齿轮传动课件讲解

齿轮传动机电工程学院机械教研室2020/2/3课程介绍欢迎亲爱的同学们进入本课程的学习机械表的构造如图所示，请思考机械表是如何传递运动的？为保证任何时刻走时的准确性，对齿轮轮廓曲线有无特殊要求？齿轮制造精度与表的走时准确性是否有关？

齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动形式。可用于传递任意两轴间的运动和动力。齿轮传动的组成齿轮传动由主动齿轮、从动齿轮、机架组成。工作原理

主、从动轮轮齿直接接触（啮合），通过啮合处法向反力来推动从动轮转动，从而传递运动和动力。齿轮传动的特点

1.优点（1）传递动力大、效率高，其圆周速度可达300m/s，传递功率可达105kW，齿轮直径可从1mm到150m以上；（2）能保证恒定的传动比，传递运动准确可靠；（3）工作平稳，可靠性高，寿命长；（4）能传递任意夹角两轴间的运动；（5）结构紧凑，外廓尺寸小。2.缺点（2）精度低时，振动、噪音大；（3）不适于中心距大的场合。（1）制造成本大，需专用机床和设备；齿轮传动的类型1.按两轴线位置分平行轴齿轮传动(圆柱齿轮传动)相交轴齿轮传动（圆锥齿轮传动）交错轴齿轮传动2.按啮合方式分

外啮合齿轮内啮合齿轮齿条机构：两轮转向相反：两轮转向相同3.按轮齿形状分人字齿轮直齿轮斜齿轮4.按工作条件分开式传动：润滑条件差，易磨损；半开式传动：装有简单的防护罩，但仍不能严密防止杂物侵入；闭式传动：齿轮等全封闭于箱体内，润滑良好，使用广泛。5.按齿面硬度分软齿面：HB≤350；硬齿面：HB＞350。齿轮传动的类型1.传动平稳：齿轮在传动中瞬时传动比不变，噪音、冲击和振动小。2.承载能力高：齿轮有足够的承载能力，能传递较大的动力．必须采用合理的齿轮轮廓曲线，可以论证，齿轮轮廓曲线采用渐开线、摆线和圆弧时，能使瞬时传动比恒定。要求齿轮具有足够的抵抗破坏的能力齿轮传动的基本要求

2）渐开线齿廓的形成1、渐开线齿廓形成AK——渐开线；基圆：rb；b-K：发生线；图7

渐开线的性质（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。（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。（4）渐开线的形状只取决于基圆大小。（5）基圆内无渐开线。Bc图8

图9

NVKFK渐开线齿廓特性小结：弧长等于发生线基圆切线是法线曲线形状随基圆渐远渐平角越大基圆内无渐开线。渐开线的性质

所谓齿廓啮合基本定律就是指一对齿轮在任意位置啮合时，其传动比都与其连心线被其齿廓接触点公法线所分成的两段线段成反比。

凡能满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓称为共轭齿廓o1o2ω2ω1nnp21k节点节圆节圆tt图6渐开线齿廓分析渐开线齿廓的啮合特性（1）四线合一C

过接触点K（啮合点）作两齿廓的公法线N1N2。

由于渐开线上任意一点法线必然与基圆相切，所以两齿廓的公法线N1N2就是两基圆的内公切线。

因两基圆为固定圆，故两基圆的内公切线N1N2为固定直线，即两齿廓的公法线亦为固定直线

由于两齿廓的公法线始终过啮合点K，故两齿廓的公法线就是啮合点K的运动轨迹，即啮合线。

不计摩擦，压力沿公法线，故两齿廓的公法线就是压力线。传动比恒定C

过啮合点K作两齿廓的公法线N1N2与两轮中心线的连线交点C，称为节点。

以轮心O1、O2为圆心,以O1Ｃ、O2P为半径的圆称为节圆，其半径称为节圆半径r1/

、r2/。在Ｃ点处两轮的线速度相等，即：传动比:i12

=——=——w1w2O1ＣO２Ｃ∽渐开线齿轮的传动比取决于两轮基圆半径,且成反比。当齿轮制造后，rb1、rb2已确定，故瞬时传动比不变，为常数。（3）中心距可分性

由于渐开线齿轮的传动比等于两轮基圆半径的反比，为一常数。安装时若中心距略有变化并不会改变传动比大小，此特性称为中心距可分性。（4）啮合角不变

啮合线与两节圆公切线所夹的锐角称为啮合角，用α’表示。显然，齿轮传动啮合角不变，正压力的大小也不变。因此，传动过程比较平稳。C渐开线直齿圆柱齿轮参数2．标准直齿圆柱齿轮的基本参数（1）齿数齿轮圆周上轮齿的数目称为齿数,用z表示。（2）模数m分度圆周长Zp=πd则d=pz则；

d=mz模数单位为mm，它是确定齿轮尺寸的重要参数，模数越大，轮齿尺寸越大，强度越高。

为了便于计算、制造和检验，而人为地把p/p的比值规定为一个有理数列，称为模数m。一对相互啮合的齿轮,其模数必须相等.

齿顶高：

ha=ha*m

（ha*—齿顶高系数）

（４）齿顶高系数、顶隙系数（３）压力角

所以，分度圆压力角α是决定渐开线齿廓形状的一个基本参数

我国标准规定：正常齿制ha*=1，c*=0.25；短齿制ha*=0.8，c*=0.3

齿根高：

hf=(ha*+c*)m

（c*—顶隙系数）全齿高：

h=ha+hf=(2ha*+c*)m压力角：渐开线齿轮啮合时，啮合点的速度方向与啮合点的受力方向之间所夹的锐角渐开线上各点压力角不相等，越靠近基圆压力角越小，基圆上的压力角为零，通常所说的压力角是指分度圆上的压力角，用α表示，国标规定α=20o分度圆是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。任一齿轮都有一分度圆，且只有一个分度圆。齿轮一经制造，其分度圆大小就确定，与安装位置无关。3.分度圆的定义z、m、

、ha*和c*是齿轮的基本参数，其它几何尺寸可通过它们求得。比较分度圆和节圆、压力角与啮合角的区别标准齿轮:是指m、a、ha*和c*均为标准值，且s=e的齿轮。三、标准直齿圆柱齿轮的主要几何尺寸二、正确啮合条件z1<z2时，i＞1：减速传动z1＞z2时，i＜1：增速传动三、中心距与啮合角

分度圆与节圆重合时的安装称为标准安装，其中心距称为标准中心距a。1.标准安装（1）标准中心距：（2）标准安装齿轮传动的特点：*标准安装时，啮合角

等于节圆压力角，等于分度圆压力角

；*齿侧没有间隙；*顶隙，为标准顶隙。四、连续传动条件1.啮合过程B1B2

一对具有渐开线齿廓齿轮的啮合传动，是依靠主动齿轮的齿廓推动从动齿轮的齿廓来实现的。图中：B2为啮合起始点

B1为啮合终止点

N1、N2为极限啮合点

B1B2为实际啮合线段

N1N2为理论啮合线段

啮合过程演示2.连续传动条件

B1B2

为了使齿轮传动不至中断，在轮齿相互交替工作时，必须保证前一对轮齿尚未脱离啮合时，后一对轮齿就应进入啮合。即至少有对轮齿参与啮合.即连续传动的条件为：

齿轮传动的重合度大于等于1。重合度的意义：

1.重合度越大同时参与啮合的轮齿对数。ε=1.35：表示35%的时间内有两对齿参与啮合，65%的时间内有一对齿参与啮合。ε=2.4：表示40%的时间内有三对齿参与啮合，60%的时间内有两对齿参与啮合。2.重合度不仅是齿轮传动的连续性条件，而且是衡