《新编机械设计基础 机构分析与应用 教学课件 ppt 作者 张淑敏4-3-0 分析齿轮传动机构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新编机械设计基础 机构分析与应用 教学课件 ppt 作者 张淑敏4-3-0 分析齿轮传动机构（86页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、任务3 分析齿轮传动机构,机电与轨道交通学院 张淑敏,项目四 传动机构的分析与应用,齿轮磨料磨损实例,2009年的毕业生就业回访,齿轮磨料磨损实例,2009年的毕业生就业回访 仓库里没有备货，那就只能联系外面工厂来加工新齿轮了。 但是参照一个已经磨损了的、不能正常工作的旧齿轮（如图4-34所示），如何来生产新齿轮呢？,齿轮磨料磨损实例,2009年的毕业生就业回访 那么以下几个问题，你将不得不考虑： 影响齿轮形状的关键参数有哪些？ 这些参数如何测量或计算？ 该齿轮用的是什么材料？ 从毛胚到齿轮，工厂加工时需要哪些参数？ 工厂加工齿轮的方法有哪些？ 如何保证加工好的单个齿轮与原来的齿轮配对？ 如何
2、控制齿轮的精度？ 该齿轮在热处理方面有没有特殊之处？如表面渗碳等等要求。,认识齿轮传动,齿轮传动的特点及类型 渐开线齿廓的形成及其啮合特性,齿轮传动的特点及类型,特点 具有传动比准确、效率高、寿命长、工作可靠、结构紧凑、适用的速度和功率范围广等优点。 缺点是：制造和安装精度要求较高，不宜在两轴中心距很大的场合使用等。,齿轮传动的特点及类型,类型,1,齿轮传动的特点及类型,类型,2,齿轮传动的特点及类型,类型,3,试试看,你能分辨出图4-3541这7种齿轮传动中 哪些是平行轴齿轮传动？ 哪些是相交轴齿轮传动？ 哪些是交错轴齿轮传动吗？,齿轮传动的特点及类型,对齿轮传动的要求 1）传动平稳、可靠，
3、能保证实现瞬时角速比恒定。 2）有足够的承载能力。,从零件的承载能力出发， 在齿轮传动设计应用之初要进行必要的强度计算与校核。,齿轮传动的特点及类型,对齿轮传动的要求 比照：直线齿廓-渐开线齿廓,第一个要求分析,渐开线齿廓的形成及其啮合特性,（1）渐开线的形成及特性 （2）渐开线齿廓啮合的几个重要性质,渐开线齿廓的形成及其啮合特性,（1）渐开线的形成及特性,特性： （1）发生线沿基圆滚过的线段长度等于基圆上被滚过的相应弧长。 （2）渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。因为当发生线在基圆上作纯滚动时，B点为渐开线上K点的曲率中心，BK为其曲率半径和K点的法线。,渐开线齿廓的形成及其啮合特性,（2
4、）渐开线的形成及特性,（3）渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夹的锐角称为该点的压力角。齿廓上各点压力角是变化的。 （4）渐开线的形状只取决于基圆大小。 当基圆半径无穷大时，渐开线形状就成了一条直线-直齿 （5）基圆内无渐开线。,渐开线齿廓的形成及其啮合特性,（1）渐开线的形成及特性 （2）渐开线齿廓啮合的几个重要性质 1）渐开线齿廓能保证定传动比传动 2）啮合线为一定直线，啮合角为一常数 3）传力平稳性 4）渐开线齿轮具有“可分性”,？,渐开线齿廓的形成及其啮合特性,定传动比传动,K为节点,传动比为一常数,试试看,请辨别： 节点 节圆 分度圆,渐开线齿廓的形成及其啮合特性,啮合线为一定
5、直线，啮合角为一常数,一对渐开线齿廓啮合传动时，两齿廓啮合点的轨迹称为啮合线,啮合线,与两节圆的公切线,所夹的锐角称为啮合角,渐开线标准直齿圆柱齿轮传动分析,1. 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 （1）齿轮各部分的名称及代号 （2）基本参数 （3）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 2. 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动条件 （1）正确啮合条件 （2）连续传动条件 （3）正确安装条件,渐开线标准直齿圆柱齿轮的 基本参数和几何尺寸,齿轮各部分的名称及代号,渐开线标准直齿圆柱齿轮的 基本参数和几何尺寸,齿轮各部分的名称及代号,齿轮圆周上轮齿的数目称为齿数,用z表示。,试试看,能否叫上齿轮各部分
6、名字,基本参数和几何尺寸,基本参数,模数m,= m z,模数单位为mm，标准模数见表。它是确定齿轮尺寸的重要参数。,齿顶高 ha=ha*m （ ha* 齿顶高系数） 齿根高 h f=(ha*+c*)m （c* 顶隙系数） 我国标准规定：正常齿制ha*=1 ，c*=0.25； 短齿制ha*=0.8 ，c*=0.3 全齿高 h=ha+h f=(2ha*+c*)m,标准齿轮是指m,a, ha*和 c*均为标准值，且s=e的齿轮。 m,a, ha*和 c*是齿轮的基本参数，其它几何尺寸可通过它们求得。计算公式见表9-2。,基本参数和几何尺寸,内齿轮与外齿轮的不同点：,1.齿廓是内凹的。 2.分度圆大于
7、齿顶圆，齿根圆大于分度圆。 3.齿顶圆必须大于基圆，齿顶的齿廓才能全部为渐开线。,所以，内齿轮的齿顶圆直径与齿根圆直径的计算公式不同于外齿轮，其它尺寸可参照外齿轮的计算公式。,齿条与齿轮的不同点,1.齿条齿廓上各点的压力角相等。其大小等于齿廓的倾斜角（取标准值20o)，通称为齿形角。 2.无论在中线上或与其平行的其它直线上，其齿距都相等。,例子,例子,试试看,你能解决图4-34中齿轮磨料磨损的问题了吗？,Finish 参数计算,渐开线标准直齿圆柱齿轮传动分析,1. 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 （1）齿轮各部分的名称及代号 （2）基本参数 （3）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 2.
8、渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动条件 （1）正确啮合条件 （2）连续传动条件 （3）正确安装条件,渐开线标准直齿圆柱齿轮的 啮合传动条件,（1）正确啮合条件,要使处于啮合线上的各对轮齿都能正确地进入啮合状态， 显然必须保证处于啮合线上的相邻两轮齿同侧齿廓之间的法向距离相等。,渐开线标准直齿圆柱齿轮的 啮合传动条件,（2）连续传动条件,为了保证一对渐开齿轮能够连续传动， 必须做到前一对啮合轮齿在脱离啮合之前， 后一对轮齿必须进入啮合，否则传动就会中断。,渐开线标准直齿圆柱齿轮的 啮合传动条件,（3）正确安装条件,回顾,渐开线标准直齿圆柱齿轮传动有哪些？ 渐开线标准直齿圆柱齿轮传动最优点在于？ 渐
9、开线是一条什么样的曲线？有哪些特点？ 渐开线圆柱齿轮的基本参数有？ 渐开线圆柱齿轮正确啮合和连续啮合的条件是？,斜齿圆柱齿轮传动分析,斜齿圆柱齿轮齿面的形成及啮合特点,斜齿圆柱齿轮传动分析,啮合特点 工作平稳 重合度大，啮合性好 缺点：会产生轴向力 （可用人字齿克服）,广泛用于高速重载传动中,斜齿圆柱齿轮传动分析,斜齿圆柱齿轮的基本参数,螺旋角,试试看,你判断下图的斜齿轮是什么旋向的吗？,图4-59 两斜齿轮,斜齿圆柱齿轮传动分析,端面模数 和法面模数,模数,斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算，见表4-13,斜齿圆柱齿轮传动分析,斜齿圆柱齿轮啮合传动 正确啮合的条件,锥齿轮传动分析,为计算和测量方便，
10、通常取大端参数为标准值。 正确啮合条件为：两轮的大端模数和压力角分别相等,齿轮传动的使用与维护,1. 齿轮传动的精度 2. 齿轮传动的装配 3. 齿轮传动的失效和维护 资料链接：齿轮的加工方法,齿轮传动的精度,两标准将齿轮精度等级分为12级，1级最高，12级最低，其中常用69级,齿轮传动的装配,（1）齿轮传动的间隙 1）侧隙 2）顶隙,齿轮传动的装配,（1）齿轮传动的间隙 （2）变位齿轮的安装,齿轮传动的装配,（1）齿轮传动的间隙 （2）变位齿轮的安装,纺织机械的A077型清棉机压辊齿轮， 使用变位齿轮解决了 由于四只压辊的表面速度相等 而产生棉层折叠现象的弊端。,解释：变位齿轮？,所谓变位齿
11、轮是指用范成法加工齿轮时，改变刀具和轮坯相对位置所加工完成的齿轮。,工厂加工齿轮的方法,滚齿（图4-64）,范成法（展成法）,滚直齿,滚斜齿,滚刀,工厂加工齿轮的方法,插齿（图4-65）,范成法（展成法）,插直齿,插斜齿,轮齿的根切,根切现象 现象,用范成法加工齿轮时，若刀具的齿顶线（或齿顶圆）超过理论啮合线极限点N时，被加工齿轮齿根附近的渐开线齿廓将被切去一部分，这种现象称为根切（如图所示）。,轮齿的根切,后果 根切使齿轮的抗弯强度削弱、承载能力降低、啮合过程缩短、传动平稳性变差，因此应避免根切。,轮齿的根切,原因 要使被切齿轮不产生根切，刀具的齿顶线不得超过极限啮合点N。,轮齿的根切,解决
12、措施 最小齿数：17（标准） 变位齿轮,工厂加工齿轮的方法,铣齿,仿形法,铣直齿,铣斜齿,试试看,问题讨论 了解了以上仿型法加工齿轮的过程，你能总结出该方法有什么特点吗？同一把铣刀能加工出不同齿数的齿轮吗？为什么？,仿形法加工特点,加工方便易行，但精度难以保证。 加工不连续，生产效率低，不宜用于批量生产。 可在普通铣床上加工，不需专用机床。 适用于单件生产而且精度要求不高的齿轮加工,试试看,问题讨论 现有4个标准齿轮： m1=4mm，z1=25； m2=4mm，z2=50； m3=3mm，z3=60； m4=2.5mm，z4=40。 试问： 1）哪两个齿轮的渐开线形状相同？ 2）哪两个齿轮能正
13、确啮合？ 3）哪两个齿轮能用同一把滚刀制造? 这两个齿轮能否改成用同一把铣刀加工？,试试看,1.仿形法 ：是什么？有什么特点？应用场合？ 2.范成法：与仿形法比较异同，优点体现在哪里？ 3.根切现象：是什么？危害？原因？解决措施？ 4.标准外齿轮的最少齿数是？,齿轮传动的使用与维护,1. 齿轮传动的精度 2. 齿轮传动的装配 3. 齿轮传动的失效和维护 资料链接：齿轮的加工方法,齿轮传动的失效和维护,（1）齿轮传动的失效形式及对策 （2）齿轮的材料 （3）齿轮传动的润滑 （4）重要齿轮零件的强度校核,（1）齿轮传动的失效形式及对策,机械零件由于强度、刚度、耐磨性和振动稳定性等因素不能正常工作时
14、，称为失效。机械零件在变应力作用下引起的破坏称为疲劳破坏，机械零件抵抗疲劳破坏的能力称为疲劳强度。齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。其失效形式有：,轮齿折断,提高轮齿抗折断能力的措施： 增大齿根圆角半径， 消除加工刀痕以降低齿根应力集中； 对轮齿进行表面处理以提高齿面硬度。,（1）齿轮传动的失效形式及对策,机械零件由于强度、刚度、耐磨性和振动稳定性等因素不能正常工作时，称为失效。机械零件在变应力作用下引起的破坏称为疲劳破坏，机械零件抵抗疲劳破坏的能力称为疲劳强度。齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。其失效形式有：,轮齿折断,提高轮齿抗折断能力的措施： 增大齿根圆角半径， 消除加工刀痕以降低齿根应力集
15、中； 对轮齿进行表面处理以提高齿面硬度。,（1）齿轮传动的失效形式及对策,齿面磨损：灰尘、砂粒、金属微粒等落入轮齿间，会使齿面间产生摩擦磨损。严重时会因齿面减薄过多而折断。磨损是开式传动的主要失效形式。,主要措施：采用闭式传动；提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；采用清洁的润滑油。,（1）齿轮传动的失效形式及对策,齿面点蚀：轮齿工作面某一固定点受到近似脉动的变应力作用，由于疲劳而产生的麻点状剥蚀损伤的现象。点蚀是闭式传动常见的失效形式。开始齿轮由于磨损很少出现点蚀。点蚀首先出现在节线附近。,主要措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；增大润滑油粘度；采用合理变位。,（1）齿轮传动的失效形式及对策,齿面胶
16、合：高速重载传动中，齿面间压力大，瞬时温度高，润滑油模被破坏，齿面间会发生粘接在一起的现象，在轮齿表面沿滑动方向出现条状伤痕，称为胶合。,防止胶合的措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；增大润滑油粘度；限制油温。,（1）齿轮传动的失效形式及对策,塑性变形：重载且摩擦力很大时，齿面较软的轮齿表面就会沿摩擦力方向产生塑性变形。,措施：提高齿面硬度；增大润滑油粘度。,主动齿轮齿面所受摩擦力背离节线，齿面在节线附近下凹；从动齿轮齿面所受摩擦力指向节线，齿面在节线附近上凸。,（2）齿轮的材料,齿轮材料的基本要求 ：齿面硬、齿芯韧，即： (1)齿面应有足够的硬度，以抵抗齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等； (2)齿芯应有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿根折断和冲击载荷： (3)应有良好的加工工艺性能及热处理性能使之便于加工且便于提高其力学性能。 (4)大小齿轮应有硬度差。（20-50HBS）,最常用的齿轮材料是钢此外还有铸铁及
