《机械设计基础》教案十九

浙江工业职业技术学院日期：2009.11NO19§10.1齿轮传动的类型、特点和齿廓啮合基本定律§10.2渐开线齿轮的齿廓及传动比1.了解齿轮传动的类型；2.理解齿轮传动的特点和齿廓啮合基本定律；3.掌握渐开线直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓特性；齿轮传动的特点和齿廓啮合基本定律、渐开线直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓特性、渐开线齿轮的基本参数和标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算是本次课的重点，其中齿廓啮合基本定律和渐开线齿廓特性比较抽象是教学的难点。1.齿轮传动与带传动和链传动相比有何特点？2.何谓齿廓啮合基本定理？3.渐开线特性有哪些？4.何为分度圆？教材、教案、教参等。老师讲解为主（举例、介绍经验），举一反三，课后小结，布置作业。P164：思考题8-4、思考题8-5、思考题8-7本次课内容较多，有些学生跟不上上课的速度，作业情况良好。本次课内容是基础知识，不能快，只能求稳，务必掌握有关内容，为下一阶段内容学习打好基础。复习提问：1、滚子链传动的计算2、链传动的布置、张紧和润滑新课导入：齿轮传动依靠主动轮与从动轮的啮合，传递运动和动力。它的适用范围很广，无论是传递速度，还是传递的动力范围及齿轮的结构尺寸都有很好的适应性，所以，在各种机器中，大量采用齿轮传动。§8.1齿轮传动的类型、特点和齿廓啮合基本定律一、齿轮传动的分类1、按照一对齿轮轴线的相互位置及齿向不同，可分为以下三种类型。图19-1齿轮传动类型图19-1齿轮传动类型2、按照齿廓曲线不同，齿轮传动又分为渐开线齿轮传动、摆线齿轮传动和圆弧线齿轮传动。其中渐开线齿轮传动制造、安装方便，应用最广。3、按照齿轮传动的工作条件不同，又可分为开式齿轮传动和闭式齿轮传动。开式传动是指齿轮在外露的情况下工作。因灰尘容易落入齿面，润滑又不完善，所以轮齿容易磨损。但其传动结构简单，成本低廉，适用于低速和精度要求不高的场合，如水泥搅拌机等。闭式传动是指齿轮在润滑条件良好的密闭箱体内工作。因不易磨损，多用于较重要的传动，如减速器等。4、按齿面硬度不同，可分为软面齿轮（硬度≤350HB）和硬齿面齿轮（硬度＞350HB）齿轮传动。二、齿轮传动的特点齿轮传动和带传动和链传动相比较，具有传动比恒定、传动效率高(0.92-0.98)、传动平稳可靠、结构紧凑、寿命长、传动功率及速度范围大等优点。其主要缺点是要求有较高的制造和安装精度，因而成本较高；且不适宜于两轴之间远距离的传动；无过载保护作用。三、齿廓啮合基本定律图19-2齿廓啮合基本定律齿轮传动的基本要求之一是传递运动的准确性和平稳性，即要求瞬时传动比是个定值。齿廓啮合基本定律就是要研究什么样的齿廓形状才能保证传动比恒定。图19-2齿廓啮合基本定律在外啮合传动中，、齿轮的回转中心齿廓的瞬时啮合点K，齿轮1的K点速度=，齿轮2的K点速度。齿轮传动时必须满足过啮合上的分速度相等则将出涉和分离而不能传动。则互相啮合的一对齿廓，它们的瞬时接触点的公法线，必与两齿轮的连心线交于相应的节点C，该节点将齿轮的连心线所分成的两个线段与该对齿轮的角速度成反比。这一规律称为齿廓啮合基本定律。要使传动比恒定，节点C必定为固定点。以、为圆心，过C点作两个相切的圆，称为节圆。由于节点处速度，因此，齿轮传动中，两节圆作纯滚动。节圆半径与中心距的关系为。一对相互啮合的齿轮能够实现预定传动比的齿廓称为共轭齿廓。在齿轮传动中，目前应用最广的是渐开线齿廓。§10.2渐开线齿轮的齿廓及传动比一、渐开线齿廓1、渐开线的形成及其特性如下图所示，当一直线从位置A沿半径为的圆周顺时针方向纯滚动到位置N，此直线上任意一点在平面上的轨迹称为该圆的渐开线。该圆称为渐开线的基圆，用半径表示；该直线，称渐开线的发生线；为渐开线在K点的展角。而渐开线齿轮的齿廓就是由同一基圆上产生的两条反向图19-3渐开线齿廓图19-4渐开线的形成渐开线所组成。渐开线特性：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。2）渐开线上任意一点的法线必然与基圆相切。基圆的切线必为渐开线上K点的法线。因为当发生线在基圆上作纯滚动时，渐开线上各点的轨迹可视为以N点为圆心，NK为半径所作的极小圆弧。故N点为渐开线上K点的曲率中心，NK为其曲率半径和K点的法线，而发生线始终相切于基圆，所以渐开线上任意一点的法线必然与基因相切。渐开线上各点的曲率半径不同，离基圆越远的点，曲率半径越大。3）渐开线的形状只取决于基圆的大小。基圆愈大，渐开线愈平直；当基圆半径为无穷大时，渐开线就变成一直线。图19-5基圆大小对渐开线的影响图19-6法向等距图19-5基圆大小对渐开线的影响图19-6法向等距4）同一基圆的两条同向渐开线是法向等距曲线。5）基圆以内无渐开线。2、渐开线齿廓的压力角图19-7压力角渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向线所夹的锐角称为该点的压力角。图19-7压力角设K点的向径为，则上式表明：渐开线上的点离基圆越远，其压力角越大。3、渐开线函数渐开线在K点的展角。渐开线上任一点K的展角是压力角的函数，称为渐开线的函数，用表示，以弧度度量。二、渐开线齿轮传动的特性一对齿轮是靠主动轮齿廓依次推动从动轮齿廓来实现的。两轮的角速度之比称为传动比。在工程中要求传动比为定值。啮合特性如下：图19-1外啮合齿轮传动1、四线合一图19-1外啮合齿轮传动一对渐开线齿廓在任意点K啮合，过K点作两齿廓的公法线，根据渐开线性质，该公法线就是两基圆的内公切线。当两齿廓转到点所作公法线也是两基圆的公切线。由于齿轮基圆的大小和位置均固定，公法线nn是唯一的。因此不管齿轮在哪一点啮合，啮合点总在这条公法线上，该公法线又称啮合线。又由于两齿轮啮合传动时其正压力是沿着公法线方向的，因此对渐开线齿廓传动来说，啮合、过啮合点的公法线、基圆内公切线和正压力作用线四线合一。2、传动比恒定B2是啮合起始点B1啮合终止点，N1N2是两基圆的内公切线。不管何处啮合，过啮合点所作的两齿廓的内公切线均为其与连心线的交于固定的节点C。故瞬时传动比不变。3、中心距的可分性上式说明一对齿轮的传动比为两基圆半径的反比，与中心距无关。即渐开线齿轮传动中的中心距略有改变时仍保持传动比不的特性，称为中心距的可分性。四、齿廓间作用力方向不变两齿廓无论何处啮合，啮合点必定在内公切线N1N2上，N1N2渐开线传动的啮合线。齿廓间作用的压力方向是沿着法线方向，即啮合线方向。所以齿廓间