机械设计基础第四章齿轮机构PPT课件

.,1,第四章齿轮机构,4-1齿轮机构的特点和类型4-2齿廓实现定角速比传动的条件4-3渐开线齿廓4-4渐开线标准齿轮各部分名称及基本尺寸4-5渐开线标准齿轮的啮合4-6渐开线齿轮的切齿原理4-7根切、最少齿数及变位齿轮4-8平行轴斜齿齿轮机构4-9圆锥齿轮机构,.,2,4-1齿轮机构的特点和类型,（一）特点,（二）分类,优点：传动比恒定、适用圆周速度和功率范围广、效率高、结构紧凑、工作可靠且寿命长。,缺点：制造安装精度高、成本高、不适宜传递远距离的运动。,应用最广的传动机构之一，用来传递空间任意两轴的运动和动力。,.,3,（二）分类,按两轴的相对位置,圆柱齿轮传动,相交轴交错轴,齿轮传动最基本的要求：瞬时传动比恒定、承载力强,平行轴,圆锥齿轮传动(直齿、曲齿),斜齿轮、蜗杆传动,工程上常用渐开线、摆线、圆弧齿齿廓,.,4,.,5,当一直线在一圆周上作纯滚动时，此直线上任一点的轨迹称该圆的渐开线。,渐开线,B,(一)渐开线的形成及特性,发生线,基圆,向径,展角,压力角,基圆半径rb,rK,A,K点的压力角k=cos-1(rb/rk),压力角渐开线上任一点法向压力的方向与该点速度方向之间的夹角。,(二)渐开线的性质,4-3渐开线齿廓,曲率半径K,.,6,(二)渐开线的性质,5.基圆内无渐开线,2.法线切于基圆,4.形状取决于基圆半径rbk(愈平直)当基圆rb,k直线(齿条)(也是渐开线）,.,7,4-4渐开线标准齿轮各部分名称及基本尺寸,齿厚sk，齿槽宽ek齿顶圆da齿根圆df,齿距pk=sk+ek（节距）,齿数Z,压力角k,(4-4),二.分度圆及各尺寸关系三.各直径计算,一.基本名称,.,8,二.分度圆及各尺寸关系：,模数表(4-1),分度圆d:pk/=标准值=(模数)k20(标准),齿顶高ha=ha*m齿根hf=(ha*+c*)m全齿高h=ha+hfha*,c*齿顶高系数、顶隙系数，表(4-2)常用标准值,三.各直径计算:,分度圆处:齿距p、齿厚S、齿槽宽e不加注明、下标,.,9,分度圆:dmZ齿顶圆:dad2had2ha*m齿根圆:dfd2hfd2(ha*+c*)m齿距:p=m基圆:db=dcos基圆齿距:pb=p/cos=m/cos标准齿轮:,分度圆处:Sem/2(理论值)(4-11)ha*、C*为标准值,.,10,主要内容：齿轮机构的类型、渐开线的特性以及渐开线标准齿轮的基本尺寸,作业：P714-1,4-4,主要内容：齿轮机构的类型、渐开线的特性以及渐开线标准齿轮的基本尺寸,.,11,4-5渐开线标准齿轮的啮合(4-2,4-3.二,4-5),(一)齿廓实现定传动比的条件,齿轮传动的基本要求传动平稳i=C承载力大(强度)当1=常数,要求2=常数(否则)惯性力,振动,噪音不平稳,保持恒定的传动比,如何保证i=C,(二)渐开线齿廓满足定角速比要求(三)标准中心距(四)正确啮合条件(五)重合度及连续传动条件(六)渐开线齿轮的可分性,.,12,(一)齿廓实现定传动比的条件4-2p.54,K,C,图4-2,一对齿廓在K点啮合，过K作两齿廓公法线n-n，与连心线交于C点节点,C点齿轮1、2的相对瞬心,滑动兼滚动接触的高副角速度与连心线被轮廓接触点公法线所分割的两线段长度成反比,（4-1）,齿廓实现定传动比的条件：,C点是连心线上的固定点,(P13),(P23),(P12),.,13,对齿廓的要求：,n,无论在哪一点接触，公法线与连心线都交于一个定点。,工程上常用渐开线摆线、圆弧齿齿廓考虑工艺性,t-t公切线,瞬时传动比,(常数),C点相对速度=0两节圆的纯滚动,啮合角,C节点过节点的圆节圆(d,r)r1=O1C，r2=O2Cn-n公法线,.,14,证明:,C,i瞬=常数(齿廓公法线通过节点C),传动比i=1/2=d2/d1=d2/d1=db2/db1=Z2/Z1,不论齿廓在何处啮合,啮合点均在n-n(公法线)线上。,渐开线上任一点的法线必与基圆相切两齿廓公法线n-n即为两基圆内公切线唯一n-n与连心线交点C定点满足定传动比的条件,(二)渐开线齿廓满足定角速比要求p.56,.,15,(三)标准中心距p.59,标准齿轮(分度圆处e=S,ha*,C*为标准值)当一对标准齿轮分度圆与节圆重合d=d标准齿轮(正确)安装标准中心距(一对标准齿轮分度圆相切),无侧隙(标准齿轮正确安装),nn与O1O2交点C过节点的圆d(d1,d2)节圆两轮节圆上的e与S之差(e1S2或S1e2)齿侧间隙要求=0(消除反转空程,撞击)正确安装要求无侧隙,1)顶隙=c*m;2)齿侧间隙为零,.,16,正确啮合齿对不脱开啮合不重叠,前后两对齿有可能同时在啮合线上接触,两轮相邻两齿同侧齿廓沿公法线的距离相等(基圆齿距),正确啮合条件:模数相等m1=m2压力角相等1=2,(四)正确啮合条件p.59,.,17,da1,da2,实际啮合线：理论啮合线：啮合弧:重合度:,开始啮合点:退出啮合点：,A(da2),E(da1),(五)重合度及连续传动条件p.60图4-7,.,18,1.11.4,1,脱开!,当满足正确啮合条件:(m、相等),(必要条件),1.883.2(1/Z1+1/Z2)cos,.,19,当a实a理(误差,磨损)i不变,不影响传动比,(六)渐开线齿轮的可分性(传动的可分离性),当a实a理,i=Z2/Z1?,i=d2/d1=db2/db1=r2cos/r1cos=Z2/Z1不变(基圆不变),标准中心距a=r1+r2=m(Z1+Z2)/2,.,20,1.仿形法2.范成法,1.仿形法（成形法）精度低、生产率低刀具：圆盘铣刀指形铣刀,刀具的选择与m、z有关。,每把刀的刀刃形状,按它加工范围的最少齿数齿轮的齿形来设计。,4-6渐开线齿轮的切齿原理,.,21,2.范成法:一对齿轮啮合时其共轭齿廓互为包络线。,切削（沿轮坯轴向）进刀和让刀（沿轮坯径向）范成运动（模拟齿轮啮合传动）,刀具与轮坯以i12=1/2=Z2/Z1回转,用同一把刀具,通过调节i12,就可以加工相同模数、压力角,不同齿数的齿轮。,齿轮插刀,齿条插刀,齿轮滚刀,.,22,作业：P714-6,主要内容：渐开线标准齿轮的正确啮合条件及切齿原理,.,23,根切:,不根切的最少齿数:,Zmin=2ha*/sin2当ha*=1,=20Zmin=17,(范成法)将根部已加工出的渐开线切去实际啮合线(AE)超过理论啮合线(N1N2)刀具齿顶线超过啮合线的极限点,(一)根切现象和最少齿数,(二)变位齿轮,4-7根切现象,最少齿数及变位齿轮p.63,.,24,二.作用:三.变位齿轮尺寸计算：,用范成法加工齿轮,当刀具的中线与齿坯分度圆相切,刀具内移m负变位刀具外移m正变位,变位齿轮,eS,标准齿轮,e=S,标准齿轮,变位齿轮,变位系数,(二)变位齿轮p.64图4-15,当刀具中线不与齿坯分度圆相切(中线平行内移或外移),一.简述:,.,25,1.Zmin17(0、(17Z)/17)2.凑中心距3.提高小齿轮轮齿的抗弯强度(0),a=a=m(Z1Z2)d=d=mZda=dm(22)df=dm(2.52),二.作用:,三.变位齿轮尺寸计算：,变位齿廓形状不相同。刀具外移(正变位)齿轮的齿根变宽，齿顶变窄。刀具内移(负变位)齿轮的齿根变窄，齿顶变宽。,.,26,二.斜齿轮各部分名称和几何尺寸计算三.正确啮合条件四.斜齿轮的优缺点,(一)形成:,发生线在基圆上的纯滚动,渐开线,发生面在基圆柱上作纯滚动,面上与圆柱体母线,成一倾角b的直线AA所形成的轨迹,直齿圆柱齿轮,斜齿圆柱齿轮,平行的直线AA所形成的轨迹,直线接触，突入突出重合度小，有冲击,斜线接触，渐入渐出重合度大，工作平稳,4-8平行轴斜齿齿轮机构p.66,.,27,2.尺寸计算3.斜齿的重合度4.当量齿轮及当量齿数,(二)斜齿轮各部分名称和几何尺寸计算,端面:轴线法面:轮齿方向,法:pn、mn、n,端:pt、mt、t,mn、n标准,b=Bcos,齿宽为：,2.尺寸计算:,d=mnZ/cos(ha*=1,C*=0.25)da=d+2ha=d+2mndf=d2hf=d2.5mna=(d1+d2)/2=mn(Z1+Z2)/(2cos),pn=ptcosmn=mtcostgn=tgtcos,标准齿轮,1.名称:,3.斜齿的重合度:,由于螺旋角的影响，斜齿传动的啮合弧增长了