《机械基础 少学时 教学课件 ppt 作者 曾德江 第10单元 齿轮传动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械基础 少学时 教学课件 ppt 作者 曾德江 第10单元 齿轮传动（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械基础 齿轮传动,机械工业出版社,案例导入,齿轮广泛地用在日常生活和生产的各个地方。例如，数码相机就是通过齿轮传动来实现镜头的伸缩（如图10-1a），汽车之所以能以不同的速度行驶，也是通过变速器里的齿轮传动来实现的（如图10-1b）。,a）数码相机镜头伸缩机构,b）汽车变速器,图10-1 齿轮传动的应用案例,机械工业出版社,案例导入,机械工业出版社,第10单元 齿轮传动,机械工业出版社,第10单元 齿轮传动,机械工业出版社,学习目标,机械工业出版社,学习重点和难点,机械工业出版社,10.1 齿轮传动基础知识,1. 齿轮传动的特点 1、齿轮传动依靠轮齿依次啮合传递运动和动力，不会发生弹性滑动和
2、打滑，因此传动准确可靠； 2、齿轮传动的机械效率可达0.950.99（带传动的效率 0.870.96）,且能工作寿命长可达几年甚至几十年； 3、齿轮传动结构紧凑，与其他传动相比，所占空间位置较小； 4、齿轮制造和安装成本较高、不适用于两轴中心距过大的传动。,10.1.1 齿轮传动的特点、类型和基本要求,机械工业出版社,10.1 齿轮传动基础知识,1.齿轮传动的类型 齿轮传动的类型，按照一对齿轮轴线的相对位置和轮齿的齿向，可进行分类： 1）两轴平行的齿轮机构（平面齿轮机构）,内啮合 圆柱直齿轮,外啮合 圆柱直齿轮,直齿轮与 齿条啮合,斜齿圆柱 齿轮机构,人字 齿轮机构,机械工业出版社,10.1
3、齿轮传动基础知识,2）两轴不平行的齿轮机构（空间齿轮机构）,准双曲面 机构,曲线齿圆锥 齿轮机构,直齿圆锥 齿轮机构,蜗轮蜗 杆传动,螺旋齿 轮传动,机械工业出版社,10.1 齿轮传动基础知识,机械工业出版社,10.1 齿轮传动基础知识,10.1.2 渐开线的形成及其性质,1 渐开线的形成 （1）渐开线的形成 （2）基圆（半径用rb表示） （3）发生线,机械工业出版社,10.1 齿轮传动基础知识,2、渐开线的性质 （1）BK=弧AB （2）渐开线上任意一点K的法线恒于与基圆相切,该点的曲率半径等于BK，切点为曲率中心。,机械工业出版社,10.1 齿轮传动基础知识,（3）渐开线的形状取决于基圆大
4、小，基圆越大渐开线越平直，基圆半径无穷大时渐开线为直线。,机械工业出版社,10.1 齿轮传动基础知识,（4）作用于渐开线K点的正压力Fn的方向（法线方向）与其作用点的速度vk方向所夹的锐角，称渐开线在K点的压力角，用k表示， K点离圆心越远，压力角k越大。 任意点向径与压力角的关系：,机械工业出版社,10.1 齿轮传动基础知识,（5）基圆内无渐开线,机械工业出版社,10.1 齿轮传动基础知识,10.1.3 渐开线齿廓啮合特性 1.瞬时传动比为常数,图10-5 渐开线齿廓传动的特点,机械工业出版社,10.1 齿轮传动基础知识,2.渐开线齿轮具有可分性 对于渐开线齿轮因制造、安装等原因，使两轮的实
5、际中心距与设计中心距略有偏差，但不会影响两轮的传动比。该特性称为传动的可分性。该性质对机械产品的加工和装配都十分有利。,3.齿廓啮合线、压力线方向不变 对于一对渐开线齿廓传动齿轮，同一方向的公法线是唯一确定的，不管齿轮在哪一点啮合，啮合点总是在这条公法线上，因而公法线也可称为啮合线。由于两个齿轮啮合传动时，其正压力始终在公法线方向上，因此齿轮传动啮合线、过啮合点的公法线、基圆的公切线和正压力作用线四线重合，且方向不变。啮合线与两节圆公切线所夹的锐角称为啮合角，用表示，它是渐开线在节圆上的压力角。,机械工业出版社,10.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸,10.2.1 齿轮各部分的名
6、称和基本参数,图10-6 齿轮各部分的名称,如图10-6所示为一标准直齿圆柱齿轮的一部分，齿轮各部分的名称和基本参数如下：,机械工业出版社,10.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸,1、齿数（用z表示） 2、齿顶圆（直径和半径分别用da 、 ra表示) 3、齿根圆（直径和半径分别用df 、rf表示） 4、分度圆（直径和半径分别用d 、r表示）：齿轮上作为齿轮尺寸基准的圆称为分度圆。,机械工业出版社,10.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸,5、任意圆周上的齿槽宽（用ek表示） 6、任意圆周上的齿厚（用sk表示） 7、任意圆周上的齿距（用pk表示）：pk = sk + e
7、k 8、齿槽宽（用e表示） 9、齿厚（用s表示）：s = e 10、齿距（用p表示）：p= e+ s 11、齿高（用h表示） 12、齿根高（用hf表示） 13、齿顶高（用ha表示）,机械工业出版社,10.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸,2.基本参数 （1）模数（m） 为便于设计制造、安装和互换性要求，人为地把分度圆上齿距与无理数的比值规定为标准值，称为齿轮的模数，用表示m ，其单位为 m m 。,模数是齿轮几何尺寸计算的基础，模数越大，轮齿的尺寸也越大，弯曲强度越高。国家标准已经规定了标准模数系列，如表10-1所示。于是得到分度圆直径d的计算公式，即：d=mz,机械工业出版社,
8、10.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸,2、压力角：是指分度圆上的压力角，用表示。 国家规定的标准压力角=20 3、齿顶高系数ha*和顶隙系数c* （1）齿顶高：ha=ha*m （2）齿根高：hf=(c*+ha*) m （3）全齿高：h=ha+hf=(c*+2ha*) m 式中：ha齿顶高 hf齿根高 ha* 齿顶高系数 c*齿根高系数,机械工业出版社,10.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸,（5）齿数 齿轮的齿数是指轮齿的个数，用z表示。 综合上述讨论可知，模数、齿数、压力角、齿顶高系数和顶隙系数是渐开线齿轮几何尺寸计算的五个最基本参数，这些值均为标准值。,机械工
9、业出版社,10.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸,10.2.2 渐开线标准齿轮,具有标准模数、标准压力角、标准齿顶高系数、标准顶隙系数，且分度圆上齿厚等于齿槽宽的齿轮称为标准齿轮。故其,s=e=p/2=m/2,机械工业出版社,10.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动,10.3.1 正确啮合条件,一对齿轮啮合过程中，必须保持两轮相邻的各对齿逐一啮合，不得出现传动中断、轮齿撞击、齿廓重叠等现象，相啮合的一对齿轮必须满足：（1）正确啮合条件；（2）无侧隙传动条件；（3）连续传动条件。,渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两个齿轮的模数和压力角必须分别相等。由于分度圆上模数m和压力角已标
10、准化，故正确啮合条件为：,10.3.2 无侧隙传动条件,齿轮传动时如果轮齿之间有侧隙就会发生冲击和振动。要避免这样的情况就要实现标准安装，即保证：安装时分度圆与节圆重合。标准安装时的中心距称为标准中心距，为,机械工业出版社,10.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动,机械工业出版社,10.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动,10.3.3 连续传动条件,重合度越大，啮合线,内，同时啮合的轮齿对数越多，传动越平稳。,机械工业出版社,10.4 齿轮的切削加工和变位齿轮,）,10.4.1 齿轮的切削加工原理,机械工业出版社,10.4 齿轮的切削加工和变位齿轮,10.4.2 根切与变位齿轮,1.切齿干
11、涉现象和最少齿数 用范成法加工齿轮时，如果齿轮的齿数太少，则切削刀具的齿顶就会切去轮齿根部的一部分，这种现象称为切齿干涉现象或根切，如图10-7所示。发生根切后会使轮齿的弯曲强度降低，并使重合度减小，传动时出现冲击噪音，故应设法避免出现根切现象的产生。,图10-7 齿轮的根切现象,2.变位齿轮 用齿条型刀具加工齿轮时，若刀具的中线（又称分度线）与轮坯的分度圆相切时，加工出来的齿轮为标准齿轮。如图10-8a所示，若将刀具相对于轮坯中心向外移出或向内移近一段距离，则刀具的中线不再与轮坯的分度圆相切，刀具移动的距离xm称为变位量，其中m为模数，x为变位系数。这种用改变刀具与轮坯相对位置来加工齿轮的称
12、为变为齿轮。,机械工业出版社,10.4 齿轮的切削加工和变位齿轮,如图10-8b所示在加工齿轮时，若刀具离开标准位置相对于轮坯中心向外移，则称为正变位，变位系数x0，加工出来的齿轮称为正变位齿轮；若刀具离开标准位置相对于轮坯中心内移，则称为负变位，变位系数x0，加工出来的齿轮称为负变位齿轮。,b）变位齿轮的齿廓,变位齿轮与标准齿轮相比，有如下优点： 1）采用正变位，可以加工出齿数zzmin而不发生根切的齿轮，使齿轮传动的结构尺寸减小。正变位齿轮齿根部齿厚增加，齿廓曲率半径增大，有利于提高齿轮强度，但齿顶部齿厚变薄，这类齿轮使用较多。 2）负变位齿轮齿根部齿厚减小，齿廓曲率半径减小，对于同一模数
13、和齿数的齿轮，轮齿显得偏瘦。,由于变位齿轮与标准齿轮相比具有很多优点，而且并不增加加工难度，因此，变位齿轮在各种机械中得到广泛的应用。,机械工业出版社,10.4 齿轮的切削加工和变位齿轮,10.4.3 渐开线齿轮的测量尺寸,在齿轮加工生产中，常通过对齿轮公法线长度的测量和分度圆弦齿厚的测量，确定齿轮的模数压力角等参数，并检验齿轮的加工精度。,1.公法线长度的测量,图10-9 公法线长度的测量,机械工业出版社,10.4 齿轮的切削加工和变位齿轮,2.分度圆弦齿厚和弦齿高,图10-10 分度圆弦 齿厚与弦齿高,机械工业出版社,10.4 齿轮的切削加工和变位齿轮,10.4.4 齿轮传动的精度,机械工
14、业出版社,10.5 斜齿圆柱齿轮传动,10.5.1 斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成和啮合特点,1.齿廓曲面的形成,机械工业出版社,10.5 斜齿圆柱齿轮传动,2.斜齿圆柱齿轮的啮合特点,机械工业出版社,10.5 斜齿圆柱齿轮传动,10.5.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸,1.基本参数,由于斜齿轮轮齿为倾斜的渐开螺旋齿面，因而斜齿轮几何参数有端面参数和法面参数两组。端面是与斜齿轮轴线垂直的平面；法面是与垂直于轮齿螺旋线的平面。,（1）螺旋角,将斜齿轮的分度圆柱面展开，得到一长矩形，分度圆上的螺旋线变成斜直线。该斜直线与齿轮轴线之间所夹的锐角，称为螺旋角，用表示。,如图10-14所示斜齿轮按轮齿
15、斜向分为左旋和右旋两种。,机械工业出版社,10.5 斜齿圆柱齿轮传动,（2）模数,如图10-15所示，法向齿距pn和端面齿距pt之间的关系为：,由上式，可导出法面模数mn与端面模数mt之间的关系为：,（3）压力角,斜齿轮的法面压力角n和端面压力角t之间的关系（图10-14）为：,机械工业出版社,10.5 斜齿圆柱齿轮传动,2.外啮合标准斜齿轮的几何尺寸计算,机械工业出版社,10.5 斜齿圆柱齿轮传动,10.5.3 斜齿圆柱齿轮的啮合传动和当量齿数,1.正确啮合条件,斜齿轮传动正确啮合条件为：,2.斜齿圆柱齿轮的当量齿数,图10-16 斜齿圆柱齿轮 的当量齿轮,由于斜齿轮的强度计算、制造等都是以
16、法面为准，因此需要知道斜齿轮的法面齿形。但法面齿形比较复杂，不易精确计算。 这样可以找一个与斜齿轮法面齿形相当的直齿轮齿形来近似代替，这个相当的直齿轮称为斜齿轮的当量齿轮。,由上式可得出标准斜齿轮不发生根切的最少齿数为：,机械工业出版社,10.6 直齿锥齿轮传动,如图10-17a所示圆锥齿轮用于相交轴之间的传动。两轴之间的轴交角可根据传动的需要来确定，在一般机械中，多采用=90的传动。,直齿圆锥齿轮的轮齿是分布在圆锥面上，因此有大端和小端之分。为了便于计算和测量，通常取齿轮大端的参数为标准值。即大端模数和大端压力角为标准值，=20。,在大多数情况下，,，故,机械工业出版社,10.6 直齿锥齿轮传动,10.6.1 直齿圆锥齿轮齿廓曲面与当量齿数,1.直齿锥齿轮齿曲面齿廓的形成,机械工业出版社,10.6 直齿锥齿轮传动,2.当量齿数,3.直齿锥齿轮正确啮合条件,一对直齿锥齿轮正确啮合条件是： 两轮的大端
