汽车机械基础——齿轮传动PPT课件

1、二、齿轮传动的分类：二、齿轮传动的分类：2. 2. 空间齿轮机构空间齿轮机构1） 锥齿轮传动锥齿轮传动2） 交错轴斜齿轮传动交错轴斜齿轮传动3） 蜗杆传动蜗杆传动1. 1. 平面齿轮机构1）直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动 外啮合齿轮传动外啮合齿轮传动 内啮合齿轮传动内啮合齿轮传动 齿轮齿条传动齿轮齿条传动 2）斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动3）人字齿轮传动人字齿轮传动 1、效率高；效率高； 2 2、结构紧凑；、结构紧凑；3 3、工作可靠、寿命长；、工作可靠、寿命长；4 4、传动比稳定。、传动比稳定。一、齿轮传动的主要特点：一、齿轮传动的主要特点：下一页下一页Next第1页/共43页外啮合直

2、齿圆柱齿轮传动外啮合直齿圆柱齿轮传动返返 回回第2页/共43页内啮合直齿圆柱齿轮传动内啮合直齿圆柱齿轮传动返返 回回第3页/共43页直齿齿轮齿条传动直齿齿轮齿条传动返回原处第4页/共43页外啮合斜齿圆柱齿轮传动外啮合斜齿圆柱齿轮传动第5页/共43页内啮合斜齿圆柱齿轮传动内啮合斜齿圆柱齿轮传动第6页/共43页斜齿齿轮齿条传动斜齿齿轮齿条传动返回原处第7页/共43页人字齿轮传动人字齿轮传动返回原处第8页/共43页 直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动第9页/共43页斜齿圆锥齿轮传动斜齿圆锥齿轮传动第10页/共43页曲线齿圆锥齿轮传动曲线齿圆锥齿轮传动返回原处第11页/共43页交错轴斜齿轮传动交错轴斜齿

3、轮传动返回原处第12页/共43页蜗杆传动蜗杆传动返回原处第13页/共43页一、渐开线的形成一、渐开线的形成 当一直线当一直线xxxx沿一圆周沿一圆周作作纯滚动纯滚动时，直线上任意时，直线上任意点点K K的轨迹的轨迹AKAK就是该圆的渐就是该圆的渐开线。这个圆称为渐开线开线。这个圆称为渐开线的基圆，它的半径用的基圆，它的半径用r rb b表示表示，直线，直线xxxx叫作渐开线的发叫作渐开线的发生线。生线。渐开线渐开线基圆基圆发生线发生线第14页/共43页二、二、 渐开线的特性渐开线的特性1. 发生线沿基圆滚过的长度，等发生线沿基圆滚过的长度，等于于 基圆上被滚过的圆弧长。基圆上被滚过的圆弧长。

4、5. 渐开线的形状取决于基圆的大小。渐开线的形状取决于基圆的大小。4. 基圆内无渐开线。基圆内无渐开线。2. 渐开线上任意点的法线恒与其基渐开线上任意点的法线恒与其基 圆相切。圆相切。3.渐开线齿廓上某点的法线与速度方向渐开线齿廓上某点的法线与速度方向 线所夹的锐角线所夹的锐角k称为该点的压力角。称为该点的压力角。kbkrrcos第15页/共43页既使两齿轮实际中心距与设计中心距略有变化，也不会影响两轮的传动比 过啮合点所作的两齿廓的公法线为两基圆的一条内公切线N1N2 ,它与连心线的交点C为一定点。 N 1N 2线是渐开线齿廓接触点的轨迹线是渐开线齿廓接触点的轨迹 啮合线，啮合线，12122

5、112bbrrCOCOi三、渐开线齿廓啮合特性三、渐开线齿廓啮合特性 1.1.保证定传动比传动保证定传动比传动2.2.传动具有可分性传动具有可分性3.3.齿廓间正压力方向不变齿廓间正压力方向不变啮合线与节圆公切线所夹的锐角啮合线与节圆公切线所夹的锐角啮合角啮合角，用用 表示。表示。传动比等于基圆半径的反比传动比等于基圆半径的反比v 第16页/共43页四、齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸四、齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸齿轮各部分名称齿轮各部分名称Next第17页/共43页四、齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸四、齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸3. 压力角压力角

6、 1. 齿数齿数 z2. 模数模数m 分度圆分度圆具有标准模数和标准压力角的计算基准圆。具有标准模数和标准压力角的计算基准圆。齿轮的基本参数齿轮的基本参数分度圆周长分度圆周长: : d d =zpzp分度圆直径分度圆直径: : zpd令令: : mp渐开线齿廓在分度圆上的压力角渐开线齿廓在分度圆上的压力角齿轮压力角齿轮压力角标准压力角标准压力角 = 20= 20 mm为标准值为标准值见表见表7-1 7-1 ，优先选用第一系列，单位？，优先选用第一系列，单位？第18页/共43页分度圆直径：分度圆直径： d = mz标准齿轮标准齿轮 m 、 、 ha*、 c*均为标准值，且分度圆上均为标准值，且分

7、度圆上s = e 的齿轮。的齿轮。四、齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸四、齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸齿轮的几何尺寸齿轮的几何尺寸分度圆齿厚和齿槽宽：分度圆齿厚和齿槽宽：s = e=m / 2注：注： ha* 齿顶高系数，标准值为齿顶高系数，标准值为ha*= 1c* 顶隙系数，标准值为顶隙系数，标准值为c*= 0.25见图见图齿齿 顶顶 高：高： ha = ha* m齿齿 根根 高：高： h f =（ha*+ c*）m齿齿 全全 高：高： h = ha + h f = （2 ha*+ c*） m齿顶圆直径：齿顶圆直径： d a= d + 2 ha=（z+2 ha*） m齿根

8、圆直径：齿根圆直径： d f = d - 2h f =（z - 2 ha*- 2 c*） m基基 圆圆 直直 径：径：d b = d cos = m z cos 第19页/共43页 m1 = m2= m 1 = 2= 渐开线直齿圆柱齿轮的渐开线直齿圆柱齿轮的 正确啮合条件。正确啮合条件。一、正确啮合条件一、正确啮合条件传动比等于分度圆半径的反比传动比等于分度圆半径的反比12121212211200zzddrrCCibb 传动比等于齿数的反比传动比等于齿数的反比Next第20页/共43页啮合起始点啮合起始点B2 啮合线啮合线N1N2 与从动轮齿顶圆的交与从动轮齿顶圆的交点。点。啮合终止点啮合终止

9、点B1 啮合线啮合线N1N2 与主动轮齿顶圆的交与主动轮齿顶圆的交点。点。线段线段B1B2 实际啮合线段。实际啮合线段。啮合线啮合线N1N2 理论啮合线理论啮合线段。段。 N1、N2 啮合极限点。啮合极限点。1.1.一对轮齿的啮合过程一对轮齿的啮合过程二、连续传动条件二、连续传动条件第21页/共43页单击单击重合度实际啮合线段与 法向齿距的比值。用a表示。bapBB212.2.连续传动条件连续传动条件实际啮合线段实际啮合线段法向齿距法向齿距连续传动条件连续传动条件 重合度大于或等于重合度大于或等于 1 1 a1二、连续传动条件二、连续传动条件cosbmp 第22页/共43页一、切齿原理一、切齿

10、原理1. 仿形法仿形法 1) 刀具刀具盘形铣刀盘形铣刀指状铣刀指状铣刀拉刀拉刀冲压成形冲压成形2) 特点：特点： a) 因刀具误差和分度误差因刀具误差和分度误差 使加工精度低。使加工精度低。继续 b) 加工不连续，生产率加工不连续，生产率低。低。 c) 可在普通铣床上加工，常可在普通铣床上加工，常 用于修配和小批量生产。用于修配和小批量生产。第23页/共43页使用盘形铣刀加工齿轮使用盘形铣刀加工齿轮返回原处第24页/共43页一、切齿原理一、切齿原理2. 范成法范成法 1) 刀具刀具3) 特点：特点： a) 用一把刀具，可加工同样模数用一把刀具，可加工同样模数 和压力角而不同齿数的各种齿和压力角

11、而不同齿数的各种齿 轮，且轮，且 加工精度较高。加工精度较高。 b) 生产率较高。生产率较高。 c) 需用专用设备。需用专用设备。 2) 原理原理继续第25页/共43页二、二、 齿廓的根切齿廓的根切1. 根切根切范成法范成法加工齿轮时，加工齿轮时， 刀具的顶部将齿廓根部的渐刀具的顶部将齿廓根部的渐 开线切去一部分的现象。开线切去一部分的现象。2. 产生根切的原因产生根切的原因如果刀如果刀 具的齿顶线超过了啮合线与具的齿顶线超过了啮合线与 轮坯基圆的切点轮坯基圆的切点N1 ，则被切，则被切 齿轮的齿廓必将发生根切。齿轮的齿廓必将发生根切。N1rbOB第26页/共43页三、最少齿数三、最少齿数 避

12、免根切应满足：避免根切应满足： 当当ha*=1, = 20 时，时，z min = 17 zmin 用范成法加工渐开线标准用范成法加工渐开线标准直齿轮时不根切的最少齿数。直齿轮时不根切的最少齿数。N1rbOPrBha*m.第27页/共43页一、标准齿轮的局限性一、标准齿轮的局限性1. 齿数不能少于最少齿数齿数不能少于最少齿数zmin ；3. 一对啮合齿轮中，小轮的强度较低。一对啮合齿轮中，小轮的强度较低。2. 不适用于中心距不等于标准中心距不适用于中心距不等于标准中心距 的场合；的场合； 否则会发生根切现象 否则会使侧隙和顶隙增大或不能安装 造成大小轮强度悬殊第28页/共43页二、变位齿轮的概

13、念二、变位齿轮的概念1. 用改变刀具与轮坯的相对位置来切用改变刀具与轮坯的相对位置来切 制齿轮的方法制齿轮的方法变位修正法变位修正法。 变位修正法切制的齿轮变位修正法切制的齿轮变位齿轮变位齿轮。4. 刀具移近轮坯中心刀具移近轮坯中心负变位负变位，x为负；为负； 加工出的齿加工出的齿 轮轮负变位齿轮负变位齿轮。3. 刀具远离轮坯中心刀具远离轮坯中心正变位正变位， x为正；为正； 加工出的齿轮加工出的齿轮正变位齿轮正变位齿轮。2. 刀具沿轮坯径向移动的距离刀具沿轮坯径向移动的距离变位量变位量, 用用xm表示。表示。 x变位系数变位系数。第29页/共43页5. 标准齿轮与变位齿轮齿形变化特点标准齿轮

14、与变位齿轮齿形变化特点正变位齿轮正变位齿轮正变位齿轮：齿根变厚、齿顶变尖负变位齿轮：齿根变薄、齿顶变宽标准齿轮标准齿轮负变位齿轮负变位齿轮第30页/共43页一、失效形式一、失效形式：轮齿折断单击单击齿面点蚀单击单击齿面磨损单击单击齿面胶合单击单击塑性变形单击单击继续第31页/共43页返回原处返回原处齿面磨损实例 开式齿轮传动开式齿轮传动中，当轮齿的工作齿面间落入磨料性杂质时，中，当轮齿的工作齿面间落入磨料性杂质时，齿面间将产生磨粒磨损。齿面间将产生磨粒磨损。第32页/共43页齿面疲劳点蚀实例 齿面受脉动循环的接触应力作用，由于疲劳产生的点状剥齿面受脉动循环的接触应力作用，由于疲劳产生的点状剥蚀

15、破坏现象；齿面疲劳点蚀常发生在靠近齿轮节线处；在蚀破坏现象；齿面疲劳点蚀常发生在靠近齿轮节线处；在软齿软齿面闭式齿轮传动面闭式齿轮传动中常见。中常见。第33页/共43页返回原处返回原处齿面胶合实例 齿面胶合常发生在高速重载齿轮传动中；通常出现在齿面相齿面胶合常发生在高速重载齿轮传动中；通常出现在齿面相对滑动速度较大的齿顶和齿根处。对滑动速度较大的齿顶和齿根处。第34页/共43页齿面塑性变形实例 齿面材料因屈服而产生沿摩擦力方向的塑性流动，甚至轮齿也发生齿面材料因屈服而产生沿摩擦力方向的塑性流动，甚至轮齿也发生塑性变形。塑性变形。第35页/共43页轮齿疲劳折断实例轮齿疲劳折断实例 因轮齿受力时，齿根处弯曲应力最大，且加工刀痕引起齿根处因轮齿受力时，齿根处弯曲应力最大，且加工刀痕引起齿根处的应力集中，使得轮齿疲劳折断一般发生在齿根部位。的应力集中，使得轮齿疲劳折断一般发生在齿根部位。第36页/共43页1. 齿面形齿面形成：成：一、一、 齿面形成及传动特点齿面形成及传动特点直齿轮直齿轮斜齿轮斜齿轮第37页/共43页2. 传动特点：传动特点：d) 产生轴向力产生轴向力a)啮合性能好（传动平稳、啮合性能好（传动平稳、 噪声小）噪声小）b) 重合度大重合度大c) 传动机构紧凑（小轮可较小）传动机构紧凑（小轮可较小）第38页/共43页二、基本参数及几何尺寸二、基本参数及几何尺寸1. 螺