齿轮课件PPT【优选内容】

1、齿轮传动,一 齿轮传动的特点,二 金属切削机床上齿轮传动的常用类型,三 渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,四 认识其他类型齿轮传动,五 常用金属切削机床齿轮传动部分的正确使用 和维护,内 容 提 要,一、齿轮传动的特点,传动比:,主动齿轮和从动齿轮角速度（或转速)的比值。,注意： 1、小齿轮齿数17，大齿轮齿数不能太大 2、圆柱齿轮副i8,圆锥齿轮副i5,用来传递空间两任意轴之间运动和动力。,用途:,优点：,1.使用的圆周速度（高达300 m/s）和功率范围广（从几瓦到10万千瓦）； 2.传动效率高(0.99)，且使用寿命较长； 3.传动平稳，能保证瞬时传动比恒定不变； 4.工作可靠性高

2、； 5.可满足各种传动形式的需求。,缺点：,1.要求较高的制造和安装精度，成本较高； 2.不适宜于远距离两轴间的传动。,一、齿轮传动的特点,一 齿轮传动的特点,二 金属切削机床上齿轮传动的常用类型,三 渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,四 认识其他类型齿轮传动,五 常用金属切削机床齿轮传动部分的正确使用 和维护,内 容 提 要,分类,两轴平行的齿轮机构 （平面齿轮机构）,两轴不平行的齿轮机构（空间齿轮传动）,两轴相交（圆锥齿轮机构）,蜗杆传动,交错轴斜齿轮传动,圆柱齿轮机构,直齿,斜齿,曲齿,直齿,斜齿,外啮合,内啮合,两轴交错,人字齿轮,齿轮齿条,二、金属切削机床上齿轮传动的常用类型,

3、外啮合直齿轮传动：轮齿分布在圆柱体外表面且与其轴线平行, 两轮的转动方向相反。,外啮合斜齿轮传动：轮齿与其轴线倾斜一个角度，沿螺旋线方向排列在圆柱体上。两轮转向相反，传动平稳,适合于高速重载传动,但有轴向力。,人字齿齿轮传动：它相当于两个全等、但螺旋方向相反的斜齿轮拼接而成，其轴向力被相互抵消。适合高速和重载传动，但制造成本较高。,二、金属切削机床上齿轮传动的常用类型,内啮合齿轮传动：两轮的轮齿分别排列在圆柱体的内、外表面上，两轮的转动方向相同。,齿轮齿条传动：齿数趋于无穷多的外齿轮演变成齿条，它与外齿轮啮合时，齿轮转动，齿条直线移动。,圆锥齿轮传动：轮齿沿圆锥母线排列于截锥表面，是相交轴齿轮

4、传动的基本形式。制造较为简单。,二、金属切削机床上齿轮传动的常用类型,曲线齿锥齿轮传动：轮齿是曲线形，有圆弧齿、螺旋齿等，传动平稳，适用于高速、重载传动，但制造成本高。现在汽车后桥都采用这种齿轮。,交错轴斜齿轮传动：两螺旋角数值不等的斜齿轮啮合时，可组成两轴线任意交错传动，两轮齿为点接触，且滑动速度较大，主要用于传递运动或轻载传动。,蜗轮蜗杆传动：两轴垂直交错，广泛应用于机床、汽车、起重设备等传统机械中。,二、金属切削机床上齿轮传动的常用类型,一 齿轮传动的特点,二 金属切削机床上齿轮传动的常用类型,三 渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,四 认识其他类型齿轮传动,五 常用金属切削机床齿轮

5、传动部分的正确使用 和维护,内 容 提 要,基本要求:,1、传动平稳，能保证瞬时传动比恒定 2、承载能力要大，结构尺寸小、体积小、质量轻，强度高、耐磨性好、寿命长。,能满足上述要求的齿廓曲线很多，如渐开线、摆线、圆弧线等，其中渐开线齿轮传动应用最广。,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,渐开线的形成及特性,各部分名称与术语,直齿圆柱齿轮基本参数,直齿圆柱齿轮的几何尺寸,正确啮合的条件,1、渐开线的形成：一条直线沿一圆周上作纯滚动时，直线 上任意一点的轨迹就是该圆的渐开线。,基圆：形成渐开线的圆。半径用rb表示。 发生线：形成渐开线的直线。BK

6、直线 展角：,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,发生面S在基圆柱上作纯滚动时，发生面上与基圆柱母线平行的直线KK所展成的渐开面即为直齿轮的齿面。,渐开线直齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成：,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,渐开线的特性：,（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）渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。 （3）渐开线齿廓上各点压力角与向径有关。向径越大，其压力角越大 （4）渐开线的形状取决于基圆的大小。 （5）基圆内无渐开线。,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,2、渐开线直齿圆柱齿轮各部分

7、的名称及符号,齿根圆df、rf:过轮齿槽底所作的圆称为齿根圆。,齿顶圆da、ra:过轮齿顶端所作的圆称为齿顶圆。,齿槽宽ek ：相邻两轮齿之间的齿槽沿任意圆周 所度量的弧线宽度，称为该圆周上的齿槽宽。,齿厚sk ：沿任意圆周所量得的轮齿弧线厚度称为该圆周上的齿厚。,分度圆d、r ：为了便于计算齿轮各部分尺寸，在齿轮上选择的作为尺寸计算基准的圆，称该圆为齿轮的分度圆。s=e、p。,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,齿宽B ：齿轮的有齿部位沿分度圆柱面的直母线方向的宽度,齿顶高、齿根高： ha 、 hf,齿全高： h= ha+hf,顶隙C ：一对齿轮啮合时，一个齿轮的齿顶圆和另一个齿轮的

8、齿根圆的径向距离叫顶隙。,齿距（周节）pk：沿任意圆周所量的相邻两齿上同侧齿廓之间的弧长称为该圆周上的齿距。在任意圆周上，齿距等于齿厚与齿槽宽之和。,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,中心距a:一对相互啮合齿轮的两轴线之间的最短距离,2）模数 m: 设齿轮的齿数为z，则齿轮上分度圆周长为： 分度圆周长= d=zp , 则d=pz/ =mz 人为规定mP/， m称为模数，并取其为一有理数列。单位为mm。 齿轮的主要几何尺寸都与模数成正比， m越大，p越大，轮齿越大，轮齿抗弯能力也越强，所以模数 m是反映轮齿的大小及弯曲强度大小的量。 为了便于设计、制造和限制刀具的数目，我们把齿轮分度圆

9、上的模数定义为标准值，标准模数系列见P256表512。,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,1）齿数Z ：齿轮整个圆周上轮齿的总数。,3、渐开线齿轮的基本参数,0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 第二系列 4.5 5.5 (6.5) 7 9 (11) 14 18 22 28 (30) 36 45,标准模数系列表（GB/T13571987）,0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.5 0.4 0.5 0.6 0.8 第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 5

10、0,注意：在选用模数时，应优先选用第一系列的模数值，其次是第二系列，括号中的模数值尽可能不用。,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,3)分度圆压力角(齿形角):,由渐开线性质可知，在不同直径的圆周上，齿廓各点的压力角是不同的。,齿廓上K点处的压力角：,我们通常所说的压力角是指齿轮分度圆 上的压力角，简称压力角，其值为：,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,由上式可知，当齿轮的齿数和模数一定时，分度圆压力角不同，其基圆大小就不同，渐开线齿廓的形状也就不同。因此，分度圆压力角是决定渐开线齿廓形状的基本参数。,所以，分度圆也可定义为： 齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。,国家标准规

11、定分度圆上的压力角为标准值，20 ，在某些情况下也可采用15 。,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,4）顶隙系数c*和齿顶高系数,一对齿轮啮合时，为避免一齿轮齿顶圆与另一齿轮齿根圆相碰，并为存储润滑油，齿顶高略小于齿根高，留有径向间隙(顶隙) 。,顶隙 c c * m,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,正常齿制: ha* = 1 c * = 0.25,短齿制: ha* = 0.8 c * = 0.3,m=4 z=16,m=2 z=16,m=1 z=16,标准齿轮：具有标准模数、压力角、齿顶高系数、顶系系数并且分度 圆上的齿厚等于分度圆上的齿槽宽的齿轮。,注意：齿轮不同圆周上

12、的模数是不同的，只有分度圆上的模数才是标准值。,注意：齿轮不同圆周上的压力角不同的，只有分度圆上的压力角是标准值。,分度圆:齿轮上具有标准模数、标准 压力角的圆,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,分度圆直径：,齿顶高：ha ha*m,齿根高：hf (ha* +c *) m,顶隙：,齿顶圆直径：,齿根圆：,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,4、直齿圆柱齿轮几何尺寸计算,齿全高：h ha + hf (2ha* +c *) m,齿距：p = m,齿厚：S = e = P/2 = m/2,基圆直径：,基圆齿距：,（同侧齿廓的法向距离）,节圆齿距：,节圆直径：,三、渐开线直齿圆柱齿轮

13、各部分名称及几何尺寸,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,实例1：已知一标准直齿圆柱齿轮的齿数Z=36，齿顶圆直径da=304mm.试计算其分度圆直径d，齿根圆直径df，齿距p以及全齿高h。,解：齿顶圆直径da=m(z+2)=304mm,m=da/(z+2)=8mm 分度圆直径d=mz=836=288mm 齿根圆直径df=m（z2)=8(362)=272mm 齿距p=m=3.148=25.12mm 全齿高h=2.25m=2.258=18mm。,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,5、正确啮合条件,1）齿廓啮合的基本定律: 相互啮合传动

14、的一对渐开线齿廓在任一瞬时的传动比，都与两齿轮的连心线O1O2被其啮合齿廓的接触点K的公法线所分成的两段成反比。,2）定传动比的条件: 要使两齿轮作定传动比传动，则两齿廓必须满足的条件是：不论两齿廓在何位置接触，过接触点所作的两齿廓公法线必须与两齿轮的连心线相交于一定点。,一对渐开线齿廓能满足啮合基本定律就能保证定传动比传动，但这并不意味着任意的两个渐开线齿轮都能正确地啮合传动。,根据渐开线性质，两轮齿法向齿距应分别等于两轮齿基圆齿距。,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,5、正确啮合条件,如左图所示为一对渐开线齿轮啮合的情况。设前一对轮齿在K点接触，后一对轮齿在K点接触。,为使前后两

15、轮齿能同时在啮合线上接触，必须使法向齿距K1K1 K2K2 ，否则,若K1K1 K2K2 ，传动中断。,若K1K1 K2K2 ，两轮可能卡住。,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,pb1pb2,pb1=pb2,不能正确啮合!,不能正确啮合!,能正确啮合!,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,正确啮合条件:,一对齿轮的传动比可表示为：,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,三、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,实例2：已知两标准直齿圆柱齿轮，测得小齿轮齿顶圆直径da1=88mm.大齿轮太大，只测得全齿高h=9mm，数出齿数Z1=20、Z2=80，试判断这两齿轮能否正确

16、啮合。,解：齿顶圆直径da1=m(z1+2)=88mm,则m1=da1/(z1+2)=4mm 全齿高h2=2.25m2=9，则m2=9/2.25=4mm m1=m2=4mm 1=2=20 两齿轮满足正确啮合条件，能够正确啮合,一 齿轮传动的特点,二 金属切削机床上齿轮传动的常用类型,三 渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸,四 认识其他类型齿轮传动,五 常用金属切削机床齿轮传动部分的正确使用 和维护,内 容 提 要,1、斜齿圆柱齿轮传动,2、直齿锥齿轮传动,3、齿轮齿条传动,4、蜗杆传动,四、认识其他类型齿轮传动,基圆柱,渐开面,四、认识其他类型齿轮传动,（1）斜齿轮齿廓曲面的形成：,1、斜

17、齿圆柱齿轮传动,（2）斜齿轮的参数与尺寸计算：,四、认识其他类型齿轮传动,1）螺旋角：斜齿轮分度圆螺旋线的切线与通过切点的圆柱面直母线 之间所加的锐角。,根据螺旋线的方向斜齿轮 可分为：左旋和右旋,伸出右手掌 心面对自己,四指指向齿 轮轴线方向,齿向与拇指方向一致右旋,齿向与拇指方向相反左旋,2）端面参数与法面参数,法面模数 与端面模数,齿顶高系数和顶隙系数,端面(t)：垂直于齿轮轴线的平面，斜齿轮的几何计算在端面。,法面(n)：垂直于轮齿螺旋线方向的平面，斜齿轮的标准参数取在法面。,4、齿顶高系数、顶隙系数:,斜齿轮的齿顶高和齿根高，不论从法面或端面看都是相同的，而且和直齿轮的计算方法一样，

18、即,分度圆直径 基圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 顶 隙 中心距,c =,a =,5、斜齿轮传动的几何尺寸:,2）斜齿圆柱齿轮传动特点：,斜齿轮啮合时，齿面接触线是斜直线，接触线先由短变长，再由长变短，直至脱离啮合。减少了传动时的冲击和噪音，提高了传动平稳性，故斜齿轮适用于重载高速传动。,四、认识其他类型齿轮传动,一、斜齿轮啮合的共轭齿廓曲面,3.一对斜齿轮正确啮合的条件：,一对斜齿轮正确啮合的条件：除两轮的模数和压力角必须相等以外，两轮的分度圆柱螺旋角也必须相等，方向相反，即一为左旋，另一为右旋。 （1）螺旋角：斜齿轮的齿廓曲面与分度圆柱面相交的切线与齿轮轴线之间所夹

19、得锐角称为斜齿轮的螺旋角。 =8-20 （2）旋向：,三、斜齿轮传动的重合度：,从端面看，斜齿轮的啮合与直齿轮完全一样，但由于斜齿轮的轮齿是倾斜的，当一对斜轮齿在前端面啮合结束时，其齿宽的不同截面内仍在啮合。只有当轮齿后端面走出啮合区，该齿才终止啮合。,三、斜齿轮传动的重合度：,斜齿轮传动的重合度：,式中： 为端面重合度，即与斜齿轮端面齿廓相同的直齿轮传动的重合度；斜齿轮的实际重合度比直齿轮的大。其值随螺旋角和齿宽b增大而增大。因此斜齿轮转动平稳，承载能力高。,斜齿轮的螺旋角增大，会使轴向力增大，造成轴承结构的复杂，因此通常取：,三、斜齿轮传动的重合度：,为轮齿倾斜而产生的附加重合度。,由上式

20、知，斜齿轮传动的重合度随齿宽和螺旋角的增大而增大。,四、当量齿数,用成形法加工斜齿轮时，刀具沿螺旋形齿槽方向进刀，其形状与齿轮的法面齿形相同。由于斜齿轮的端面为渐开线，而其法面齿形比较复杂，不易精确求出，只有采用近似方法求出法面齿形。,过斜齿轮分度圆柱上齿廓的任意点C作轮齿的法面，该法面与分度圆柱的交线为一椭圆。,以椭圆在该点的曲率半径为分度圆半径，斜齿轮的法向模数为模数，法向压力角为压力角。作一直齿圆柱齿轮，其齿形可认为近似于斜齿轮的法向齿形。该直齿圆柱齿轮称为斜齿轮的当量齿轮，其齿数称为当量齿数。,四、当量齿数,1.当量齿轮的概念 与斜齿轮的法面齿形相当的直齿圆柱齿轮 2.当量齿数zV 当

21、量齿轮的齿数称为该斜齿轮的当量齿数 由高等数学知识可知椭圆在C点处的曲率半径为：,b,r,a,b,因此当量齿数为：,3.当量齿轮的作用 代替斜齿轮进行强度计算； 其齿数作为加工斜齿轮选择铣刀的依据 4.不发生根切的最少齿数zmin:,四、当量齿数,五、斜齿圆柱齿轮传动的优、缺点,优点：,缺点： 由于轮齿的倾斜，传动中将产生轴向力，且螺旋角越大，则轴向力越大。若要消除轴向推力，可采用人字齿轮。这种齿轮左右两排轮齿的螺旋角大小相等，方向相反，可使左右两侧所产生的轴向力抵消。,第四章 齿轮机构,对齿轮的制造误差不敏感，啮合性能好、传动平稳，噪音小。,重合度大，承载能力高。,zmin20 的齿轮和人字

22、 齿轮。,第四章 齿轮机构,一、成形法,第四章 齿轮机构,二、范成法,范成法是利用一对齿轮互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的 原理来切齿的。用范成法切制的常用刀具如下： 1.齿轮插刀：这种刀具象一个具有切削刃的外齿轮，刀具顶部比正常齿高出 ，以便切出顶隙部分，其模数和压力角与被加工齿轮相同，用高速钢制成。齿轮插刀与轮坯之间有四种相对运动： 范成运动:齿轮插刀和轮坯以定传动比转动，犹如一对齿轮在互相啮合传动。这是加工的主运动，为了在轮坯上包络出与插刀渐开线共轭的齿廓。,第四章 齿轮机构,二、范成法,切削运动：齿轮插刀沿轴线方向作往复运动。以便 切去齿槽部分的材料。 进给运动：齿轮插刀向轮坯中心移动

23、，以保证切出 全部齿高。 让刀运动：齿轮插刀向上运动时，轮坯沿径向作离 开轮坯的微量运动，以免刀刃擦伤齿面。 2.齿条插刀：齿条插刀切制齿轮时，齿条插刀沿轮坯 切向的移动和轮坯分度圆的线速度相等， 形成范成运动。其他运动与齿轮插刀类似。,滚刀滚齿,第四章 齿轮机构,i=0 /=z/z0,共轭齿廓互为包络线,齿条插刀加工,Vrmz/2,齿轮插刀加工,第四章 齿轮机构,二、范成法,4.范成法切制齿轮的优点： 同一模数、压力角的一把刀具可以切制所有齿数的齿轮；传动连续，生产率高，加工精度高。 5.用范成法加工标准齿轮时齿条型刀具的位置 刀具的分度线与齿轮的分度圆相切。,滚刀,滚齿加工,Vrmz/2,

24、滚刀轴剖面 相当于齿条,相当于齿轮齿 条啮合传动,齿轮机构,例1：,如图所示的凸轮机构，试用作图法求： （1）凸轮的基圆半径及从动件的推程； （2）当滚子分别与凸轮上A、B两点接触时，求从动件的位移及压力角； （3）当凸轮逆时针转动时，与滚子从A点到B点接触过程中，凸轮的转角。,例1：,以O为圆心，偏距e为半径作圆，该圆为偏距圆。过C作偏距圆的切线，且切线和偏距圆切于CC的下方，切点为E。CE直线和基圆的交点为F，则FC为从动件的推程h。,（2）从动件与凸轮在A点接触时，从动件的导路与基圆的交点为 ，则 为从动件在此处的位移 ，即 。连接O和 两点， 与导路所夹的锐角即为 。,连接O点和B点，

25、直线OB交理论轮廓于 。过 作偏距圆的切线，交基圆于 点。此切线是从动件与凸轮在B点接触时的导路。线段 ，直线 与道路所夹的锐角即为 。,例1：,（3）当凸轮逆时针转动时，与滚子从A点到B点的接触过程中，凸轮的转角即为导轨 和 的夹角。,例2：,已知：凸轮基圆半径r0，升程h，=120， ，=90， 推程阶段作余弦加速度运动，回程作正弦加速度运动。凸轮逆时针方向 转动，设计此凸轮机构。,s,第七节 根切、最少齿数及变位齿轮,第四章 齿轮机构,根切现象用范成法加工齿轮时，刀具顶部把被加工齿轮齿根部分已经切制出来的渐开线齿廓切去一部分的现象。,根切的后果： 削弱轮齿的抗弯强度； 使重合度下降。,第四章 齿轮机构,PB2PN1,根切条件为：,第四章 齿轮机构,一、根切和最少齿数：,不发生根切的最少齿数,当被加工齿轮的模数m确定之后，其刀具齿顶线与啮合线的交点B2就唯一确定，这时极限啮合点N1的位置随基圆大小变动