齿轮传动精ppt课件

.,1,第七章齿轮传动,71概述,一、齿轮的特点齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力，其圆周速度可达到300m/s，传递功率可达105KW，齿轮直径可从不到1mm到150m以上，是现代机械中应用最广的一种机械传动。齿轮传动与带传动相比主要有以下优点：（1）传递动力大、效率高；（2）寿命长，工作平稳，可靠性高；（3）能保证恒定的传动比，能传递空间任意两轴间的运动。齿轮传动与带传动相比主要缺点有：(1)制造、安装精度要求较高，因而成本也较高；(2)不宜作远距离传动。(3)无过载保护(4)需专门加工设备,.,2,外啮合直齿轮,内啮合直齿轮,1、两轴线平行的圆柱齿轮机构,二、齿轮机构的传动类型,.,3,斜齿圆柱齿轮,人字齿圆柱齿轮,.,4,齿轮齿条传动,.,5,直齿圆锥齿轮传动,2、相交轴齿轮传动,.,6,3、两轴相交错的齿轮机构,交错轴斜齿轮传动,.,7,蜗轮蜗杆传动,.,8,8avi,多路齿轮机构传动,.,9,2、按工作条件,3、按齿形,渐开线常用摆线计时仪器圆弧承载能力较强,开式适于低速及不重要的场合，农业机械，建筑机械及简单机械设备，只有简单防护罩闭式润滑、密封良好，汽车、机床及航空发动机等齿轮传动中,4.按使用情况分：动力齿轮以动力传输为主，常为高速重载或低速重载传动。传动齿轮以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。,5.按齿面硬度分：软齿面齿轮（齿面硬度350HBS）,硬齿面齿轮（齿面硬度350HBS）,.,10,三.对齿轮传动的基本要求：1.传动准确平稳：齿轮传动的最基本要求之一是瞬时传动比恒定不变。以避免产生动载荷、冲击、震动和噪声。这于齿轮的齿廓形状、制造和安装精度有关。2.承载能力强齿轮传动在具体的工作条件下，必须有足够的工作能力，以保证齿轮在整个工作过程中不致产生各种失效。这与齿轮的尺寸、材料、热处理工艺因素有关。,.,11,一、渐开线的形成及特性,1、渐开线齿廓形成,AK渐开线；基圆：rb；n-n：发生线；,72渐开线齿廓,.,12,2、渐开线的性质,（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。换言之，基圆的切线必为渐开线上某点的法线。（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。,（4）渐开线的形状只取决于基圆大小。（5）基圆内无渐开线。,.,13,以O为中心，以OK0为极轴的渐开线K点的极坐标方程：,二、渐开线的方程式,invk渐开线函数,(,.,14,一、渐开线直齿圆柱齿轮的各部分名称及主要参数,1、齿轮各部分名称和尺寸,齿数Z(1)、基圆db(rb)(2)、齿顶圆da(ra)(3)、齿根圆df(rf),(4)、分度圆d(r)测量基准,(5)、在任意圆上dk齿槽宽ek齿厚SK齿距PK=ek+SK,7-3渐开线标直齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸,.,15,(6).齿顶高ha：d与da之间ha=(da-d)/2,齿全高h：h=ha+hf,齿根高hf：d与df之间,hf=(d-df)/2,.,16,2、标准齿轮的基本参数,定义模数,或,d=mz单位：mm；m标准化。,分度圆就是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。,(1)、模数m,径节制：径节（DP）：,模数表示轮齿的大小,m越大,齿距越大,轮齿的尺寸就越大,抗弯能力也越高.,.,17,(2)、压力角,（是决定渐开线齿廓形状的一个基本参数）,国家标准规定齿轮分度圆=20为标准值某些场合：=14.5、15、22.5、25。,.,18,(3)、齿数z,表明：齿轮的大小和渐开线齿轮形状都与齿数有关,(4)、齿顶高系数和顶隙系数,标准值：=1，=0.25非标准短齿：=0.8，=0.3,.,19,顶隙一对相互啮合的齿轮中，一个齿轮的齿根圆与另一个齿轮的齿顶圆之间在连心线上度量的距离，用C表示。,顶隙（也称径向间隙）,.,20,二、标准直齿轮的几何尺寸计算,标准齿轮：标准齿轮是指m、ha*、c*均取标准值，具有标准的齿顶高和齿根高，且分度圆齿厚等于齿槽宽的齿轮。,一个齿轮：,d=mzda=d+2ha=(z+2ha*)mdf=d-2hf=(z-2ha*-2c*)mdb=dcos,ha=ha*mhf=(ha*+c*)mh=ha+hf=(2ha*+c*)mP=m,一对标准齿轮：,m、z决定了分度圆的大小，而齿轮的大小主要取决于分度圆，因此m、z是决定齿轮大小的主要参数,轮齿的尺寸与m，ha*，c*有关与z无关,至于齿形，与m，z，有关,.,21,.,22,一、标准直齿轮的公法线长度测量计算,公法线长度：是指齿轮千分尺跨过k个齿所量得的齿廓间的法向距离。用途：测量公法线长度的方法来检验齿轮的精度，以控制轮齿齿侧间隙公差如何计算公法线长度呢？如图所示，设千分尺与齿廓相切于A、B两点，A、B两点在分度圆上，设跨齿数为k，则AB两点的距离AB即为所测得的公法线长度，用Wk表示。,.,23,经整理得：,实际测量时跨齿数k必须为整数，故上式必须进行圆整。圆整的方法为：将结果取一位小数，再按四舍五入法取整。,inv=tan-,.,24,二、分度圆弦齿厚、弦齿高测量计算,分度圆弦齿厚：轮齿两侧齿廓与分度圆的两个交点间的距离分度圆弦齿高：齿顶到分度圆弦间的径向距离,.,25,齿廓啮合基本定律,要使两齿轮的瞬时传动比为一常数，则不论两齿廓在任何位置接触，过接触点所作的两齿廓公法线都必须与连心线交于一定点p。,凡能满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓称为共轭齿廓,节点,.,26,啮合角过节点所作的两节圆的内公切线(tt)与两齿廓接触点的公法线所夹的锐角。用表示。一对齿廓啮合过程中，啮合角始终为常数。当中心距加大时，啮合角随中心距的变化而改变。,啮合角在数值上等于节圆上的压力角。,o1,o2,N1,P,2,1,N2,t,t,a,返回,.,27,两齿轮的相邻两对轮齿分别K在和K同时接触，才能使两个渐开线齿轮搭配起来并正确的传动。,三、正确啮合条件,欲使两齿轮正确啮合，两轮的法节必须相等。,.,28,即必须满足下列条件：,即,一对渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：两轮的模数相等，两轮的压力角相等。,.,29,(1）一对渐开线轮齿的啮合过程,四、连续传动的条件,.,30,一对轮齿在啮合线上啮合的起始点从动轮2的齿顶圆与啮合线N1N2的交点B2一对轮齿在啮合线上啮合的终止点主动轮的齿顶圆与啮合线N1N2的交点B1。实际啮合线线段B1B2理论啮合线线段N1N2,o2,o1,1,2,N1,B2,B1,N2,ra2,rb2,rb1,ra1,.,31,(2）重合度及连续传动条件,.,32,要求：前一对轮齿脱离啮合时，后一对轮齿必须已经进入啮合或刚刚进入啮合.,或,：齿轮传动的连续性条件,重合度的定义,重合度的意义,重合度不仅是齿轮传动的连续性条件，而且是衡量齿轮承载能力和传动平稳性的重要指标。,.,33,重合度的计算,重合度的要求,重合度的大小主要与z有关，z越多，越大,.,34,三、标准安装,标准安装：顶隙C为标准值，侧隙为零（侧隙:不啮合一侧齿廓之间的间隙）顶隙作用：储存润滑油，补偿中心距安装误差、轮齿热变形、弹性变形侧隙作用与顶隙相同，理论侧隙为0.实际侧隙不为0，靠齿厚公差保证,能实现无侧隙啮合,标准中心距：,顶隙,标准值,一对模数和压力角都相等的标准齿轮要想标准安装，必须两轮的分度圆相切，即分度圆与节圆重合,.,35,.,36,当安装中心距不等于标准中心距（即非标准安装）时，节圆半径要发生变化，但分度圆半径是不变的，这时分度圆与节圆分离。啮合线位置发生变化，啮合角也不再等于分度圆上的压力角。,.,37,一、齿轮轮齿的加工方法,1.仿形法仿形法是在普通铣床上用轴向剖面形状与被切齿轮齿槽形状完全相同的铣刀切制齿轮的方法，如图所示。铣完一个齿槽后，分度头将齿坯转过3600/z，再铣下一个齿槽，直到铣出所有的齿槽。,7-5渐开线齿轮的切齿原理,.,38,原理：用刀刃的轴剖面形状和被切制齿轮的齿槽形状相同的刀具进行切齿的。刀具：盘形铣刀、指状铣刀,用盘形铣刀加工齿轮,优点：方法简单。缺点：精度差，生产效率低，操作间断。,.,39,仿形法加工方便易行，但精度难以保证。由于渐开线齿廓形状取决于基圆的大小，而基圆半径rb=(mzcos)/2，故齿廓形状与m、z、有关。欲加工精确齿廓，对模数和压力角相同的、齿数不同的齿轮，应采用不同的刀具，而这在实际中是不可能的。生产中通常用同一号铣刀切制同模数、不同齿数的齿轮，故齿形通常是近似的。表中列出了1-8号圆盘铣刀加工齿轮的齿数范围。圆盘铣刀加工齿数的范围,.,40,2.范成法是利用轮齿啮合时齿廓曲线互为包络线的原理来加工齿廓，其中一个齿轮（或齿条）作为刀具，另一个齿轮则为被切齿轮毛坯，刀具相对于被切齿轮毛坯运动时，刀具齿廓即可切出被加工齿轮的齿廓。,.,41,原理：根据齿轮啮合时，其共轭齿廓互为包络的原理切制。,包络的原理,刀具：齿轮插刀、齿条插刀和齿轮滚刀。,.,42,范成实验的平面图如图,.,43,1、齿轮插刀,刀具形状：象一个有刀刃的外齿轮，但其齿顶要高出c*m。,切制方法：轮坯与刀具按一定的传动比作啮合运动，i=z/z。同时刀具沿轴线上下运动以切出齿宽。,.,44,2、齿条插刀,刀具形状：与标准齿条的齿形相同，只是齿顶高出c*m部分，高出的c*m部分齿顶为圆弧齿廓。,标准齿条,齿条插刀,加工方法：相当于齿轮与齿条的啮合，与齿轮插刀的加工方法相同。,用齿条插刀加工齿轮,.,45,3、齿轮滚刀,刀具形状：外形象螺旋，其轴剖面为一个齿条刀具。,切制过程,为了切制出平行与齿坯轴线的直齿，应使刀具的轴线下转一个螺旋升角。,滚刀形状,.,46,C齿轮滚刀像梯形螺纹的螺杆，轴向剖面齿廓为精确的直线齿廓，滚刀转动时相当于齿条在移动。可实现连续加工，生产率高。,用展成法加工齿轮时，只要刀具与被切齿轮的模数和压力角相同，不论被加工齿轮的齿数是多少，都可以用同一把刀具来加工，这给生产带来了很大的方便，因此展成法得到了广泛的应用。,.,47,7-6根切现象与最少齿数定义：用范成法加工齿轮时，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。后果：削弱了轮齿的抗弯强度，重合度减小，导致传动的不平稳原因：若刀具的齿顶线（或齿顶圆）超过理论啮合线极限点N,.,48,用范成法加工齿轮时，有时会出现刀具的顶部切入齿根，将齿根部分渐开线齿廓切去的现象称之为根切。产生严重根切的齿轮削弱了轮齿的抗弯强度，导致传动的不平稳，对传动十分不利，因此，应尽力避免根切现象的产生。为什么会产生根切呢？如图所示为用齿条插刀加工标准齿轮的情况。图中齿条插刀的分度线与轮坯的分度圆相切，B1点为轮坯齿顶圆与啮合线的交点，而N1点为轮坯基圆与啮合线的切点。根据啮合原理可知：刀具将从位置1开始切削齿廓的渐开线部分，而当刀具行至位置2时，齿廓的