汽车机械基础 课件15 齿轮传动概述和渐开线齿廓

齿轮传动概述和渐开线齿廓主

要

内容1齿轮传动的类型2齿轮传动的特点3齿轮机构的要求4渐开线齿廓

燃气被吸入汽缸压缩燃气点火后燃气燃烧膨胀

排出废气工作过程发动机离合器变速器主减速器差速器半轴万向传动装置变速机构1.用于平行轴间传动的齿轮机构直齿轮机构内啮合齿轮机构斜齿轮机构人字齿轮机构齿轮齿条机构———平面齿轮机构外啮合齿轮机构一、齿轮传动的类型一、齿轮传动的类型1.用于平行轴间传动的齿轮机构———平面齿轮机构牛头刨床

牛头刨床中的传动装置就是齿轮传动系统。摆动导杆机构的摆动运动是由小齿轮与大齿轮组成的齿轮传动驱动，主动件小齿轮带动大齿轮转动时，安装在大齿轮上的滑块随着大齿轮的转动带着摆动导杆机构作往复摆动。点击播放一、齿轮传动的类型1.用于平行轴间传动的齿轮机构———平面齿轮机构2.用于相交轴传动的齿轮机构———空间齿轮机构直齿圆锥齿轮曲齿圆锥齿轮斜齿圆锥齿轮一、齿轮传动的类型一、齿轮传动的类型2.用于相交轴传动的齿轮机构———空间齿轮机构一、齿轮传动的类型2.用于相交轴传动的齿轮机构———空间齿轮机构3.用于交错轴间传动的齿轮机构———空间齿轮机构交错轴斜齿轮机构蜗轮蜗杆机构一、齿轮传动的类型一、齿轮传动的类型3.用于交错轴间传动的齿轮机构———空间齿轮机构空间减速器一、齿轮传动的类型3.用于交错轴间传动的齿轮机构———空间齿轮机构齿轮传动直齿轮斜齿轮人字齿轮平面齿轮机构空间齿轮机构圆柱齿轮两轴相交两轴交错圆锥齿轮交错轴齿轮传动蜗轮蜗杆传动直齿斜齿曲齿两轴平行内啮合外啮合齿轮齿条一、齿轮传动的类型航空发动机附件传动系统一、齿轮传动的类型一、齿轮传动的类型一、齿轮传动的类型按工作条件分类开式传动----润滑良好、适于重要应用；----裸露、灰尘、易磨损，适于低速传动；半开式传动----介于二者之间。闭式传动一、齿轮传动的类型按轮齿齿面硬度分类硬齿面（HBS>350）软齿面（HBS≤350）一、齿轮传动的类型

硬度一、齿轮传动的类型HBS:布氏硬度硬度机压头为淬火钢球，不能测太硬的材料，一般HBS<450HRC、HRB、HRA:洛氏硬度

120º金刚石锥体，载荷150kg,不能测硬、脆薄层零件HV:维氏硬度——显微硬度

136º金刚石四角锥体，载荷小，5-30kg

三种硬度单位之比较：

HV(维氏)≈HBS(布氏)；

HRC(洛氏)×10≈HBS(布氏)一、齿轮传动的类型

硬度1450rpm53.7rpm12传动比i：两齿轮的瞬时角速度之比。二、齿轮传动的特点传动比准确,传动平稳；适用范围广；优点：二、齿轮传动的特点效率高、寿命长、安全可靠；齿轮传动传递空间任意轴间的运动及动力。制造成本较高，不适宜远距离传动。缺点：二、齿轮传动的特点传动比准确,传动平稳；适用范围广；优点：驴转筒车

“连磨”用一头牛驱动八台磨盘，其中应用了齿轮系。

晋代对齿轮机构的要求：（1）传动准确平稳；（2）承载力要高。传动准确平稳就是要求瞬时传动比保持不变，否则当主动齿轮以等角速度回转时，从动轮的角速度是变化的，这样的话就会产生惯性力，这种惯性力是一种附加的动载荷，它不仅会引起机器的振动和噪声，影响其工作精度。三、齿轮机构的要求对齿轮机构的要求：（1）传动准确平稳；（2）承载力要高。传动准确平稳瞬时传动比i12=ω1/ω2恒定要求齿廓形状符合什么条件时才能保证齿轮传动的瞬时传动比恒定？三、齿轮机构的要求12O1O2E2E1nnvK1vK2KVK1、VK2在公法线上的分速度为：必须：Vkn1=Vkn2

当Vkn1>Vkn2时：齿廓E1压入齿廓E2；

当Vkn1<Vkn2时：齿廓E1、齿廓E2分离。

C

Vkn1、Vkn2

AB所以：齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律解决的就是当齿廓形状满足什么条件时，能实现定传动比传动。沿着法线方向的分速度相等是齿廓啮合的基本要求。三、齿轮机构的要求12O1O2C2C1nnCvK1vK2KMAB∽∽三、齿轮机构的要求为使两齿轮的瞬时传动比为常数，则不论齿廓在任何位置接触，过接触点所作的齿廓公法线都必须与连心线O1O2交于一定点。齿廓啮合基本定律：12O1O2C2C1nnCKv12三、齿轮机构的要求为使两齿轮的瞬时传动比为常数，则不论齿廓在任何位置接触，过接触点所作的齿廓公法线都必须与连心线O1O2交于一定点。齿廓啮合基本定律：12O1O2C2C1nnCKv12只要给定一个齿轮的齿廓曲线，并给定中心距和传动比就可以求出与之共轭的另一个齿轮的齿廓曲线。1.给定齿廓可以求传动比2.给定传动比可以求共轭齿廓三、齿轮机构的要求12O1O2C2C1nnCK节圆节圆节点:

定点C两节圆相切于C点，且两轮节点处速度相同，故两节圆作纯滚动。节圆：过节点所作的两个相切的圆

O1O2=r1′+r2′（恒相等）中心距：一对外啮合齿轮的中心距，恒等于两节圆半径之和r1′r2′共轭齿廓：满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓。

三、齿轮机构的要求齿轮副外啮合齿轮副齿轮的啮合传动就相当于两个和节圆大小一样的摩擦圆在做纯滚动。三、齿轮机构的要求理论上，只要给定一个齿轮的齿廓曲线，并给定中心距和传动比，就可以根据齿廓啮合基本定律求出与其共轭的另一条齿廓曲线。因此，理论上满足一定传动比规律的共轭曲线有很多。三、齿轮机构的要求渐开线的形成有两个要素：一个圆、一条直线。这个圆称为基圆。这条线称为发生线。渐开线所对应的中心角称为渐开线段NK的展角。渐开线：一条直线在一个圆上作纯滚动时，直线上任一点的轨迹。四、渐开线齿廓1.渐开线齿廓的定义四、渐开线齿廓1.渐开线齿廓的定义渐开线:―条直线在一个圆上作纯滚动时，直线上任一点的轨迹。BK－发生线，基圆－rbθk－渐开线段AK的展角发生线BKOrkθkrb基圆A渐开线齿轮轮齿两侧的齿廓是两段对称的渐开线。－渐开线渐开线四、渐开线齿廓1.渐开线齿廓的定义对称渐开线渐开线齿轮轮齿两侧的齿廓是两段对称的渐开线。四、渐开线齿廓1.渐开线齿廓的定义1)线弧等长:NKOA发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长。四、渐开线齿廓2.渐开线的特性2)法线与基圆相切:三线合一OABKV在渐开线上任意位置K点的发生线、切线、法线是一条线。渐开线上任意点的法线一定与基圆相切。过渐开线上任意一点所做的法线一定是基圆的切线。基圆上的切线一定也是渐开线上某点的法线。

四、渐开线齿廓2.渐开线的特性3）基圆切点为曲率中心：OABKρk发生线和基圆的切点B是渐开线上K点的曲率中心，线段BK是K点的曲率半径。渐开线离基圆越远，其曲率半径越大，渐开线越平直。渐开线离基圆越近，曲率半径越小，渐开线越弯曲。在基圆上曲率半径为0四、渐开线齿廓2.渐开线的特性OABKrkθkαkαkvkrb

作用于渐开线上K点的法线方向（压力方向线），与K点速度方向线所夹的锐角，称为渐开线在K点的压力角。四、渐开线齿廓2.渐开线的特性4）压力角不等：OABKrkθkαkαkvkrb渐开线齿廓上各点的压力角不等，向径rK越大（即离轮心越远），其压力角越大。渐开线在基圆上的压力角为零。四、渐开线齿廓2.渐开线的特性四、渐开线齿廓2.渐开线的特性5）渐开线的形状取决于基圆半径。基圆半径相等，渐开线形状相同。基圆半径愈小，渐开线愈弯曲；基圆半径愈大，渐开线愈平直。基圆半径无穷大时，渐开线就变成了与发生线垂直的直线，它就是齿条的齿廓。四、渐开线齿廓2.渐开线的特性5）渐开线的形状取决于基圆半径。6）基圆以内没有渐开线。由于渐开线是发生线从基圆向外展开的，因此基圆之内没有渐开线。四、渐开线齿廓2.渐开线的特性为使两齿轮的瞬时传动比为常数，则不论齿廓在任何位置接触，过接触点所作的齿廓公法线都必须与连心线O1O2交于一定点。齿廓啮合基本定律：12O1O2C2C1nnCKv12四、渐开线齿廓3.渐开线齿廓的啮合特点12O1O2C2C1nnCK节圆节圆节点:

定点C两节圆相切于C点，且两轮节点处速度相同，故两节圆作纯滚动。节圆：过节点所作的两个相切的圆

O1O2=r1′+r2′（恒相等）

中心距：一对外啮合齿轮的中心距，恒等于两节圆半径之和r1′r2′共轭齿廓：满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓。

四、渐开线齿廓3.渐开线齿廓的啮合特点rb2O2

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2E２E１O1rb1KCK’（1）渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律nn公法线一定同时与两轮的基圆相切，即NN是两轮基圆的一条内公切线。两个定圆，其在同一方向的内公切线只有一条。无论该对齿廓在何处啮合，过啮合点做作的两齿廓的公法线必为一条固定的直线，它与连心线的交点一定是一个定点。四、渐开线齿廓3.渐开线齿廓的啮合特点两个以渐开线为齿廓曲线的齿轮其传动比为常数

瞬时传动比恒定:保证机器运转的平稳性nn为定直线，节点C为定点在定比齿轮传动中，相互啮合的两齿轮的节圆总是相切的。四、渐开线齿廓3.渐开线齿廓的啮合特点（1）渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律rb2O2

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2E２E１O1rb1KCK’nn1O1N1N2是啮合点的轨迹，称为啮合线2O2nnKrb1rb2N１N2C一对渐开线齿廓在任何位置啮合时，过接触点的公法线都是同一条直线，这就说明一对渐开线齿廓从开始啮合到脱离接触，所有的啮合点都在这条直线上，这条直线是两齿廓接触点的轨迹，故称它为渐开线齿轮传动的啮合线。四、渐开线齿廓3.渐开线齿廓的啮合特点（1）渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律3.渐开线齿廓的啮合特点（1）渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律四、渐开线齿廓rb2O2

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2E２E１O1rb1KCnn（2）力的作用方向线不变。啮合角：啮合线与节圆内公切线之间所夹的锐角α’过节点C作两节圆的公切线,它与啮合线之间所夹的锐角称为啮合角α’。节圆半径四、渐开线齿廓3.渐开线齿廓的啮合特点啮合角：啮合线与节圆内公切线之间所夹的锐角α’啮合角在数值上等于渐开线在节圆上的压力角四、渐开线齿廓3.渐开线齿廓的啮合特点rb2O2

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2E２E１O1rb1KCnn节圆半径（2）力的作用方向线不变。渐开线在啮合过程中,啮合角是恒定不变的。啮合角不变表示齿廓之间正压力方向不变，若齿轮传递的力矩恒定，则轮齿之间，轴和轴承之间压力的大小方向不变，这也是渐开线齿轮传动的一大优点。四、渐开线齿廓3.渐开线齿廓的啮合特点rb2O2

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2E２E１O1rb1KCnn节圆半径（2）力的作用方向线不变。啮合角在数值上等于渐开线在节圆上的压力角由于在啮合传动中，两啮合齿廓之间的正压力是沿着接触点的公法线方向的，而对于渐开线齿廓啮