《机械设计基础》课程教案主题04齿轮机构

1、主题 4 齿轮机构一、教学目标通过本章的学习， 达到了解齿轮机构的特点与分类、 齿廓啮合基本原理、 齿轮的计算与设计及切齿原理与根切现象问题的目的。二、课时分配本章绪论共7 个单元，本章安排8个学时。其中理论学时7 个学时，实践学时 1 个学时。三、教学重点齿廓啮合基本定理， 渐开线齿廓， 齿轮各部分名称及渐开线标准直齿圆柱齿轮的尺寸计算， 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动， 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动四、教学难点齿廓啮合基本原理、渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算与啮合传动五、教学内容单元 1 齿轮机构的特点和类型一、齿轮传动的特点及分类齿轮机构是现代机械中应用最广泛的一种传动机构，

2、 它可以用来传递空间任意两轴间的运动和动力。1、优缺点主要优点：（ 1）圆周速度和功率范围广；（ 2）效率较高；（ 3）传动比稳定；（ 4）寿命长；（ 5）工作可靠性高；（ 6）可实现平行轴、任意角交错轴和任意角交错轴之间的传动。主要缺点：（ 1）制造和安装精度高，成本较高；（ 2）不宜远距离两轴之间的传动。2、分类外啮介;宜1依内啮合两轴平行的齿轮传动 则柱齿轮传动! 齿轮齿条1平血齿轮传动）|斜齿齿轮机构1人字齿两轴相交的齿轮传动直齿两轴不平行的火轮传动I （锥内轮机构） 曲内（空间齿轮作动） |交错轴斜齿轮I两轴交错的齿轮传动（螺旋曲轮）I蜗杆齿轮单元2齿廓啮合基本定律和渐开线齿廓一、齿

3、廓啮合基本定律相互啮合传动的一对齿轮，在任一瞬时的传动比都与其连心线 OQ被齿廓接 触点公法线所分成的两段成反比，这一规律称为齿廓啮合基本定律。二、渐开线的形成和特性由渐开线形成过程可知，渐开线具有下列特性：（1）发生线沿基圆滚过的线段长度等于基圆上被滚过的相应弧长，即BK=AB（2）渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。换言之，基圆的切线必为渐 开线上某点的法线。（3）渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夹的锐角称为该点的压力角a K。如图（a）所示，可知cos a K=OB OK=rb/ rK上式表示渐开线齿廓上各点压力角不等，向径rK越大（即K点离轮心越远）， 其压力角越大，如图（b）

4、所示。（4）渐开线的形状取决于基圆的大小。大小相等的基圆其渐开线形状相同， 大小不等的基圆其渐开线形状不同。如图（c）所示，取大小不等的两个基圆使 其渐开线上压力角相等的点在 K点相切。由图可见，基圆越大，它的渐开线在 K 点的曲率半径越大，即渐开线愈趋平直。当基圆半径趋于无穷大时，其渐开线将 成为垂直于BK的直线，它就是渐开线齿条的齿廓。（5）基圆内无渐开线。三、渐开线齿廓啮合特点(1)渐开线齿廓能保证定传动比传动。(2)渐开线齿轮传动的可分性。(3)渐开线齿廓之间的正压力方向不变。单元3齿轮各部分的名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸一、齿轮各部分的名称和符号如图所示为直齿圆柱齿轮的一部分。齿顶

5、所确定的圆称为齿顶圆，其直径用 da表示，相邻两齿之间的空间称为齿槽。齿槽底部所确定的圆称为齿根圆，其 直径用df表示。为了使齿轮能在两个方向传动，轮齿两侧齿廓是完全对称的。在任意直径dk的圆周上，轮齿两侧齿廓之间的弧长称为该圆上的齿厚，用 Sk 表示；齿槽两侧齿廓之间的弧长称为该圆上的齿槽宽，用 ek表示；相邻两齿同 侧轮廓廓之间的弧长称为该圆上的齿距，用 pk表示。二、渐开线齿轮的基本参数1、齿数z在齿轮整个圆周上轮齿的总数称为齿数， 用z表示。齿数的多少影响齿轮的 几何尺寸，也影响齿廓曲线的形状。2、模数m设z为齿数，则根据齿距定义可得 Ttdk=pkz,故dk= （pk/九）z,由上式

6、 可知，在不同直径的圆周上，比值pk/九是不同的，而且其中还包含无理数 几； 又由渐开线特性可知，在不同直径的圆周上，齿廓各点的压力角（7 k也是不等的。 为了便于设计、制造及互换，把齿轮某一圆周上的比值pk/冗规定为标准值（整 数或较完整的有理数），并使该圆上的压力角也为标准值。这个圆称为分度圆， 其直径以d表示。3、压力角a由渐开线的性质可知，渐开线上任意两点的压力角不相等，在标准齿轮齿廓 上，通常所说的齿轮压力角，是指分度圆上的压力角，以a表示，并规定分度圆 上的压力角为标准值。我国标准规定，分度圆上的压力角a=20°。三、渐开线齿轮参数及标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算五个参数：

7、齿数z、模数mi压力角a、齿顶高系数h*a、顶隙系数c*。标准齿轮是指mi a、h*a、c*均为标准值，而且e=s的齿轮。单元 4 渐开线标准齿轮的啮合（ 1）直齿渐开线齿轮的正确啮合条件： 两轮的模数和压力角分别相等。（ 2） 一对斜齿轮的正确啮合条件： 除两轮的模数和压力角相等外， 螺旋角B大小相等方向相反，即一为左旋，另一为右旋。（ 3）直齿锥齿轮的正确啮合条件：两轮大端模数相等，压力角相等，两轮的外锥距相等。齿轮连续传动的条件重合度e >1。单元 5 渐开线齿轮的切齿原理成形法是用渐开线齿形的成形刀具直接切出齿形。范成法是利用一对齿轮 （或齿轮与齿条） 互相啮合时， 其共轭齿廓互

8、为包络线的原理来切齿的。如果把其中一个齿轮（或齿条）做成刀具，就可以切出与它共轭的渐开线齿廓。单元 6 根切现象、最少齿数和变位齿轮齿轮坯的渐开线齿廓根部将被刀具的齿顶切去一部分，这种现象称为根切。为避免根切，齿轮最少齿数zmin=17。改变刀具相对位置的方法切制的齿轮称为变位齿轮。单元 7 平行轴斜齿轮、圆锥齿轮机构的啮合条件一、平行轴斜齿轮机构斜齿轮的特点与直齿轮相比，斜齿轮具有以下优点：（ 1）齿廓接触线是斜线，一对齿是逐渐进入啮合和逐渐脱离啮合的，故运转平稳，噪声小。（ 2）重合度大，并随齿宽和螺旋角的增大而增大，故承载能力高，运转平稳，适于高速传动。（ 3）斜齿轮不根切，最少齿数小于直齿轮。二、圆锥齿轮机构圆锥齿轮用于相交两轴之间的传动。 和圆柱齿轮传动相似， 一对圆锥齿轮的运动相当于一对节圆锥的纯滚动。 除了节圆锥之外， 锥齿轮还有分度圆锥、 齿顶圆锥、 齿根圆锥和基圆锥。 如图所示为一对正确安装的标准锥齿轮， 其节圆锥与分度圆锥