机械原理 西北工业大学第七版CH10.ppt

第十章齿轮机构及其设计，10-1齿轮机构的应用与分类，10-2齿轮的齿形曲线，10-3渐开线齿形的啮合特征，10-4渐开线标准齿轮的基本参数与几何尺寸，10-5渐开线直齿轮的啮合传动，10-6渐开线齿轮的位移补偿10-8蜗杆传动，10-9圆锥齿轮传动10-1齿轮机构的应用和分类，1 .齿轮机构的应用，(1)应用，例如10-1某航空发动机附件传动系统，例如10-2桑塔森轿车的主传动系统，(2)传动特征，齿轮传动传递空间的任意轴间运动和动力，传动功率范围制造成本高。优点：2 .齿轮机构的分类、(1)平行轴间的传动、(2)交叉轴间的传动、(3)齿轮机构的应用和分类(2/2)、点p称为两轮啮合节点(简称节点)。 与此相连的心线o 1、o 2的啮合齿形与被处于接触点的公共线一分为二的二级成反比。 10-2齿轮的齿形曲线，1 .齿形啮合的基本规律，一对齿轮传动是通过它们的共轭齿形实现的。 根据瞬心的概念，两轮的齿轮比由该式称为一对齿轮处于任意位置时的齿轮比，该法则称为齿形啮合基本法则。 共轭齿形是两轮相互连续接触地传动，能够实现规定的传动比规则的一对齿形。 也可以通过、给定的齿轮比求出两轮齿形的共轭曲线。 由此法则可以求出齿形曲线和齿形传递比的关系，通过接触点制作的两齿轮廓公法线必须与其连心线在一定点交叉。齿轮的齿形曲线(2/2)、1 )实现恒定速比传动时两轮廓应满足的条件是，无论两轮廓在何处接触，都必须是圆形齿轮传动。 2 )实现变速比传递时对两齿轮齿形曲线的要求应为非圆齿轮传递。 要求两齿形的节点按照其传动比的变化规律在其连心线上移动。10-3渐开线齿轮的啮合特征，1 .渐开线齿轮的形成及其特征，(1)渐开线齿轮的形成，(2)渐开线曲线的特性，1 )产生线沿基圆滚动的长度与基圆滚动的长度相等，2 ) 渐开线上任意点的法线一定与基圆相接，3 )渐开线越接近基圆的部分，曲率半径越小，4 )渐开线的形状依赖于基圆的大小，5 )基圆内没有渐开线。 在研究渐开线齿轮的传动时，2 .渐开线曲线的函数和渐开线曲线方程式经常使用渐开线曲线的函数和渐开线曲线的数学方程式。 渐开线上的压力角发生变化，随着rk增大而增大。 (1)渐开线压力角k=BOK，k=arccos(rb/rk)(a )，结论： (2)渐开线函数，tank=，=rb(k k)/rb=k k，因此invk=k=tank-k(b )，式中invk被称为渐开线函数(3)渐开线曲线的极坐标方程式、渐开线曲线的齿形啮合的特征(2/3)，即使两齿轮的实际中心间距离和设计中心间距离错开，也不会影响其传动比的特性，因此在传动中正压的方向总是不变。 3、渐开线齿形的啮合特征、渐开线齿形的啮合特征(3/3)、(1)渐开线齿形能够保持传动比恒定，(2)渐开线齿形之间的正压力方向不变，因此渐开线齿形之间的正压力方向是其接触点的公法线方向(3)渐开线齿形传动具有可分性，一对渐开线齿轮传动称为渐开线齿轮传动的可分性。 这对于齿轮的组装和使用非常有利。 结论：从以上优点出发，渐开线齿轮传动应用广泛。、10-4标准齿轮的基本参数和几何尺寸，1 .齿轮各部的名称和符号、齿顶圆、ra、da、齿根圆、rf、df、齿厚、任意圆齿厚si、分度圆齿厚s、齿槽宽、任意圆齿槽宽ei、分度圆齿槽宽e、齿距、任意圆齿间距pi=si ei、分度圆齿间距p=s e、分度圆ha、齿根齿根高、hf、齿高、h=ha hf、基圆、rb、db、标准正齿圆筒外齿轮、基圆节距、Pb、Pn、齿轮的分度圆直径d由其周长zp决定，因此d=zp/。 为便于设计、计算、制造、检查，p/=m，m称为齿轮模块。 2 .齿轮的基本参数、齿数z、模组、m、单位为mm，是决定标准化(表10-1、标准模组系列表)齿轮大小的主要参数，d=mz。 是确定齿轮齿形形状的主要参数。 齿顶高系数ha*，其标准值为ha*=1。 间隙系数c*的标准值为c*=0.25。 上述参数是渐开线齿轮的五个基本参数。 标准齿轮的基本参数和几何尺寸(2/3)、压力角，即分度圆压力角，将其标准值规定为=20。 的双曲馀弦值。3 .标准齿轮及其几何尺寸计算，(1)标准齿轮是指m、ha*、c*为标准值且e=s的齿轮。 (2)标准齿轮的几何尺寸计算、一个标准齿轮的5个基本参数确定后，其主要尺寸和齿形形状完全确定。 1 )标准正齿轮的几何尺寸计算，2 )标准正齿轮的任意圆齿厚计算，4 .齿条和内齿轮，(1)齿条：齿条齿形为直线的齿形上各点的压力角相同，等于齿形角。 (2)内齿轮：内齿轮的齿形为内凹齿的齿根圆必须大于齿顶圆，齿顶圆必须大于基圆。 标准齿轮的基本参数和几何尺寸(3/3)，因此两轮必须正确啮合，啮合线上的多对齿轮必须同时啮合。 10-5渐开线正齿圆柱齿轮的啮合传动，1 .齿轮正确啮合的条件，一对渐开线齿轮传动时，它们的齿形啮合点都必须位于其啮合线上。 即，由于两个齿轮的法线间距相等，即应满足m1cos1=m2cos2，因此m1=m2=m、1=2=，结论：一对渐开线齿轮正确啮合的条件是两个齿轮的模块与压力角分别相等。结论：以标准中心距离安装两个标准齿轮时，保证两个齿轮的齿侧间隙为标准值，保证齿侧间隙为零，2 .中心距离和啮合角，(1)中心距离，1 )确定传动中心距离时应满足的要求：两个齿轮的齿侧间隙为零，即c=0 确保两轮间隙为标准值，即c=c*m，2 )标准中心距离a，a=r1 r2=m(z1 z2)/2，即c=c*m，c=0。渐开线正齿圆柱齿轮的啮合传动(2/6)、两轮的实际中心距离a 与标准中心距离a不同时： aa时，r1r1、r2r2； c 0，cc*m； 。 aa时，无法安装二轮。 (3)齿轮传递的中心距离与啮合角的关系，acos=acos，(2)啮合角、渐开线齿轮传递的啮合角等于其节圆压力角。 另外，当以标准中心距离安装二轮时，实际的中心距离a=a； 渐开线正齿圆柱齿轮的啮合传动(3/6)、因此，齿轮的连续传动条件为：3.一对齿轮齿的啮合过程和连续传动条件，(1)一对齿轮齿的啮合过程，(2)连续传动条件，(4/6)渐开线正齿圆柱齿轮的啮合传动(4/6)、 、汽车、拖拉机=1.11.2； 金属切削机床=1.3； (3)重叠度的计算和意义；1 )重叠度的计算，= z1(tana1- tan ) z2(tana2- tan )/(2) (3)结论重叠度与模块m无关，随着齿数z变多而变大，随着啮合角变小而变小实际工程中要求渐开线正齿圆柱齿轮的啮合传动(5/6)、因此对提高齿轮传动的平滑性、提高装载能力具有重要意义。 表示同时参与啮合的齿对数的平均值。增大重合度的同时，参与啮合的齿轮的齿数增加，2 )重合度的含义，测定齿轮的连续传动条件，渐开线正齿圆柱齿轮的啮合传动(6/6)，10-6渐开线齿轮的位移修正，为什么要进行齿轮的位移修正？ 渐开线标准齿轮传动不足：1)相互啮合的一对标准齿轮，小齿轮强度低，易损坏，影响整个齿轮传动的承载能力。 2 )标准齿轮不适用于中心距离aa=m (z1z2)/2的情况。 a0时，称为正位移，加工的齿轮称为正位移齿轮，x0时，称为负位移，加工的齿轮称为负位移齿轮。 此时，渐开线齿轮的位移修正(4/6)为了满足标准间隙的要求，需要将两轮齿轮的齿顶各缩短ym。 其中y是齿顶的高低系数，y=(x1 x2)-y。 2 .变位齿轮的几何尺寸，齿厚s=(/2 2xtan)m，齿槽宽度e=(/2-2xtan)m，齿顶高度ha=(ha* x)m，齿根高度hf=(ha* c*-x)m，3 .变位齿轮的传动，(1)变位齿轮传动，1 )变位齿轮传动的正确啮合和连续传动条件与标准齿轮相同2 )位移齿轮传动的中心距离为无齿隙的中心距离a=a ym。 另外，在渐开线齿轮的位移修正(5/6)、(2)位移齿轮传动的类型，1 )标准齿轮传动x1=x2=0，2 )等的位移齿轮传动x1=-x 20，3 )不等的位移齿轮传动x1 x20的x1 x20的情况下，为负传动。 渐开线齿轮的位移校正(6/6)、10-7螺旋齿轮传动，1 .螺旋齿轮的基本参数和几何尺寸计算，(1)螺旋齿轮的基本参数，(1)螺旋角，即螺旋齿轮的分度圆柱的螺旋角，左右旋转有差异，也有正负的差异。 2 )边坡模块mn和端面模块mt、pn=ptcos，即mn=mtcos，因此mn=mtcos，3 )边坡压力角n和端面压力角t，tann=tantcos，ct*=cn*cos，xt=xncos类似表10-5斜齿圆柱齿轮参数和几何尺寸的计算公式，按一下斜齿圆柱齿轮传动(2/5)，4)han*、cn*和hat*、ct*、hat*=han*cos、螺旋角度也一致，确保齿轮啮合的齿形螺旋角度相切即，正确啮合条件除了两个齿轮的模块和压力角分别相等以外，2 .螺旋齿轮的啮合传动、(1)正确啮合的条件、一对螺旋齿轮、1)1=2、2)mn1=mn2、n1=n2或mt1=mt2、t1=t2 螺旋齿轮传动的标准中心距离通常被加工为a=(d1 d2)/2、=mt(z1 z2)/2、=mn(z1 z2)/(2cos)。 斜齿圆柱齿轮传动(3/5)、采用其端面参数用正齿轮一致度的计算公式计算。 (3)重叠度、即斜齿轮传动的总重叠度为其端面重叠度和轴面重叠度的两个部分之和，即= 、=Bsin/(mn )。 另外，以斜齿轮圆柱齿轮传动(4/5)、即斜齿轮的坡面参数mn、n、han*及cn*为参数，以zv(=z/cos3)为齿数的虚拟正齿轮。 3 .斜齿轮的当量齿轮和当量齿数，(1)斜齿轮的当量齿轮是指相当于斜齿轮的坡面齿形的正齿轮。 该正齿轮的齿形是相当于该斜齿轮的坡面齿形。 (2)是斜齿轮当量齿数： zv=z/cos3. 4 .斜齿轮传动的主要优点和缺点，优点：啮合性能好，重叠度大的紧凑结构。 缺点：有轴向力，一般设=8。 20分钟。 人字齿=25。 四十。 5、隔行轴螺旋齿轮传动、螺旋圆柱齿轮传动(5/5)、其反向行程未自锁时，可用作增速运动。 蜗轮用于传递空间交叉轴之间的运动和动力，通常=90。 10-8蜗轮，1 .蜗轮及其类型，(1)蜗轮及其特点，以及减速齿轮。左转、右转、1 )传动平稳，振动、冲击、噪音小。 2 )单级传动可获得较大的齿轮比，结构紧凑。减速动力传递： i12=570、最常用i12=1550；减速运动传动： i12=1/51/15。蜗轮主要特点：动画、3 )齿轮齿间相对折动速度大、齿轮效率低、摩擦阻力小的材料制造蜗轮，成本高，4 )蜗杆导程角小于啮合当量摩擦角时，机构反冲程具有自锁性。 (2)蜗轮类型的概要、1 )圆柱蜗杆、2 )环形蜗杆、3 )锥形蜗杆、1)mx1=mt2=m； 2)x1=t2=； 3)1=2，旋转