一页,返回,上一页,. 渐开线标准直齿圆柱齿轮,. 正确啮合条件 如图- 所示为一对渐开线齿轮的啮合情况。 由于两齿轮齿廓的啮合点是沿啮合线 移动的。 故只有当两齿轮在啮合线上的齿距(称法向齿距) 相等时。 才能保证两齿轮的正确啮合。 又由渐开线特性可知。 齿轮的法向齿距等于齿轮基圆齿距。 即,下一页,返回,上一页,. 渐开线标准直齿圆柱齿轮,. 标准中心距 一对啮合传动的齿轮。 为了避免反向空程。 减少撞击和噪声。 两轮的齿侧间隙应为零。标准
5、齿轮正确安装。 实现无侧隙啮合的条件是: / 。 两轮的分度圆和节圆重合。 此时的中心距称为标准中心距。 用 表示:,返回,上一页,. 斜齿圆柱齿轮传动,. 斜齿轮齿廓曲面的形成及其啮合特点 .齿廓曲面的形成 前面所述直齿圆柱齿轮的齿廓形成。 是在垂直于齿轮轴线的端面内进行的。 实际上。齿轮都有一定的宽度。 如图- 所示。 直齿轮的齿廓曲面是发生面在基圆柱上作纯滚动时。 发生面上与基圆柱母线平行的任一直线的轨迹。 即为渐开线曲面。 斜齿圆柱齿轮齿廓的形成原理与直齿圆柱齿轮相似。 所不同的是发生面上的直线 与基圆柱母线 成一夹角。 如图- 所示。 当发生面沿基圆柱作纯滚动时。 斜直线的轨迹为渐开
6、螺旋面。 即斜齿轮的齿廓曲面。 它与基圆的交线 是一条螺旋线。 夹角称为基圆柱上的螺旋角。 齿廓曲面与齿轮端面的交线仍为渐开线。,下一页,返回,. 斜齿圆柱齿轮传动,.啮合特点 由齿廓曲面的形成过程可以看出。 直齿轮传动时。 齿面接触线皆为等宽直线。 且与齿轮轴线平行。 如图- () 所示。 两轮齿将沿着齿宽同时进入啮合或同时退出啮合。 因而轮齿上所受载荷也是突然加上或突然卸掉。 传动平稳性差。 易产生冲击、振动和噪声。 尤其高速传动。 斜齿轮啮合时。 齿面接触线是斜直线。 且长度变化图- ()。 即一对轮齿从开始啮合起。 接触线由零逐渐变长。 然后又由长变短。 直至脱离啮合。 因此轮齿上承受
7、的载荷是逐渐变化的。 所以传动平稳。 冲击和噪声较小。 此外。 一对齿轮从进入到退出啮合。 总接触线较长。 重合度大。 同时参与啮合的齿轮对数多。 所以承载能力强。 故斜齿轮适用于高速、大功率的齿轮传动。,下一页,返回,上一页,. 斜齿圆柱齿轮传动,. 斜齿轮参数与尺寸计算 .螺旋角 螺旋线的切线与圆柱母线所夹的锐角称为螺旋角。 斜齿轮轮齿的倾斜程度通常用分度圆柱面上的螺旋角 表示。 如图- 所示。 一般取 。 按其螺旋线旋向不同。 斜齿轮有左旋和右旋之分(图-)。 .模数 如图- 所示为斜齿轮分度圆柱的展开图。 法向齿距 与端面齿距 的关系为,下一页,返回,上一页,. 斜齿圆柱齿轮传动,.压
8、力角 图- 所示为一斜齿条。 法面压力角 和端面压力角 的关系 .齿顶高系数和顶隙系数 斜齿轮的齿顶高和齿根高。 无论从法面或端面上度量都是相同的。 顶隙也是相同的。 即,下一页,返回,上一页,. 斜齿圆柱齿轮传动,.几何尺寸计算 一对斜齿轮在端面上的啮合相当于直齿轮的啮合。 故可将直齿轮几何尺寸计算公式应用于斜齿轮端面尺寸的计算。 见表-。 斜齿轮传动的中心距与螺旋角 有关。 当一对斜齿轮的模数、齿数一定时。 可以通过改变螺旋角的方法来确定中心距。 . 正确啮合条件与重合度 .正确啮合条件 一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合。 除像直齿轮一样保证两轮的模数和压力角分别相等外。还必须要求两轮的螺旋角相
9、匹配。 即,下一页,返回,上一页,. 斜齿圆柱齿轮传动,.重合度 如图- 所示。 直齿轮传动的实际啮合线长度为。 斜齿轮传动的实际啮合线长度为。 比直齿轮的啮合线增长了。 因此。 斜齿轮传动的重合度为 斜齿轮传动的重合度随齿宽 和螺旋角 的增大而增大。 故比直齿轮传动平稳。 承载能力强。,返回,上一页,. 直齿圆锥齿轮传动,. 圆锥齿轮传动概述 圆锥齿轮用于传递两相交轴间的运动和动力。 两轴交角可以是任意的。 一般常用 的传动。 如图- 所示。 圆锥齿轮的轮齿均匀分布在一个截锥体上。 从大端到小端逐渐收缩。 与圆柱齿轮相对应。 圆锥齿轮有分度圆锥、齿顶圆锥、齿根圆锥和基圆锥。其轮齿有直齿、斜齿
10、和曲齿等形式。 直齿圆锥齿轮的设计、制造和安装都比较简便。 应用较广。 曲齿圆锥齿轮传动平稳。 承载能力高。 常用于高速重载传动。 如汽车、拖拉机的差速器中。 . 直齿圆锥齿轮传动的主要参数 为了便于测量和计算。 圆锥齿轮的参数以大端为标准。 即规定大端模数为标准模数。大端压力角 。 齿顶高系数 。 顶隙系数 .。,下一页,返回,. 直齿圆锥齿轮传动,一对直齿圆锥齿轮传动。 传动比为 一对标准啮合的直齿圆锥齿轮传动的啮合条件是: 两轮的大端模数和压力角必须分别相等。,返回,上一页,. 齿轮的结构与润滑,. 失效形式 常见的轮齿失效形式有以下五种: .轮齿折断 齿轮工作时。 轮齿根部产生的弯曲应
11、力最大。 而且有应力集中。 故轮齿折断常发生在齿根部分。 轮齿的折断有两种情况: 一种是由于轮齿反复弯曲。 在轮齿根部产生疲劳裂纹。 裂纹不断扩展。 最终发生疲劳折断(图-)。 另一种是由于短时过载或受到冲击载荷过大而发生的突然折断。 称过载折断。 在齿轮正常使用中。 疲劳折断是轮齿折断的主要形式。,下一页,返回,. 齿轮的结构与润滑,.齿面点蚀 齿轮传动时。 轮齿啮合表面在法向力作用下。 任一点所产生的接触应力由零(该点未进入啮合) 增加到最大值(该点啮合时)。 即齿面的接触应力为脉动循环的接触应力。 当这种应力超过材料的接触疲劳极限时。 齿面表层就会产生细小的疲劳裂纹。 裂纹随应力循环次数
12、的增多而逐渐扩展。 使表层金属微粒脱落而形成不规则的凹坑或麻点。 这种现象称疲劳点蚀。 实践表明。 疲劳点蚀一般出现在齿根表面靠近节线处。 如图- 所示。 疲劳点蚀是闭式软齿面齿轮(硬度) 传动的主要失效形式。,下一页,返回,上一页,. 齿轮的结构与润滑,.齿面胶合 齿轮传动在低速重载时。 由于齿面间压力大。 不易形成油膜。 在高速重载时。 啮合区的温升使润滑油黏度降低。 导致润滑失效。 从而使两齿面金属直接接触。 因瞬间高温而发生相互粘着现象。 当两齿面继续滑动时。 较软齿面的材料沿滑动方向被撕下形成沟痕。 如图- 所示。 这种现象称为胶合。 提高齿面的抗胶合能力。 可适当提高齿面硬度和降低
13、表面粗糙度数值。 对于低速传动应选用黏度较大的润滑油。 对于高速传动采用抗胶合能力强的活性润滑油。,下一页,返回,上一页,. 齿轮的结构与润滑,.齿面胶合 齿轮传动在低速重载时。 由于齿面间压力大。 不易形成油膜。 在高速重载时。 啮合区的温升使润滑油黏度降低。 导致润滑失效。 从而使两齿面金属直接接触。 因瞬间高温而发生相互粘着现象。 当两齿面继续滑动时。 较软齿面的材料沿滑动方向被撕下形成沟痕。 如图- 所示。 这种现象称为胶合。 提高齿面的抗胶合能力。 可适当提高齿面硬度和降低表面粗糙度数值。 对于低速传动应选用黏度较大的润滑油。 对于高速传动采用抗胶合能力强的活性润滑油。 . 齿轮的常
14、用材料 齿轮常用材料有优质碳素钢、合金结构钢、铸钢、铸铁和非金属等。 它们的牌号及力学性能见表-。,下一页,返回,上一页,. 齿轮的结构与润滑,. 齿轮的结构 齿轮的结构设计。 一般是在主要参数和几何尺寸确定之后进行。 其结构形式与齿轮直径大小、材料、加工方法和生产批量等因素有关。 设计时常按齿轮的直径大小选择合适的结构形式。 再根据经验公式完成结构设计。 .齿轮轴 对于直径较小的钢制齿轮。 当齿轮的顶圆直径 小于轴孔直径 的 倍。 或圆柱齿轮齿根圆至键槽底部的距离. (斜齿轮为)、圆锥齿轮的小端齿根圆至键槽底部的距离. ( 为大端模数) 时。 应将齿轮与轴制成一体。 称为齿轮轴。 如图-所示
15、。,下一页,返回,上一页,. 齿轮的结构与润滑,.实心式齿轮 齿顶圆直径 的钢制齿轮。 可采用实心式结构。 常用锻造毛坯。 如图-所示。 .腹板式齿轮 当齿顶圆直径 时。 为了减轻重量和节约材料。 常制成腹板式结构。 齿轮锻造结构如图- 所示。 铸造结构如图- 所示。 .轮辐式齿轮 当齿顶圆直径 时。 因受锻造设备的限制。 往往采用铸造的轮辐式结构。 如图- 所示。,下一页,返回,上一页,. 齿轮的结构与润滑,. 齿轮传动的润滑 齿轮传动时良好的润滑不仅可以减少磨损和发热。 提高承载能力。 延长使用寿命。 还可以起到散热、防锈和降低噪声等作用。 .常用润滑方式 对于闭式齿轮传动的润滑方式。 一般根据齿轮的圆周速度
