机械制图第五章

1、第五章第五章 齿轮传动设计齿轮传动设计 内内 容容5-1 5-1 概述概述 5-2 5-2 渐开线齿廓的啮合特性渐开线齿廓的啮合特性 5-3 5-3 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 5-4 5-4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 5-5 5-5 渐开线齿轮的加工渐开线齿轮的加工 5-6 5-6 齿轮传动的失效形式及设计准则齿轮传动的失效形式及设计准则 5-7 5-7 齿轮的材料及其选择原则齿轮的材料及其选择原则 5-8 5-8 直齿圆柱齿轮传动的强度计算直齿圆柱齿轮传动的强度计算 5-9 5-9 平行轴斜齿圆柱齿轮传动平行轴斜齿圆

2、柱齿轮传动 5-10 5-10 直齿锥齿轮传动直齿锥齿轮传动 5-11 5-11 齿轮的结构设计齿轮的结构设计 5-12 5-12 齿轮传动的润滑齿轮传动的润滑 重重 点、难点、难 点点1.1.渐开线圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和设计计算渐开线圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和设计计算；2.2.斜齿圆柱齿轮和圆锥齿轮的当量齿轮和当量齿数斜齿圆柱齿轮和圆锥齿轮的当量齿轮和当量齿数。5-1 概概 述述 齿轮机构齿轮机构是现代机械中应用最为广泛的一种传动机构，可以用是现代机械中应用最为广泛的一种传动机构，可以用来传递来传递空间任意两轴空间任意两轴间的运动和动力。间的运动和动力。自动化包装机器自动化包装机

3、器 标签印刷机标签印刷机 自动化生产线的组件自动化生产线的组件一、齿轮传动的类型及特点一、齿轮传动的类型及特点结构特点：结构特点：几何体外（或内）均匀分布有大小相同的轮齿。几何体外（或内）均匀分布有大小相同的轮齿。作用：作用：传递空间任意两轴（平行、传递空间任意两轴（平行、相交、交错）的旋转运动，或将转动相交、交错）的旋转运动，或将转动转换为移动。转换为移动。平面齿轮传动平面齿轮传动（轴线平行）（轴线平行）圆柱齿轮圆柱齿轮非圆柱齿轮非圆柱齿轮直齿直齿斜齿斜齿人字齿人字齿外齿轮传动外齿轮传动内齿轮传动内齿轮传动齿轮齿条传动齿轮齿条传动直齿圆柱齿轮：直齿圆柱齿轮： 内啮合齿轮传动内啮合齿轮传动 齿

4、轮与齿条传动齿轮与齿条传动 外啮合齿轮传动外啮合齿轮传动齿轮机构的类型齿轮机构的类型斜齿圆柱齿轮：斜齿圆柱齿轮：人字齿圆柱齿轮：人字齿圆柱齿轮： 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 齿轮与齿条传动齿轮与齿条传动两轴相交两轴相交两轴交错两轴交错圆锥齿轮圆锥齿轮球齿轮球齿轮直齿直齿斜齿斜齿曲线齿曲线齿蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动交错轴斜齿轮交错轴斜齿轮空间齿轮传动空间齿轮传动 （轴线不平行）（轴线不平行）齿轮机构的类型齿轮机构的类型直齿圆锥齿轮直齿圆锥齿轮斜齿圆锥齿轮斜齿圆锥齿轮曲齿圆锥齿轮曲齿圆锥齿轮两轴相交的齿轮机构：两轴相交的齿轮机构：两轴相交两轴相交两轴交错两轴交错圆锥

5、齿轮圆锥齿轮球齿轮球齿轮直齿直齿斜齿斜齿曲线齿曲线齿蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动交错轴斜齿轮交错轴斜齿轮空间齿轮传动空间齿轮传动 （轴线不平行）（轴线不平行）两轴交错的齿轮机构：两轴交错的齿轮机构：交错轴斜齿轮传动交错轴斜齿轮传动蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动齿齿轮轮传传动动的的类类型型按相按相对运对运动分动分 平面齿轮传动平面齿轮传动（轴线平行）（轴线平行）空间齿轮传动空间齿轮传动 （轴线不平行）（轴线不平行）圆柱齿轮圆柱齿轮非圆柱齿轮非圆柱齿轮.外齿轮传动外齿轮传动内齿轮传动内齿轮传动齿轮齿条传动齿轮齿条传动两轴相交两轴相交两轴交错两轴交错圆锥齿轮圆锥齿轮球齿轮球齿轮. 直齿直齿斜齿斜齿曲线齿曲线齿

6、蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动交错轴斜齿轮交错轴斜齿轮按齿按齿廓曲廓曲线分线分渐开线齿轮渐开线齿轮(1765年年)摆线齿轮摆线齿轮 (1650年年)圆弧齿轮圆弧齿轮 (1950年年)抛物线齿轮抛物线齿轮(近年近年) 按传动比分按传动比分: : 定传动比、变传动比齿轮传动定传动比、变传动比齿轮传动直齿直齿斜齿斜齿人字齿人字齿总总 结：结：5-2 渐开线齿廓的啮合特性渐开线齿廓的啮合特性工作原理：工作原理：依靠主动轮齿廓推动从动轮齿廓实现运动的传递。依靠主动轮齿廓推动从动轮齿廓实现运动的传递。啮合：啮合：两条齿廓曲线的相互接触。两条齿廓曲线的相互接触。传动比：传动比： 两轮的瞬时角速度之比两轮的瞬时角速

7、度之比i12= 1/ 2vk1O1 1 2O2一、齿廓啮合基本定律一、齿廓啮合基本定律nnKPKOVK111KOVK222POPOi122112 结论：结论：互相啮合的一对齿轮在任一位置时互相啮合的一对齿轮在任一位置时的传动比，都与连心线的传动比，都与连心线O1O2被其啮合齿廓被其啮合齿廓在接触处的公法线所分成的两段成反比。在接触处的公法线所分成的两段成反比。齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律vk22211coscosKKKKvvk1k2N1N2相关基本概念相关基本概念1. 啮合节点啮合节点(节点节点) 两齿廓接触点公法线两齿廓接触点公法线nn与两轮连心线与两轮连心线O1O2的交点。的交点。O1

8、 1 2O2KnnPr 1r 22. 节圆节圆节点与节圆均为啮合时出现的。节点与节圆均为啮合时出现的。22221111rPOrPOVP 12122112rrPOPOi 3. 定传动比条件定传动比条件12122112rrPOPOi 要使两齿轮作定传动比传动，则其齿廓曲线必须满足要使两齿轮作定传动比传动，则其齿廓曲线必须满足:不论两齿廓在何位置接触，不论两齿廓在何位置接触，过接触点所作的齿廓公法线过接触点所作的齿廓公法线必须与两齿轮的连心线相交必须与两齿轮的连心线相交于一于一固定点固定点P P。二、渐开线的形成及其性质二、渐开线的形成及其性质1. 渐开线的形成：渐开线的形成：当一直线当一直线BK

9、沿半径为沿半径为rb的圆的圆作纯滚动时，该直线上任一点作纯滚动时，该直线上任一点K 的轨迹就是该圆的渐开线。的轨迹就是该圆的渐开线。基圆基圆rb发生线发生线BK展角展角 K向径向径rKrK=OK曲率半径曲率半径 K K=BK压力角压力角 K k k kttrkrbOKAB2. 渐开线的特性：渐开线的特性：1）发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的圆弧长度，）发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的圆弧长度，即：即： 。AB = BK2）渐开线上任意点的法线必切于基圆。）渐开线上任意点的法线必切于基圆。3）切点）切点B是点是点K的曲率中心，而线段的曲率中心，而线段BK是渐开线在点是渐开线在

10、点K的曲率半径。的曲率半径。4）渐开线距基圆越远的部分，曲率）渐开线距基圆越远的部分，曲率半径愈大，反之亦然。半径愈大，反之亦然。 ， r k k kttrbOKABrk K基圆上有：基圆上有： A=0; A=05）基圆内无渐开线。）基圆内无渐开线。6）渐开线的形状取决于基圆大小。基圆半径愈大，）渐开线的形状取决于基圆大小。基圆半径愈大，渐开线越平缓。渐开线越平缓。三、渐开线齿廓满足定比传动的要求三、渐开线齿廓满足定比传动的要求O1 1rb1 2O2rb2N2N1P过过 K 作两齿廓的公法线作两齿廓的公法线N1N2，为两，为两齿轮啮合点的轨迹齿轮啮合点的轨迹理论啮合线理论啮合线理论啮合线理论啮

11、合线N1N2必同时与两轮的必同时与两轮的基圆相切，且即为其内公切线，基圆相切，且即为其内公切线，又为力作用线，在齿轮啮合过程又为力作用线，在齿轮啮合过程中，其位置、方向均不变。中，其位置、方向均不变。C1C2KN1N2与与O1O2的交点的交点P(节点节点)为一定点。为一定点。渐开线性质：渐开线性质：N1、N2极限啮合点极限啮合点 常常数数 POPOi122112 四、渐开线齿廓的啮合特性四、渐开线齿廓的啮合特性O1 1rb1 2O2rb2N2N1C1C2KPPNOPNO2211 故故 i12= 1/ 2=rb2 /rb1渐开线齿轮的传动比取决于两轮基圆渐开线齿轮的传动比取决于两轮基圆半径比半径

12、比实际安装中心距略有变化时，不影实际安装中心距略有变化时，不影响响i12，这一特性称为，这一特性称为运动可分性运动可分性，对加工和装配很有利。对加工和装配很有利。由于上述特性，工程上广泛采用由于上述特性，工程上广泛采用渐开线齿廓曲线渐开线齿廓曲线。1.1.中心距的可分性中心距的可分性2渐开线齿廓啮合的啮合线为直线渐开线齿廓啮合的啮合线为直线O1 1rb1 2O2rb2N2N1C1C2K啮合线是啮合点的轨迹，由于啮合啮合线是啮合点的轨迹，由于啮合点都在共法线上，而公法线为一条点都在共法线上，而公法线为一条固定直线与两轮基圆的内公切线重固定直线与两轮基圆的内公切线重合，因此渐开线齿廓的啮合线为一合

13、，因此渐开线齿廓的啮合线为一条固定的直线。条固定的直线。啮合角啮合角 ：节圆压力角。节圆压力角。3渐开线齿廓啮合的啮合角不变渐开线齿廓啮合的啮合角不变渐开线齿轮在传动过程中，理论啮合线渐开线齿轮在传动过程中，理论啮合线和啮合角始终不变，传动平稳。和啮合角始终不变，传动平稳。P5-3 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸pnrhahfhBpseeirfrbO一、外齿轮各部分的名称和符号一、外齿轮各部分的名称和符号rasi齿顶圆齿顶圆da、ra齿根圆齿根圆df、rf齿厚齿厚si 齿槽宽齿槽宽ei 齿距齿距 (周节周节) pi= si +ei 法向齿距法向齿距 (周节

14、周节) pn= pb分度圆分度圆规定的计算基准圆，规定的计算基准圆，e=s表示符号：表示符号： d、r、s、e，p= s+e齿顶高齿顶高ha齿根高齿根高 hf齿全高齿全高 h= ha+hf齿宽齿宽B二、直齿圆柱齿轮基本参数二、直齿圆柱齿轮基本参数分度圆周长分度圆周长pzdl pzd 2）模数）模数m1) 齿数齿数Z模数的单位：模数的单位：mm为了便于制造、检验和互换使用，为了便于制造、检验和互换使用，人为规定：人为规定： p/ 只只能取某些简单值能取某些简单值国标国标GB1357-87规定了标准模数系列。规定了标准模数系列。见表见表5-15-1m=4 z=16m=2 z=16m=1 z=16模

15、数模数是决定是决定齿轮尺寸的一个齿轮尺寸的一个基本参数。基本参数。齿数相同的齿数相同的齿轮，模数大，齿轮，模数大，尺寸也大，尺寸也大，抗弯抗弯能力愈大。能力愈大。它是轮齿抗它是轮齿抗弯能力的重要标弯能力的重要标志志 同一渐开线齿廓上的不同同一渐开线齿廓上的不同点处，半径不同，所以压力点处，半径不同，所以压力角不同。角不同。rbOAriKBB1K1r1 Kv i i 1 1分度圆分度圆( (定义定义):): 模数和压力模数和压力角均为标准值的圆角均为标准值的圆基圆压力角等于零基圆压力角等于零齿顶圆上压力角最大齿顶圆上压力角最大分度圆上压力角为分度圆上压力角为标准值标准值kbkrrOKOB cos

16、ibirr cos3）压力角）压力角aF GB1536-88规定标准值：规定标准值： 20 此外也可采用此外也可采用15、25、28等等ha=ha* mhf =（ha*+ c*）m正常齿：正常齿：m 1 mm: ha*=1, c*=0.25md da，dad-2ha，dfd+2hf3) 为保证齿廓全部为渐开线，为保证齿廓全部为渐开线，要求要求dadb。5-4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动一、一、渐开线齿轮正确啮合的条件渐开线齿轮正确啮合的条件O1 1rb1 2O2rb2N2N1理论啮合线理论啮合线N1N2为两齿轮啮为两齿轮啮合点的轨迹合点的轨迹啮合起始点啮合起始点B

17、2主动轮齿根部分推动从动主动轮齿根部分推动从动 轮齿顶部分。轮齿顶部分。N1、N2极限啮合点极限啮合点B2B1 a2 a1ra2ra1啮合终止点啮合终止点B1主动轮齿顶部分推主动轮齿顶部分推动从动轮齿根部分。动从动轮齿根部分。啮合角啮合角节点处的压力角。节点处的压力角。a中心距中心距a 两轮中心距离。两轮中心距离。实际啮合线实际啮合线B1B2P一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件：一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件：rb1r1O1 1rb2r2O2 2PN1N2B1B2pb1pb2pb1 pb2rb2r2O2 2rb1r1O1 1PN1N2B1B2pb1pb2pb1 = pb2不能正确啮合不

18、能正确啮合!不能正确啮合不能正确啮合!能正确啮合能正确啮合!要使进入啮合区内的各对齿轮都能正确地进入啮合，两齿轮的要使进入啮合区内的各对齿轮都能正确地进入啮合，两齿轮的相邻两齿同侧齿廓间的法向距离应相等：相邻两齿同侧齿廓间的法向距离应相等： pn1= pn2 pb1= pb2 pb1=p1cos 1 = m1cos 1pb2=p2cos 2 = m2cos 2m1cos 1= m2cos 2 一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件：一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件： 两轮的模数和压力角应分别相等两轮的模数和压力角应分别相等m1=m2 =m 1 = 2 =20 二、渐开线齿轮连续传动的条件二、渐开

19、线齿轮连续传动的条件为保证齿轮能连续传动，必须使得前为保证齿轮能连续传动，必须使得前一对轮齿尚未脱离啮合时，后一对轮一对轮齿尚未脱离啮合时，后一对轮齿已进入啮合，即：齿已进入啮合，即：rb2r2O2 2O1rb1r1 1B1B2PN1N2B1B2pbnbppBB 21令：令： bpBB21若要连续传动，理论上若要连续传动，理论上 实际上实际上推荐的推荐的 值：值：使用场合使用场合 一般机械制造业一般机械制造业 汽车拖拉机汽车拖拉机金属切削机床金属切削机床 1.41.11.21.31重合度的物理意义：重合度的物理意义：表示同时进行啮合的表示同时进行啮合的轮齿对数的多少。轮齿对数的多少。 重合度越

20、大，表明同重合度越大，表明同时啮合的轮齿对数多时啮合的轮齿对数多越多，传动越平稳，越多，传动越平稳，承载能力越大。承载能力越大。 例例: = 1.3N2PN1B1B2PbPb1.3Pb0.7Pb0.3Pb0.3PbCD单齿单齿啮合区啮合区双双 齿齿 啮合区啮合区三、三、 渐开线标准齿轮传动的中心渐开线标准齿轮传动的中心aPbbaa无侧隙啮合传动无侧隙啮合传动: 一个齿轮齿厚的两侧齿廓与其一个齿轮齿厚的两侧齿廓与其相啮合的另一个齿轮的齿槽两相啮合的另一个齿轮的齿槽两侧齿廓在两条啮合线上均紧密侧齿廓在两条啮合线上均紧密相切接触。相切接触。无侧隙啮合传动条件无侧隙啮合传动条件: 一齿轮轮齿的节圆齿厚

21、必须等一齿轮轮齿的节圆齿厚必须等于另一齿轮节圆齿槽宽。即：于另一齿轮节圆齿槽宽。即：21es 12es 标准安装：标准安装：即：即： ;iirrarb2O2O11 12 2PN1N2rb1r 1 =r1r 2 =r2标准中心距标准中心距中心距：中心距：标准齿轮标准齿轮标准安装时节圆与分度圆重合。标准安装时节圆与分度圆重合。= 一、渐开线齿轮加工原理一、渐开线齿轮加工原理齿轮加工方法齿轮加工方法粉末冶金法粉末冶金法铸造法铸造法热轧法热轧法冲压法冲压法模锻法模锻法切制法切制法仿形法仿形法范成法范成法( (展成法展成法共轭法共轭法包络法包络法) )铣削铣削拉削拉削插齿插齿滚齿滚齿剃齿剃齿磨齿磨齿5-

22、5 渐开线齿轮的加工渐开线齿轮的加工1.仿形法：仿形法： 在普通铣床上，采用与被加工齿轮齿廓形状相同的成型在普通铣床上，采用与被加工齿轮齿廓形状相同的成型铣刀（铣刀（盘状铣刀、指状铣刀盘状铣刀、指状铣刀），将齿轮轮坯逐一铣出齿），将齿轮轮坯逐一铣出齿槽而形成齿廓的方法。槽而形成齿廓的方法。 铣刀绕自身轴线转动铣刀绕自身轴线转动() 为切削运动为切削运动 轮坯沿自身轴线方向移轮坯沿自身轴线方向移 动动 (v)为送进运动为送进运动 切出一个齿槽，将轮坯切出一个齿槽，将轮坯 返回原位置，通过分度返回原位置，通过分度 机构将轮坯转过机构将轮坯转过360/z的的 角度，再切第二个齿槽角度，再切第二个齿槽

23、当当m和和为定值时，不同齿数的齿轮渐开线齿廓的形状不同，这表明每为定值时，不同齿数的齿轮渐开线齿廓的形状不同，这表明每一齿数的齿轮就需要一把相应的铣刀才能切制出完全准确的齿形。这一齿数的齿轮就需要一把相应的铣刀才能切制出完全准确的齿形。这显然是很不经济的，实际生产中也是无法做到的。显然是很不经济的，实际生产中也是无法做到的。c o s2bm zr由渐开线方程：由渐开线方程： 铣刀绕自身轴线转动铣刀绕自身轴线转动() 为切削运动为切削运动 轮坯沿自身轴线方向移动轮坯沿自身轴线方向移动 (v)为送进运动为送进运动 切出一个齿槽，将轮坯返回原位置，通过分度切出一个齿槽，将轮坯返回原位置，通过分度 机

24、构将轮坯转过机构将轮坯转过360/z的角度，再切第二个齿槽的角度，再切第二个齿槽 对于不便采用盘状铣刀加工的大模数齿轮对于不便采用盘状铣刀加工的大模数齿轮（m20mm) 和人字斜齿轮应采用指状铣刀加工和人字斜齿轮应采用指状铣刀加工用用同一把铣刀能加工出不同齿数的齿轮吗？为什么？同一把铣刀能加工出不同齿数的齿轮吗？为什么？在生产实际中，加工在生产实际中，加工m、相同的齿轮，根据不同的齿相同的齿轮，根据不同的齿数范围，一般只备有数范围，一般只备有1至至8号八把齿轮铣刀。各号铣刀加号八把齿轮铣刀。各号铣刀加工齿轮的齿数范围见下表。工齿轮的齿数范围见下表。 每一号铣刀的齿形是按所加工一组齿轮中齿数最少

25、的齿轮齿形制成每一号铣刀的齿形是按所加工一组齿轮中齿数最少的齿轮齿形制成 的，故用此铣刀加工同组其它齿数的齿轮时，其齿形是有误差的。的，故用此铣刀加工同组其它齿数的齿轮时，其齿形是有误差的。 仿型法加工齿轮的精度较低，且加工不连续，生产率低。但由于它仿型法加工齿轮的精度较低，且加工不连续，生产率低。但由于它可以在普通铣床上加工，因此在修配或小批量且对齿轮精度要求不可以在普通铣床上加工，因此在修配或小批量且对齿轮精度要求不高时，仍可采用仿型法加工。高时，仍可采用仿型法加工。铣刀号铣刀号12345678齿数范围齿数范围121314161720212526343554551341352. 展成法展成

26、法 (范成法或包络法范成法或包络法) 0展成法展成法加工原理加工原理刀具刀具齿轮插刀齿轮插刀、齿条插刀齿条插刀和和齿轮滚刀齿轮滚刀利用一对利用一对齿轮啮合原理齿轮啮合原理来加工齿廓，其一个齿轮（或齿条）作为刀具，另来加工齿廓，其一个齿轮（或齿条）作为刀具，另一个齿轮则为被切齿轮毛坯，刀具的一系列刀痕轨迹将被切齿轮毛坯包络一个齿轮则为被切齿轮毛坯，刀具的一系列刀痕轨迹将被切齿轮毛坯包络出齿轮的齿廓。出齿轮的齿廓。范成法加工的特点：范成法加工的特点：同一刀具可以加工模数和压力角相同，同一刀具可以加工模数和压力角相同，齿数不同的齿轮；齿数不同的齿轮；刀具连续切削，生产效率高，精度高，刀具连续切削，生

27、产效率高，精度高，用于批量生产。用于批量生产。齿轮插刀加工齿轮插刀加工 0 0范成运动范成运动i= 0/ =z/z0切切削削运运动动让刀运动让刀运动用齿轮插刀加用齿轮插刀加工齿轮时，刀工齿轮时，刀具与轮坯之间具与轮坯之间的相对运动有的相对运动有范成运动范成运动切削运动切削运动进给运动进给运动让刀运动让刀运动刀具形状：刀具形状：象一个有刀刃的外齿轮，但其齿顶要高出象一个有刀刃的外齿轮，但其齿顶要高出c*m。切制方法：切制方法：轮坯与刀具按一定的传动比轮坯与刀具按一定的传动比i=z工件工件/z刀具刀具作啮合运动，同时刀具沿作啮合运动，同时刀具沿轴线上下运动以切出齿宽。轴线上下运动以切出齿宽。齿轮插

28、刀加工外齿轮齿轮插刀加工外齿轮齿轮插刀加工内齿轮齿轮插刀加工内齿轮生产实际中用齿轮插刀加工齿轮生产实际中用齿轮插刀加工齿轮标准齿条型刀具比基准齿形高标准齿条型刀具比基准齿形高出出c*m一段切出齿根一段切出齿根过渡曲线过渡曲线。标准齿条型刀具标准齿条型刀具h*amh*amc*mm/2m/2=20=20c*m分度线分度线分度圆分度圆hf=(h*a+ c*)mha=h*am加工标准齿轮加工标准齿轮：刀具分度线刚好与轮坯刀具分度线刚好与轮坯的分度圆作纯滚动。的分度圆作纯滚动。顶线顶线es s齿条插刀加工齿条插刀加工切削切削空回空回v范成范成让刀让刀 复位复位v= d/2= mz/2齿条插刀插齿是模齿条

29、插刀插齿是模仿渐开线齿条与齿轮仿渐开线齿条与齿轮的啮合传动的啮合传动齿条插刀的形状齿条插刀的形状与标准齿条的齿形与标准齿条的齿形相同，只是齿顶高相同，只是齿顶高出出c*m刀刃部分刀刃部分齿条插刀的移齿条插刀的移动速度动速度v刀刀=rw齿条插刀沿轮齿条插刀沿轮坯轴线方向的切坯轴线方向的切削运动削运动齿轮滚刀齿轮滚刀 为了解决因齿条插刀有限长而带来为了解决因齿条插刀有限长而带来加工中的问题，在生产中普遍采用加工中的问题，在生产中普遍采用齿轮滚刀齿轮滚刀来加工齿轮，将齿条插刀来加工齿轮，将齿条插刀沿一圆柱体作螺旋形排列，则成为沿一圆柱体作螺旋形排列，则成为齿轮 滚 刀齿轮 滚 刀(滚 齿 刀滚 齿

30、刀 )，如右 图 所，如右 图 所示。示。 滚刀在轮坯端面上的投影为一渐开滚刀在轮坯端面上的投影为一渐开线齿条，滚刀转动时相当一齿条刀线齿条，滚刀转动时相当一齿条刀作连续的移动。这样用齿轮滚刀加作连续的移动。这样用齿轮滚刀加工齿轮生产过程就连续了。加工过工齿轮生产过程就连续了。加工过程中，除了滚刀与轮坯相对转动外，程中，除了滚刀与轮坯相对转动外，滚刀沿轮坯轴线方向还作送进运动，滚刀沿轮坯轴线方向还作送进运动，以便切出整个齿长。以便切出整个齿长。齿轮滚刀加工齿轮滚刀加工PN1rbrbrO132B1B2产生根切的原因产生根切的原因PrbrraN1O123B2B1PB2PN1 不根切不根切1PB2=

31、PN1 不根切不根切刀具在位置刀具在位置1开始切削齿间；开始切削齿间；在位置在位置2开始切削渐开线齿廓；开始切削渐开线齿廓；在位置在位置3切削完全部齿廓；切削完全部齿廓；11. 根切根切二、渐开线齿轮的根切、最小齿数和变位二、渐开线齿轮的根切、最小齿数和变位 定义：定义：被加工齿轮齿根附近的渐开线齿廓将被加工齿轮齿根附近的渐开线齿廓将被切去一部分的现象称为被切去一部分的现象称为根切根切。3O1PN1rbr4发生根切发生根切M在位置在位置2开始切削渐开线齿廓；开始切削渐开线齿廓；刀具沿水平方向移动的距离刀具沿水平方向移动的距离： N1M r沿法线移动的距离沿法线移动的距离： N1K N1Mcos

32、cos弧长与直线长度相等弧长与直线长度相等： N1K N1N1到达位置到达位置4时时，轮坯转过轮坯转过角角，2 B1B2N1K在位置在位置3切削完全部齿廓；切削完全部齿廓；基圆转过的弧长为：基圆转过的弧长为： N1 N1rb50分钟1 rcoscos rcoscos根切的后果：根切的后果：削弱了轮齿的抗弯强度；削弱了轮齿的抗弯强度；将使齿轮传动的合度有所降低。将使齿轮传动的合度有所降低。2. 标准渐开线齿轮不发生根切的最少齿数标准渐开线齿轮不发生根切的最少齿数ra2N1rb1O1P当被加工齿轮的模数当被加工齿轮的模数m确定之后，其刀具确定之后，其刀具齿顶线与啮合线的交点齿顶线与啮合线的交点B2

33、就唯一确定。就唯一确定。ra1B2这时极限啮合点这时极限啮合点N1的位置随基圆大小变动，的位置随基圆大小变动，不根切的条件：不根切的条件：在在PN1O1 中有：中有：在在PB2B 中有：中有：代入求得：代入求得： Z2 h2 ha a* */ / sin2 2 取取=20=20, h, ha a* *=1=1，得，得: : z zminmin=17=17h*amra3Brb N1O1Prb1N1 rb3 N1B2rh*am即：即： Zminmin2 h2 ha a* */ / sin2 2 P N1PP B2=mzsin/2 PN1=rsinPB2=h ha a* *m/m/sin不根切不根切

34、刚好不根切刚好不根切根切根切h*amN1B2刀具刀具中线中线齿高有变化正变位：刀具远离轮坯中心的变位正变位：刀具远离轮坯中心的变位负变位：刀具靠近轮坯中心的变位负变位：刀具靠近轮坯中心的变位B2xmxm3.变位：变位：用改变刀具与轮坯径向相对位置来切制齿轮的方法，可用改变刀具与轮坯径向相对位置来切制齿轮的方法，可以避免根切。以避免根切。发生根切时，移动刀具可避免发生根切时，移动刀具可避免, ,问题是刀具要移动多大距离才问题是刀具要移动多大距离才能不根切？能不根切？（最小变位系数（最小变位系数xmin）当当zzz2.5m(mn),则可做成实心式则可做成实心式;但航空但航空产品中的齿轮，虽产品中的

35、齿轮，虽da160mm，也有做成腹板式的。，也有做成腹板式的。3.腹板式齿轮腹板式齿轮 齿顶圆直径齿顶圆直径da300mm的铸造锥齿轮，可做成带加强肋的腹板的铸造锥齿轮，可做成带加强肋的腹板 式结构，加强肋的厚度式结构，加强肋的厚度 C10.8C，其他结构尺寸与腹板式相同。，其他结构尺寸与腹板式相同。4.轮辐式齿轮轮辐式齿轮 当齿顶直径当齿顶直径400mmda1000mm时，可做成轮辐截面时，可做成轮辐截面为为“”字形的轮辐字形的轮辐式结构的齿轮。式结构的齿轮。5.组装式齿轮组装式齿轮 为了节约贵重金属，对为了节约贵重金属，对于尺寸较大的圆柱齿轮，于尺寸较大的圆柱齿轮，可做成组装齿圈式的结构。

36、可做成组装齿圈式的结构。 齿圈用钢制成齿圈用钢制成; 轮芯则用铸铁或铸钢。轮芯则用铸铁或铸钢。1.齿轮传动的润滑齿轮传动的润滑 齿轮传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就要发生摩擦和磨损，增加动力消齿轮传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就要发生摩擦和磨损，增加动力消 耗，降低传动效率，特别是高速传动，就更需要考虑齿轮的润滑。耗，降低传动效率，特别是高速传动，就更需要考虑齿轮的润滑。 轮齿啮合面间加注润滑剂，可以避免金属直接接触，减少摩擦损失，还可以散轮齿啮合面间加注润滑剂，可以避免金属直接接触，减少摩擦损失，还可以散 热及防锈蚀。因此，对齿轮传动进行适当的润滑，可以大为改善齿轮的工作热及防锈蚀。因此，对齿轮传动进行适当的润滑，可以大为改善齿轮的工作 状况，且保状况，且保 持运转正常及预期的寿命。持运转正常及预期的寿命。5-12 齿轮传动的润滑齿轮传动的润滑2.齿轮传动的润滑方式齿轮传动的润滑方式开式及半开式齿轮传动，或速度较低的闭式齿轮传动开式及半开式齿轮传动，或速度较低的闭式齿轮传动通常用人工周期性加油润通常用人工周期性加油润 滑，所用润滑剂为润滑油或润滑脂。滑，所用润滑剂为润滑油或润滑脂。闭式齿轮传动闭式齿轮传动圆周速度圆周速度v12m/s 3. 润滑剂的选择润滑剂的选择 齿轮传动常用