机械原理PPT电子课件教案-第4章 齿轮传动x3.ppt

第4章 齿轮传动,4.3渐开线标准直齿圆柱齿轮,4.3.1外齿轮 名称和基本参数 齿数z 分度圆d（标准） 齿顶圆da 齿根圆df 全齿高h 基圆rb 齿厚s 槽宽e 齿距p 法向齿距pn,1. 齿数z,4.3.1 基本参数,2、 模数m 定义：分度圆上， 模数,4.3.1 基本参数,4.3.1 基本参数,表4.3 标准模数（gb1357-87）,4. 3.1 基本参数,3、 分度圆压力角a 国家标准a=20，英制标准a=14.5, 某些汽车齿轮a=22.5,4.齿顶高系数,4. 3.1 基本参数,5. 顶隙系数,4.3.1 基本参数,标准齿轮的特征： 特征一：分度圆上m、a为标准值 特征二：齿厚s齿槽宽e 特征三：具有标准的齿顶高与齿根高,4.3.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算,p131表44,模数不同的齿轮比较,结论：模数越大，齿轮越大,齿条的参数,齿条特点： 任意齿廓的法线是平行的 任意高度齿廓的压力角为齿形角 任意高度齿距相等,4.4 渐开线标准齿轮的啮合,4.4.1正确啮合的条件:齿对交替过程中不发生冲击,?,不能正确啮合,?,不能正确啮合,4.4.1正确啮合的条件,4.4.1正确啮合的条件,正确啮合的条件,4.4.1正确啮合的条件,正确啮合的条件,保证加工与互换性,4.4.1正确啮合的条件,4.4.2无齿侧间隙啮合的条件,1、无齿侧间隙啮合,标准安装： 分度圆与节圆重合,4.4.2无齿侧间隙啮合的条件,2、标准齿轮的标准安装：,标准齿轮的标准安装,非标准安装时的啮合：齿侧间隙啮合,4.4.2无齿侧间隙啮合的条件,齿轮齿条啮合的特点： 1.齿轮分度圆永远与节圆重合 2.啮合角永远等于分度圆压力角,3、标准齿轮与齿条的标准安装,4.4.2无齿侧间隙啮合的条件,标准齿轮与齿条的标准安装,1、轮齿啮合过程 理论啮合线 实际啮合线 连续传动条件？,4.4.3 渐开线齿轮连续传动条件,2、连续传动条件：实际啮合线,重合度,4.4.3 渐开线齿轮连续传动条件,重合度的意义： 重合度的大小表示齿轮啮合时同时参加啮合的齿轮对数 大意味着： 表示同时参加啮合的齿对数多或多对齿啮合所占的时间比例大。,p139表4.5 的推荐值,4.4.3 渐开线齿轮连续传动条件,3.重合度的计算,4.4.3 渐开线齿轮连续传动条件,重合度,结论 c点不变解决瞬时传动比恒定的必要条件； m,相等，解决连续传动的必要条件； 1，解决连续传动的充分条件。 标准齿轮、标准中心距，恒大于1,4.4.3 渐开线齿轮连续传动条件,节点以外，齿廓间存在相对滑动 润滑不良时引起磨损,4.4.3 齿廓的滑动与磨损,4.5.1渐开线齿轮的加工方法 铸造、冲压、切削法等 加工原理: 成形法（仿形法）:盘状铣刀、指状铣刀 铣削法 拉削法 问题：引起的误差如何？ 2. 范成法（展成法） 插齿、滚齿 问题：根切现象与最小齿数,4.5渐开线齿轮的加工,4.5.1渐开线齿轮的加工方法 1. 成形法（仿形法）,4.5 渐开线齿轮的加工,铣削法 拉削法（内齿轮）,铣削法 拉削法,仿形法加工齿轮,渐开线的形状与基圆有关 成形铣刀刀号和加工齿数范围,4.5 渐开线齿轮的加工,成形法加工的特点： 不需要专用机床； 齿形误差较大,用于9级以下精度的齿轮加工,4.5.2 范成法加工齿轮的原理和方法 基本原理 一对齿轮作无侧隙啮合时，其共轭齿廓互为包络线包络法,4.5 渐开线齿轮的加工,2. 加工方法 插齿加工,4.5 渐开线齿轮的加工,齿轮插刀 齿条插刀,优点：用一把插刀可以加工出 m、相同而齿数不同的各种齿轮(包括内齿轮)。 缺点：切削不连续，生产效率较低。,4.5渐开线齿轮的加工,滚齿加工,4.5渐开线齿轮的加工,优点：用一把滚刀可以加工出 m、相同而齿数不同的各种齿轮，切削连续，生产效率高。 缺点：不能加工内齿轮。,4.5 渐开线齿轮的加工,4.5.3 用标准齿条刀具加工齿轮 1.标准齿条刀具 顶部比普通齿条多出一段c*m，用于在被加工齿轮的齿根部分切出齿顶间隙,4.5 渐开线齿轮的加工,4.5.3 用标准齿条刀具加工齿轮,4.5渐开线齿轮的加工,2. 用标准齿条刀具加工齿轮,被加工齿轮的齿数取决于 v刀 和 轮 的比值。,4.5 渐开线齿轮的加工,4.5.4 渐开线齿廓的根切 1. 根切的现象,根切位置,2.根切的危害 强度降低 重合度减小 传动不稳,4.5渐开线齿轮的加工,3. 根切的原因 标准齿轮： 齿数少时刀具进入基圆内(刀具的齿顶线超过了极限啮合点n ),4.5 渐开线齿轮的加工,不发生根切的最小齿数,4.5.5用标准齿条型刀具加工变位齿轮,4.5 渐开线齿轮的加工,加工时采用非标准安装：变位 刀具远离轮坯xm,正变位，x为变位系数，x0 刀具靠近轮坯xm,负变位，x为变位系数，x0,4.5.5用标准齿条型刀具加工 变位齿轮,4.5 渐开线齿轮的加工,变位齿轮的特点： 正变位齿轮的齿厚增加，抗弯强度增加，但齿顶变薄，注意避免齿顶变尖 负变位齿轮的抗弯强度降低 对齿数小于最小齿数的齿轮采用正变位避免根切,考虑变位,4.5 渐开线齿轮的加工,图4.26最小变位系数,4. 避免根切的措施 1. z17（对于标准齿轮） 2. 变位 正变位 刀具远离工件中心,4.5 渐开线齿轮的加工,4.6渐开线变位齿轮,4.6.1变位齿轮的几何尺寸变化 1、分度圆齿厚和槽宽：与标准齿轮比较,4.6渐开线变位齿轮,4.6.1变位齿轮的几何尺寸变化 2、任意半径圆上的齿厚,4.6渐开线变位齿轮,4.6.2变位齿轮啮合传动的几何尺寸 1、无齿侧间隙啮合方程 无侧隙啮合条件 代入无侧隙啮合条件，得无侧隙啮合方程,4.6渐开线变位齿轮,4.6.2变位齿轮啮合传动的几何尺寸 2、无齿侧间隙啮合方程 中心距与啮合角关系式 中心距变动系数y,4.6渐开线变位齿轮,4.6.2变位齿轮啮合传动的几何尺寸 3、齿高变动系数和齿顶圆半径 变位齿轮的齿根高 若全齿高不变，则齿顶高为 变位齿轮两轮无侧隙啮合时 有标准顶隙时中心距,4.6渐开线变位齿轮,4.6.2变位齿轮啮合传动的几何尺寸 3、齿高变动系数和齿顶圆半径 无齿侧间隙，标准顶隙时，两轮削去齿顶一部分 此时齿轮的齿顶高为 相应的齿顶圆半径,总结：渐开线变位齿轮的应用 避免根切 配凑合理的中心距 改善齿轮性能 减小齿轮尺寸 提高齿轮弯曲疲劳强度 修复旧齿轮,4.6渐开线变位齿轮,4.7.1传动类型及选择类型 传动的类型：根据一对齿轮的变位系数和，可分为 1.零传动 2.正传动 3.负传动,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,4.7.1传动类型及选择类型 1.零传动 （高度变位） x1+x2 =0（包括标准齿轮） 通常： 小轮x1 0，大轮x2 0 中心距a，啮合角不变,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,4.7.1传动类型及选择类型 1.零传动 由无侧隙啮合方程,由中心距与啮合角的关系：,零传动：标准齿轮传动x1=x2=0 等变位齿轮传动x1=-x20,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,标准齿轮传动x1=x2=0 齿数条件：,优点： 1、设计计算简单 2、重合度大 3、不会发生过渡曲线干涉 4、齿顶厚大,缺点： 1、抗弯强度弱 2、满足最小齿数17，限制结构尺寸的减小 3、小齿轮齿根部分磨损严重 4、不适于 的场合,缺点： 1、不适合 的场合 2、重合度略有降低 3、小齿轮齿顶易变尖,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,等变位齿轮传动（高度变位）x1=-x20 小齿轮正变位，大齿轮负变位，且x1=-x20,优点： 1、可减小机构尺寸 2、相对提高承载能力 3、改善齿轮的磨损情况,x1+x2 0 中心距a， 啮合角,4.7.1传动类型及选择类型 2.正传动（角度变位）,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,4.7.1传动类型及选择类型 2.正传动 由无侧隙啮合方程,由中心距与啮合角的关系：,4.7.1传动类型及选择类型 2.正传动 齿数条件：,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,优点： 1、可减小机构尺寸 2、可减轻齿轮磨损 3、可配凑中心距 4、可提高齿轮抗弯能力 5、可提高接触强度,缺点： 1、重合度下降 2、正变位的齿轮齿尖会变尖,4.7.1传动类型及选择类型 3、负传动 （角度变位） x1+x2 0 中心距a， 啮合角,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,4.7.1传动类型及选择类型 3.负传动 由无侧隙啮合方程,由中心距与啮合角的关系：,4.7.1传动类型及选择类型 3.负传动 齿数条件：,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,正传动的优点是负传动的缺点，负传动是一种缺点较多的传动，通常只用来配凑中心距 正传动和负传动的啮合角不等于分度圆的压力角，故通称为角变位传动,4.7.1传动类型及选择类型 传动类型的选择,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,正传动的优点多，一般情况采用正传动。 负传动的缺点多，只有凑中心距时采用。 当传动中心距等于标准中心距的情况下，为提高传动质量，可采用等变位齿轮传动代替标准齿轮传动,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,4.7.2齿轮传动设计的步骤 根据设计要求的不同，设计的步骤有所不同，一般可归纳为一下3种设计情况： 1、避免根切的设计 2、凑中心矩的设计 3、实现给定传动比的设计,4.7.2齿轮传动设计的步骤 避免根切的设计 已知：z1,z2,m,ha*,c* 设计步骤： 1。选择传动类型 如齿数 必须采用正传动 2。选择变位系数 3。计算齿轮尺寸p153表4.6 4。校验重合度和正变位齿轮的齿顶圆厚度,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,4.7.2齿轮传动设计的步骤 凑中心距的设计 已知：z1,z2,m,a,ha*,c* 设计步骤： 1。计算标准中心矩 2。计算啮合角 3。按无齿侧啮合的方程计算变位系数的和 4。分配两轮的变位系数 5。计算齿轮尺寸 6。校验重合度和正变位齿轮的齿顶圆厚度,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,4.7.2齿轮传动设计的步骤 实现给定传动比的设计 已知：i12,m,aha*,c* 设计步骤： 1。选择两轮齿数,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,考虑小齿轮齿顶变尖等，z1不宜太小 取z2 ，圆整。 实际传动比与已知值的误差在允许的范围内 后续步骤同前面。,4.7.2齿轮传动设计的步骤 实现给定传动比的设计,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,优先采用正传动，取z1,解： 求变位系数： 计算标准中心矩： 啮合角 变位系数 两轮齿数相等取,4.7.2齿轮传动设计的步骤 例题：已知一对渐开线外啮合齿轮的齿数z1=z2=15,实际中心矩a=325mm,m=20mm,=200,ha*=1,c*=0.25,要求许用重合度=1.2,齿顶厚不小于0.4mm.设计这对齿轮。,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,求变位系数： 最小变位系数 大于最小变位系数，因此不会发生根切 计算两轮的几何尺寸,4.7.2齿轮传动设计的步骤,4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计,校验重合