六 齿轮传动PPT课件

第1页，第6章齿轮传动，第2页，第6章齿轮传动，渐开线直齿轮传动的工作能力分析，第6.6页，第3页，第6章齿轮传动，第4页概述，第6.1页，第6.1.1节齿轮传动的特点和应用，第6.1.2节齿廓啮合的基本规律，第5页，齿轮传动是机械传动中应用最广泛的传动形式，主要用于在任意两轴之间传递运动和动力。通常，一对齿轮用于将一个轴的旋转传递到另一个轴，并且旋转速度和方向可以改变。6.1概述，第6页，6.1.1齿轮传动的特点和应用，1。齿轮传动的主要特点(1)优点：高传动功率和高效率(98% 99%)；使用寿命长，运行稳定，可靠性高；它能保证恒定的传动比，并能以任意夹角在两轴之间传递运动。(2)缺点：制造和安装精度高，成本高；不适合传输距离过大的场合。2.齿轮传动的类型齿轮传动有多种类型，通常可以根据齿轮轴线的相对位置、齿轮的啮合条件、齿廓曲线的形状、齿轮传动的工作条件和齿面的硬度来分类。根据齿轮轴线的相对位置和传动过程中两个齿轮轴线的相对位置，齿轮传动可分为圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动和蜗轮蜗杆传动。当两个轴平行时，圆柱齿轮传动用于传动。圆柱齿轮的轮齿包括直齿、斜齿和人字齿。当两轴相交时，锥齿轮传动用于传动。当两个轴交错时，蜗杆和蜗轮传动用于传动。(a)外啮合正齿轮传动(b)内啮合正齿轮传动(c)齿轮齿条啮合传动(d)螺旋外啮合传动(第9页)，(e)人字啮合传动(f)正锥齿轮传动(g)螺旋锥齿轮传动(h)交错轴螺旋齿轮传动(I)蜗杆和蜗轮传动图6-1齿轮传动的主要类型，(g)螺旋锥齿轮传动(h)交错轴螺旋齿轮传动(I)蜗杆和蜗轮传动图6-1齿轮传动的主要类型， 第10页，(2)根据齿轮啮合情况分类根据齿轮传动过程中两个齿轮的啮合情况，圆柱齿轮可分为外啮合、内啮合和齿条啮合。 一对相互啮合的齿轮，它们的旋转方向相反；一对内部啮合的齿轮，向同一个方向旋转。当齿轮和齿条啮合传动时，齿条线性移动。(3)根据齿廓曲线的形状分类和轮齿的齿廓曲线形状，可分为渐开线齿轮传动、圆弧齿轮传动和摆线齿轮传动。根据齿轮传动的工作条件和齿轮传动的不同工作条件，齿轮传动可分为开式传动、半开式传动和闭式传动。开式传动主要用于低速或低精度场合，而闭式传动主要用于更重要的传动。(5)根据齿面硬度分类和齿面硬度，齿轮传动可分为硬齿轮传动和软齿轮传动。当两个齿轮的齿面硬度小于或等于350HBS时，称为软齿面传动。当两个齿轮的齿面硬度大于350HBS时，称为硬齿面传动。齿轮传动广泛应用于各行各业。如机械、矿山、冶金、汽车、建筑、化工、起重运输，甚至儿童玩具。目前，齿轮传动装置正逐步向小尺寸、高速、低噪声、高可靠性和硬齿面技术发展。齿形啮合的基本规律要求传动平稳，即在传动过程中保持瞬时传动比不变，以避免冲击、振动和噪音。齿形的形状影响齿轮传动的传动比。那么，为了保证恒定的瞬时传动比，齿廓形状应该满足什么要求呢？渐开线的瞬时传动比在图6-2中是恒定的，第15页。上述公式显示穿过节点p的两个切圆称为节圆。由于节点的相对速度等于零，一对齿轮相当于一对纯滚动的节圆。因此，两个齿轮之间的中心距离是两个圆的半径之和。第17页提到一对齿形，它们实现了作为共轭齿形的固定传动比。一般来说，给定任意一条齿廓曲线，根据齿廓啮合的基本规律，可以得到与之共轭的另一条齿廓曲线。目前，常用的齿廓曲线包括渐开线、摆线和圆弧线，其中渐开线齿廓曲线应用最为广泛。第18页，6.2渐开线标准直齿轮，6.2.1渐开线形成和基本特性，6.2.1渐开线形成和基本特性，6.2.3几何计算，6.2.4内齿轮和齿条，6.2.5普通法向长度，第19页、6.2.1渐开线形成和基本特性，图6-3渐开线形成和齿轮渐开线轮廓，第20页，图6-4从不同基圆获得的渐开线。第21页，1。渐开线的形成，2。渐开线的基本性质。当一条直线纯粹沿着一个固定的圆滚动时，直线上任意点K的轨迹称为圆的渐开线。这个固定圆是渐开线的基圆，它的半径用rb表示，直线叫做生成线。如果直线以相反的方向在基圆上滚动，就可以得到相反方向的渐开线。根据渐开线的形成过程，渐开线具有以下特点：(1)母线沿基圆滚动的直线长度等于在基圆上滚动的圆弧长度，即当母线仅沿基圆滚动时，母线为该点处渐开线的法线。由于生成线总是与基圆相切，因此可以得出结论，渐开线上任何一点的法线都必须与其基圆相切。(3)切点是渐开线在该点的曲率中心，线段NK是相应的曲率半径。从图6-3可以看出，渐开线离基圆越远，其曲率半径越大，即渐开线越直。基圆起点处渐开线的曲率半径为零。渐开线的形状取决于基圆的大小。如图6-4所示，基圆半径越小，渐开线越弯曲，基圆半径越大，渐开线越直。当基圆的半径为无穷大时，渐开线将变成一条直线。(5)基圆没有渐开线。渐开线齿廓的压力角，第25页和公式(6.2)表明，渐开线上各点的压力角是不同的，渐开线起点的压力角为零。渐开线上的点离基圆越远，压力角越大。压力角的大小将直接影响一对齿轮的传力性能，因此压力角是齿轮传动中的一个重要参数。第26页，6.2.2渐开线标准直齿轮的基本参数和几何尺寸，图6-5中齿轮零件的名称和符号，第27页，第28页，第29页，第30页，第31页，图6-6中不同模块齿轮的比较，第32页，第33页，第34页，第35页，第36页，第37页，6.2.3几何尺寸计算，第38页，第39页，图6-7内齿轮各部分的尺寸，6.2.4内齿轮和齿条，第40页，图6-8中机架的名称和符号，第41页，1。内齿轮，第42，2页。架子，第43页，第44页，6.2.5普通正常长度，第45页，wk，图6-9普通正常长度，第46页，6.3渐开线标准直圆柱齿轮的啮合传动，6.3.2标准齿轮的标准安装，6.3.1正确啮合条件，6.3.3连续传动条件，第47页，6.3.1正确的啮合条件，齿轮传动是通过多对齿轮齿的顺序啮合来实现的，但不是所有两个渐开线齿轮都能够匹配正确的啮合传动。因此，有必要研究一对渐开线齿轮正确啮合的条件。在两个齿轮的啮合过程中，每对齿轮只有在啮合一段时间后才会分离，并被后一对齿轮齿所取代。更换时，至少两对齿廓同时接合在接合线上。第48页，第49页，第50页，图6-10渐开线齿轮的正确啮合条件，第51页，6.3.2标准齿轮的标准安装，第52页，6页。终止接合点是从动轮的齿顶圆和接合线N1N2的交点B1。线段B1B2是接合点的实际轨迹，称为实际接合线段。N1和N2被称为接触极限点。对于齿轮的连续传动，必须确保第二对齿轮齿在前一对齿轮齿的啮合点移动到B1点脱离啮合之前能够及时到达B2点。显然，两轮连续传动的条件如下：实际啮合线长度与基圆节距之比通常称为重合度，用表示，即，第55页。从理论上讲，=1可以保证连续传动，但由于齿轮的无误差制造和安装以及传动中齿轮齿的变形等因素，必须制作1。重合度表示同时啮合的齿数越多，传动越平稳，每对轮齿承受的载荷越小，从而相对提高了齿轮的承载能力。第56页，6.4介绍渐开线齿轮切齿原理和变位齿轮，6.4.1渐开线齿轮切齿原理，6.4.2齿根切现象和最小齿数，6.4.3变位齿轮的概念，第57页，6.4.1渐开线齿轮切齿原理齿廓加工方法很多，最常用的是切削法。根据其原理，它可以分为两种类型：复制法和生成法。1.仿形特征：所用成形工具的切削刃形状与待切削齿轮轴向截面的齿槽形状相同。常用的有圆盘铣刀和手指铣刀。一般情况下，盘形铣刀用于加工模数m10毫米的齿轮；指形铣刀用于加工模数m=10mm毫米 100毫米的齿轮，也可用于加工人字齿轮。在加工过程中，铣刀围绕其自身的轴线旋转，同时轮坯沿齿轮轴线的方向移动，直到铣出一个齿槽，然后轮坯返回到其原始位置，然后铣出第二个齿槽360/z。通过类比，可以切割齿轮。仿形法的优点是加工方法简单，不需要特殊的齿轮加工设备。缺点是相同模数和不同齿数的齿轮的铣削是由一组有限数量的齿轮铣刀完成的。所选铣刀无法与所需齿形精确匹配，加工出的齿形不够准确，轮齿分度存在误差，制造精度低。由于切割是间歇的，生产效率低。因此，仿形法通常用于单件、修理或少量生产以及对齿轮精度要求低的齿轮加工。第61、2页，生成方法，(a)齿轮刀具加工齿轮(b)生成运动轨迹图6-13齿轮刀具，第62页，生成方法是目前齿轮加工中最常用的方法。它利用一对相互啮合的齿轮的共轭齿廓相互包络的原理来加工齿廓。用展成法加工齿轮的常用刀具有插齿刀、齿条刀和齿轮滚刀。(1)齿轮刀具齿轮刀具是一种带切削刃的渐开线外齿轮。刀具的顶部高于正常齿，以切出顶部间隙。在齿轮成形过程中，刀片和轮坯将严格按照固定传动比传动(即啮合传动)移动，如图6-13(b)所示，而刀片将沿着轮坯的轴线方向上下往复切削运动，直到所有齿槽都被切削。为了防止在插入和拔出刀具时刮伤已加工的齿廓表面，轮坯在拔出刀具时也必须保持一小段距离让刀具移动。此外，为了切断齿轮齿的整个高度，插入刀还需要向轮坯的中心进行径向进给运动。图6-14齿条镶块加工齿轮图6-15齿轮滚刀加工齿轮，第65页，(2)齿条镶块如图6-14所示，齿条镶块也称为梳形镶块。齿条镶块切齿是模拟齿轮与齿条的啮合过程，刀具为齿条形。齿条插刀的顶部高于传动齿条(圆角部分)，以便在传动过程中切掉顶部间隙部分。因为齿条的齿廓滚齿直齿轮时，为了使刀齿的螺旋方向与要切削的齿轮齿的方向一致，安装滚刀时，滚刀的轴线应与轮坯的端面形成滚刀举升角。如果要加工的刀具和齿轮的模数m和压力角相同，则无论齿数多少，都可以使用相同的滚刀来加工齿轮。而且加工效率高。第68页，6.4.2底切现象和最小齿数。用展成法加工齿轮时，有时刀具顶端切入齿根，切掉齿根部分渐开线齿廓的现象称为咬边，如图6-16所示。严重咬边的齿轮削弱了轮齿的抗弯强度，导致传动不稳定，对传动非常不利。因此，应尽一切努力避免钻蚀。经过分析，证明了用展成法切削齿轮时，如果刀具的顶线或刀具顶圆与啮合线的交点超过待加工齿轮的啮合极限点N1，就会发生根切，如图6-17所示。第69页，1。没有底切的最少齿数是用齿条式刀具切削齿轮。为了避免底切，刀齿顶线和啮合线的交点B不得超过啮合极限点N1，如图6-17所示。也就是说，N1a应该 BB1。(6.17)，(6.18)， (6.19)，则无咬边的最小齿数为：(6.20)，第70页，当时，当时。图6-16齿轮底切图6-17避免底切的条件第71页，6.4.3修改齿轮的概念，1。标准齿轮应用和变位齿轮概念的限制，(1)用扇形法切割的标准齿轮的齿数不能小于最小齿数，否则会发生咬边。(2)标准齿轮的中心距A不能根据实际中心距A进行调整。(3)一对标准齿轮副的小齿轮齿根相对较弱，齿根的弯曲强度较差，因此两个车轮的强度和啮合性能无法平衡和调整。在不改变待切齿轮齿数的情况下，通过改变刀具与轮坯的相对位置可以避免咬边。如图6-18所示，当刀具移出一定距离到实线位置时，刀具的顶线不会超过N1，这显然不会引起底切。这种改变刀具和轮坯之间的相对位置以避免咬边的方法称为位移法，用这种方法切削的齿轮称为位移齿轮。嘿。第73页，基于切削标准齿轮的位置，刀具在径向方向上远离参考位置的距离由xm表示，其中M是模数，X是位移系数，并且指定刀具离开轮坯中心的位移系数为正，反之亦然。对应于x 0、x=0和x 0的变量分别称为正、零和负。如图6-19所示，当齿轮用齿条式刀具加工时，刀具的节线与轮坯的分度圆相切，进行纯滚动。根据刀具安装位置的不同，可分为三种类型：零位移齿轮、正位移齿轮和负位移齿轮。(1)齿