机械原理课件 第十章齿轮机构及设计.ppt

第十章齿轮机构及其设计、应用和分类10-1齿轮机构，特点：结构紧凑、工作可靠、效率高、寿命长、保证恒定或精确的传动比、传动功率大、适用速度范围广，可用于任意两轴之间的运动和动力传递；制造和安装成本相对较高，低精度齿轮传动的振动噪声相对较高。齿轮机构通过一对齿面的顺序啮合在两个轴之间传递运动和动力。根据一对齿轮的传动比，可分为固定传动比齿轮机构和可变传动比齿轮机构。这本书只讨论了实现固定传动比的圆形齿轮机构。齿轮机构的分类，平行轴传动的齿轮机构，斜齿轮传动，蜗轮传动，交叉轴传动的齿轮机构，交错轴传动的齿轮机构，平行轴之间传动的齿轮机构(1)直齿圆柱齿轮机构，a .齿轮齿分布在圆柱上并平行于它们的轴线；b .外啮合齿轮的转向相反，而内啮合齿轮的转向相同。(2)螺旋圆柱齿轮机构，其特征在于齿轮齿相对于其轴线倾斜；传动平稳，适合高速传动，但有轴向力；有外部啮合，内部啮合和齿轮齿条传动类型。(3)人字圆柱齿轮机构，其特征是由两排旋转方向相反的斜齿轮对称组成，它们的轴向力相互抵消。它适用于高速重载传动，但制造成本相对较高。(4)非圆齿轮机构，特点：轮齿分布在非圆柱上，可实现一对齿轮的可变传动比。加工需要专用机床，加工成本高，设计需要成对进行，设计难度大。2.相交轴间有传动运动的锥齿轮机构，直锥齿轮机构，特点：齿轮齿沿圆锥母线排列在截锥表面，这是相交轴齿轮传动的基本形式。特点：当两个螺旋角不同的斜齿轮啮合时，它们可以形成任意交错传动的两轴。两个齿轮齿点接触，滑动速度快，主要用于运动传递或轻载传递。(1)交错轴斜齿圆柱齿轮机构又称斜齿齿轮传动，(2)蜗轮蜗杆传动，其特点是传动比大，传动平稳，自锁但效率低。齿轮机构齿轮的机构运动示意图用于传递(转换)运动和力。(1)转速的变化，(5)齿轮机构的作用，(2)转速方向的变化，平行轴外啮合齿轮传动改变了齿轮的旋转方向。平行轴啮合齿轮传动不改变齿轮的旋转方向。(3)改变运动的传输方向。相交轴外的啮合齿轮传动不仅改变了齿轮的旋转方向，也改变了运动的传动方向。交错轴啮合齿轮传动不仅改变了齿轮的旋转方向，也改变了传动的运动方向。(4)为了改变运动特性，齿条和小齿轮传动可以将旋转转换成运动或者将运动转换成旋转。非圆齿轮传动可以将均匀旋转转换为非均匀旋转，或将非均匀旋转转换为均匀旋转。如果两个齿轮的传动能够实现预定的传动比规则，那么相互接触的两个齿轮的一对齿廓称为共轭齿廓。传动比：两个齿轮之间的角速度之比，即瞬时中心，=C，齿形啮合的一般基本规律：当一对齿形在k点啮合时，过啮合点作为其公共法线，该公共法线在p点与两个齿轮的连接中心线相交。 那么两个齿轮的传动比等于两个旋转中心到点p的距离与两个齿轮的相对瞬时中心的反比，即窄意义上的齿廓啮合的基本定律理论上，只要给定一个齿轮的齿廓曲线，给定中心距和传动比i12，就可以得到与之共轭的另一个齿轮的齿廓曲线。对于共轭齿廓的形成，当直线沿半径为rb的圆滚动时，直线上任意点k的轨迹称为圆的渐开线，圆称为渐开线的基圆，直线x-x称为渐开线的生成线，角qK称为渐开线AK段的展开角。1.渐开线的形成和特征1。渐开线的形成，10-3渐开线，2。渐开线的性质，2)渐开线任一点的法线与基圆相切。4)基圆内没有渐开线。渐开线的形状只取决于其基圆的大小。其中Q1=Q2，a .不同的边，不同的边，所以，6)同一基圆上任意两个渐开线之间的法线距离相等。在同一侧，(b)，-，-，-，因此，3。渐开线方程，膨胀角K称为压力角k的渐开线函数，这是invK在工程中常用的表达式。也就是说，K渐开线在点k. RK处的压力角，因此：K=tanaK-aK，invaK=tanaK-aK，综上所述，渐开线的极坐标参数方程可以得到如下：渐开线齿廓可以保证固定传动比满足齿廓传动的基本啮合规律，10-4渐开线齿廓啮合传动，以及2。渐开线齿形传动的特点。啮合线是固定的线性啮合点：齿廓啮合的接触点。啮合线：啮合点的轨迹线。结论：内公共切线、啮合线和公共法线相结合。=C，啮合线是一条固定的直线，啮合角是常数。齿轮的正压方向不变。2。啮合角是恒定的，啮合角是啮合线和节点p处两个圆的公共切线之间的锐角。它等于节圆上两个齿轮的压力角。当传动扭矩恒定(功率恒定)时，正压恒定，驱动平稳，齿轮、轴和轴承的使用寿命增加。传动比的大小不会随着中心距离的变化而变化。结论：a .传动比只与两个基本圆的半径有关，中心距的变化不影响传动比；b .中心距固定后，啮合线和啮合角固定。10-5渐开线齿轮零件的名称和符号以及标准齿轮的几何尺寸计算1。齿轮零件的名称和符号、齿轮齿和槽、齿根圆(rf，df)、基圆(rb，db)分度圆(R，d)、设计基圆、圆周测量、任意圆上的齿厚、任意圆上的槽宽、任意圆上的齿距、槽距(E)、齿距(p=s e)、径向测量：齿距高度(ha)、齿根高度(hf)、全齿高(h)、四个圆：齿顶圆(ra，da)、齿厚(s)、(h=ha hf)、特征：齿顶圆小于齿根圆。注意：齿顶圆不得小于基圆。内齿轮，齿条，齿顶线，分度线，齿根线，齿廓角，1。渐开线齿轮的五个基本参数(1)齿数(Z)齿数根据设计要求确定，如传动比、中心距要求、接触强度等。(2)模数(m) a .定义任何圆的周长：在分度圆上有：然后有：d=mz，pdK=pKz，因此，直径和齿数之间的关系为：为了便于设计和制造，make:标准值，2。渐开线标准直齿轮的几何尺寸，模数系列，b .模数的含义，模数的尺寸mm，较大的模数，确定模数m实际上是确定齿距p，即确定齿厚和槽宽e(p=s e)。模数m越大，圆周节距p越大，齿厚s和齿槽宽度e(d=mz)越大，齿轮齿的抗弯强度越大，承载能力越高。齿轮齿越厚，一组具有相同齿数和不同模数的齿轮，确定模数的基础和齿轮的模数应根据齿轮齿的弯曲强度来选择。分度圆上的应力方向线与作用点的速度方向线之间的锐角。根据国家标准(GB1356-88任何平行于波峰线的直线都具有相同的间距p=pm。标准齿轮：具有标准模数和标准压力角的齿轮，分度圆上的齿厚等于齿槽宽度。=A，R1=，=R2，=A12，=R1R2，=M (Z1Z2)/2，标准中心距：一对齿轮的分度圆相切时的中心距。特点：分度圆与各自的节圆重合；接合角等于压力角。1.啮合过程中，啮合传动的10-6个渐开线直齿轮，表示N1和N2是理论啮合极限点。正确啮合一对渐开线齿轮的条件pb2pb1，Pb2，pb1pb2，基本接头(普通接头)，pb2=pb1正确啮合渐开线齿轮的条件：两个齿轮的模数和压力角相应相等。Rb=rcsa，2prb=2prcosa，zpb=zpcsa，Pb=pmcosa，m1cosa1=m2 cosa2，r=Rb/cosa，齿隙：齿轮齿的无应力侧的齿隙。3，齿轮的正确安装条件，无齿侧隙啮合条件：1。无齿侧隙啮合条件，因为：mp=npqp=opmp qp=e1np op=s2: e1=s2类似地：e2=s1，2。确保两个车轮的顶部间隙为标准值，=a,=(r2 ha) (r1-ha-c) c=r2 r1=a，2。可以根据标准中心距离安装标准齿轮，以确保没有无齿侧隙和标准顶隙。标准中心距，结论：1。当按照标准中心距安装时，两个齿轮的顶部间隙可以保证为标准值。3.接合角度和中心距离。啮合角:节点P处圆周速度方向与啮合线N1N2之间的锐角。=a，a=r1 r2，=rb1/cosa rb2/cosa，当按标准中心距安装时，啮合角等于分度圆上的压力角。齿轮的主要加工方法有：10-7渐开线齿廓加工原理，加工方法有很多种，但从加工原理来看，可以归纳为两类：展成法和仿形法。铸造、热轧、冲压、模锻、粉末冶金、切削方法、齿轮加工示例、拉刀加工模拟方法、齿轮加工示例、齿轮加工示例、齿轮磨削加工，1。成形方法的加工原理、特点：在刀具的轴段(包括刀具轴段)，刀片的形状与待切齿槽的形状相同。盘形铣刀(切削MB1B 2，PB=B1B2，PBE，SZMIN。这种齿轮传动设计简单，使用方便，能保持标准的中心距；然而，小齿轮的根部很脆弱，容易磨损。经常不能满足中心距的要求。条件x=x1x2=0，但是：x1=-x20也称为等距位移齿轮传动。b .特性，因为它与标准齿轮传动相同，即x=0；X1=-x2，因此，=，a=a，y=0，y=0。与标准齿轮相比，它的啮合角=不变，只有齿顶高度和齿根高度变化，即ha1=(h * x1) m，hf1=(h * ac *-x1) m，所以它被称为高位移齿轮传动。齿数条件z1 z22zmin，在这种情况下，小齿轮z1可以小于zmin并采用正位移。因此，这种齿轮传动可以减小机构的尺寸，还可以改善承载能力和磨损情况。2)高度换档变速器，条件：X=X1 X2 0由于X=X1 X2 0，其啮合角不再等于标准齿轮的啮合角，因此称为角度换档变速器。它可以分为两种情况：a .正传输x=x1x20 ，aa，y0，y0。该齿轮传动的两个分度圆不再相切，而是分开的ym。为了保证标准径向间隙和无侧隙啮合，与标准齿轮相比，其全齿高