齿轮机构及其设计.ppt

1、第五章齿轮机构及其设计、齿轮机构的应用和分类齿廓啮合的基本规律渐开线和渐开线齿廓渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动中渐开线齿廓的展成加工渐开线直齿圆柱齿轮、根切变位齿轮和变位齿轮传动平行轴斜齿圆柱齿轮机构、交错轴斜齿圆柱齿轮机构、蜗轮机构和圆锥齿轮机构。 主动齿轮1的齿推动从动齿轮2的齿依次通过齿廓，从而实现运动和动力的传递，这称为齿轮传动。 这种机构被称为齿轮机构。齿轮机构可以在空间任意两个轴之间传递运动和动力。5.1齿轮机构的应用和分类，将主动齿轮和从动齿轮的角速度分别用和表示，则两个车轮的角速度之比称为该对齿轮的传动比，也称为瞬时传动比。如果两个轮子的每分钟

2、转数用表示，两个轮子的齿数分别用和表示，那么就有：这就是平均传动比。瞬时传动比恒定的齿轮机构称为定传动比齿轮机构。*传动功率范围(功率可达100，000千瓦)和圆周速度(高达300米/秒)非常大；传动效率高，传动比准确，使用寿命长，运行可靠。特征：分类：*直齿，啮合位置可分为：1。平面齿轮机构用于在两个平行轴之间传递运动和动力。根据齿轮齿数的方向，可分为：齿轮机构、正齿轮机构、斜齿轮机构、人字齿轮机构、曲线齿轮机构的特点及分类。空间齿轮机构用于在空间中两个相交轴或两个交错轴之间传递运动和动力。* (1)锥齿轮机构在两个相交的轴之间传递运动；根据锥齿轮齿的排列方向，有直齿、斜齿和曲齿，齿轮机构的

3、特点和分类，直齿锥齿轮机构、斜齿锥齿轮机构、曲齿锥齿轮机构，(3)蜗杆机构在两个交错轴之间传递运动，一般两个轴是垂直交错的，* (2)交错轴斜齿齿轮机构在两个交错轴之间传递运动；交错轴斜齿轮机构、蜗杆机构和齿轮机构的特点及分类。(4)准双曲齿轮机构在两个错开的轴之间传递运动，一般来说，两个轴是垂直错开的：*准双曲齿轮机构，常用的齿轮机构是固定传动比机构，但也有传动比不固定的齿轮机构，通常称为非圆齿轮机构。齿轮机构、变传动比齿轮机构、齿轮机构、空间齿轮机构(用于传递两轴相交或交错轴)、正齿轮、外啮合内齿条、斜齿轮、非圆齿轮机构、圆齿轮机构、平面齿轮机构(圆柱齿轮)、圆锥齿轮机构、直螺旋曲线齿、交

4、错轴斜齿轮机构、蜗杆机构：两轴垂直交错，其中p点称为两齿廓的节点。啮合点k是两个齿廓的公共法线，两个车轮转动中心的连线与p点相交，常数f (t)变化，5.2齿廓啮合基本定律，传动比：如何根据给定的I确定齿廓曲线？一对啮合传动齿轮的瞬时传动比与两个线段除以点P成反比。齿廓啮合和齿廓曲线的基本规律是，当一对齿廓在不同位置啮合时，如果点P在O1O2线上移动，传动比I将相应地改变；P点的位置由啮合点的法线方向决定，因此传动比I与齿廓曲线有关。节曲线和节圆的概念，节曲线(瞬时中心线)在每个齿轮运动平面上的轨迹节点，固定传动比，可变传动比，齿廓啮合的基本规律和齿廓曲线，因为节点P在固定传动的传动过程中是一

5、个固定点节圆是两个齿轮啮合时出现的参数。节圆，设a=O2O1=O2P O1P，并且，给定A，如果传动比I是按照给定的规律变化的，则两个啮合齿廓的形状应满足下列条件：齿廓啮合的基本规律和齿廓曲线，I=O2O 1 P，O1P=a (1 i)，O2P=A(1I)齿廓啮合的基本规律，其中一对齿廓满足齿廓啮合的基本规律称为共轭齿廓。为了使一对齿轮的传动比恒定，齿廓的形状必须是：无论两个齿廓在何处啮合，啮合点相交形成的齿廓的公共法线在某一点P与连线相交，共轭曲线法(1)包络法(图解法、解析法)知道中心距、瞬时中心线和齿廓g1， 找到g2瞬时中心线的切线，作为g1的包络线进行纯滚动，满足齿形，共轭齿形是包络

6、线，常用于机械加工。 2) Luro图解法，已知中心距A、瞬时中心线和齿廓g1，求g2、啮合线、1，做两个圆，点P 2，取适当数量的点A1、B1、3，与齿廓g1中的法线相交。接合线5。取俯仰圆上的点A2、B2、6，以A2和O2为中心，以PA0和O2A0为半径，得到A2和B2、理论上，有许多曲线可以满足齿廓啮合的基本规律。然而，考虑到设计、制造、使用和检验等各种因素，在工程中只有几种曲线被用作齿廓曲线，如渐开线、摆线、圆弧和抛物线。渐开线是使用最广泛的一种。齿廓啮合和齿廓曲线的基本规律，齿廓曲线的选择，1。渐开线的生成，当直线NK纯粹沿圆周滚动时，直线上任意点K的轨迹就是圆的渐开线，称为渐开线的

7、基圆。2.概述了渐开线的性质和五个重要性质。渐开线齿廓，称为k点的渐开线展开角。5.3渐开线和渐开线齿廓，2。渐开线性质、齿廓啮合的基本规律和齿廓曲线，*在基圆上滚动的生成线长度等于基圆上相应的弧长。*渐开线任意点的法线必须与基圆相切。*渐开线的曲率半径越大越直，因为它离基圆越远。(渐开线上每个点的曲率中心是该点的法线与基圆之间的切点)，*基圆中没有渐开线。*渐开线的形状取决于基圆的大小。3，渐开线方程，其中invk称为渐开线函数，并有一个表可以查阅。齿廓啮合和齿廓曲线的基本规律，特别指出渐开线上不同点的压力角是不同的。称为k点渐开线的压力角。根据压力角的概念，从渐开线的性质出发，推导出渐开线

8、的极坐标参数方程：(1)渐开线齿廓能保证瞬时传动比恒定，齿廓啮合和齿廓曲线的基本规律。显然，一对渐开线齿廓的啮合线、公共法线和基圆公共切线是重合的，一对啮合齿轮齿上任意啮合点的公共法线是一条固定的直线。i=12=O2PO1P，P是某一点。即固定值。4.渐开线齿轮的啮合特性。两个齿廓的接触点在固定坐标系中的轨迹称为啮合线。2)渐开线齿轮的啮合线和啮合角恒定，齿廓啮合的基本规律和齿廓曲线以及渐开线齿轮啮合传动的正压力方向恒定。啮合线与通过节点的两个圆的公共切线之间的锐角称为啮合角。啮合角等于节圆上的压力角。5-4啮合特性，3)渐开线齿廓啮合具有可分离性，齿廓啮合的基本规律和齿廓曲线，而渐开线齿廓的

9、这种特性称为渐开线齿轮的可分离性，这也是渐开线齿轮被广泛使用的原因之一。当中心距离改变时，圆不变，传动比也不变。1。齿轮零件名称，5-4渐开线齿轮名称和标准齿轮尺寸，齿数Z，齿顶圆da，齿根圆df，齿厚sK，齿距pK=分度圆R上的eK sK，齿槽宽度E，齿厚S，齿距p=e s，齿顶高ha，齿根高hf，全齿高h=ha hf，1。模数的概念是齿轮几何计算的基础，可以表示齿轮齿数的大小，为了便于计算和测量，模数的概念是手工定义的。二是渐开线齿轮的基本参数，对于齿轮上的任意圆k，节距为pK:m为模数，标准值，简单有理数，已通过国家标准GB 1357-87(P585表5-2)。参考圆是人工定义的，其上的

10、m和都是标准值，称为分度圆：d=m z，2。分度圆，分度圆上的所有符号都没有下标。例如r、d、e、s等。任何圆柱齿轮都只有一个分度圆。渐开线标准直齿轮基本参数和尺寸的计算。分度圆的压力角，也用于某些场合：14.5；15岁；22.5、25等。分度圆的完整定义：分度圆是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆；4.齿顶系数、标准齿顶系数和齿顶系数，有时使用非标准短齿；分度圆压力角的标准值：3.渐开线标准直齿轮几何尺寸的计算：*标准齿轮的概念(三个特征):(1) (2)分度圆上的齿厚和槽宽相等；(3)具有标准齿顶高度和齿根高度。1，模数m，2，压力角，3，齿顶高度系数，齿顶高度：齿根高度：4，齿顶圆直径：

11、5，中心距离：6，节距(节距):7，齿厚：8，齿槽宽度：齿根圆直径：模数系统齿根圆大于差动圆，齿顶圆小于差动圆但大于基圆。齿厚等于外齿轮的槽宽，槽宽等于外齿轮的齿厚。内齿轮的特性，基线，分度线，齿顶线等。是平行的直线；渐开线齿廓变成直齿廓；齿廓上各点的压力角相等；在平行于刻度线的每条直线上，节距是相同的，模量是相同的标准值。根据渐开线的性质以及法向关节和基关节的概念，沿法向线测量的相邻两齿间的直线距离称为齿轮的法向关节。基圆上的间距简称为基距。4.任意圆上渐开线直齿轮几何尺寸的计算。公式推导思路：利用几何方法和渐开线方程，任意圆上的齿厚Sk由圆上的已知参数和分度圆上的参数表示。2.任意圆上的齿

12、厚；1.任意圆上的压力角直接由渐开线方程求得。o、任何圆形齿厚：1。一对齿轮的正确啮合条件，5-5渐开线直齿轮的啮合传动，理论啮合线N1N2，实际啮合线B1B2，1)啮合过程，齿廓的工作段，齿廓的非工作段，2)正确的啮合条件，当一对齿轮正确啮合时，两个齿轮应保证M1=m2=m 1=2=，那么可以推导出正确的啮合条件：根据渐开线的性质和节距与模数的关系，即5-8正确的啮合条件，渐开线直齿轮的啮合传动，2。齿轮传动的无侧隙啮合和标准齿轮的安装，节圆上对应的点A1和A2应同时到达节点P。在运动设计中，根据齿轮传动的无侧隙啮合条件，当两个齿轮啮合时，一个节圆上的槽宽等于另一个节圆上的齿厚。实际齿隙是影

13、响齿轮传动的重要因素之一，即，标准中心距，标准安装，2，标准齿轮安装，标准齿轮有：如果安装部件相切，就能满足无齿隙啮合传动的条件，此时，啮合角为，中心距为，外啮合时的最小中心距，顶隙为标准值：此时，有一对标准齿轮非标准安装时， 两个齿轮的分度圆不再相切，节圆大于分度圆； 两个基圆相对分离，啮合角不再等于分度圆的压力角而增大；同时，顶部间隙大于标准值，出现侧部间隙。非标准安装时一对标准齿轮的中心距，非标准安装时一对标准齿轮的传动比，渐开线齿轮传动的分离性，中心距：齿轮齿条传动的标准安装和非标准安装，不管是否标准安装，即齿轮的节圆总是与分度圆重合，齿条的节线(中心线)不与分度线重合而出现*重合度的

14、计算公式是从重合度的原始定义=(B1B2/Pb) 1推导出来的。5-10啮合过程和连续啮合条件、或、重合度(重叠系数)、齿轮传动的连续性条件：重合度：重合度的含义，重合度不仅是齿轮传动的连续性条件，也是衡量齿轮承载能力和传动稳定性的重要指标。重合度的定义还有其他形式：渐开线性质：(从啮合开始到啮合结束，一对齿在基圆上转动的弧长)，(在节圆上转动的弧长)作用弧，2作用角，显然：中心角也是2，单、双齿啮合面积的表达式，当z2趋于无穷大时，小齿轮的滑动曲线和大齿轮的滑动曲线，P，N1，B2，B1，N2。结论是在设计齿轮时，实际啮合线的B2点应远离极限点N1。一对齿廓的啮合点离节点越远，它们之间的相对

15、滑动速度就越大，这将导致齿面磨损。分析表明，在一对齿轮的啮合过程中，小齿轮的齿根磨损最为严重。5-6渐开线齿轮的加工原理及根切现象。1.仿形法，应该指出，由于刀具的限制，这种加工方法有理论误差。圆盘铣刀、指型铣刀。生成方法，1。切削原理当一对齿轮啮合而没有齿隙时，有四个基本要素：一对齿廓(几何特征)和两个轮子的角速度(运动要素)。给定两个运动元素和一个元素，找到(产生)另一个元素的方法是生成方法，也称为生成方法或包络方法。它使用“当一对齿轮齿啮合并无齿隙传递时，齿廓为包络线。”工作的真相。渐开线齿轮的加工原理，渐开线齿轮的加工原理2。齿轮是用展成法加工的，常用的工具有齿轮类工具和齿条类工具，包括展成、切削、进给和放弃插齿刀与轮坯之间的四种相对运动。加工原理动画，齿条插入工具沿着轮坯切向移动，并且沿着该方向的往复运动应该增加；否则，刀具的齿数是无限的。刀具和轮坯之间的其他相对运动与使用齿轮镶块的运动相同。渐开线齿轮的加工原理，齿轮滚刀属于齿条刀具。渐开线齿轮的加工原理：加工时，滚刀轴线与轮坯端面的夹角应与滚刀螺旋角相等，以便加工直齿轮。滚刀在轮坯端面上的投影相当于齿条，即在轮坯端面上，滚刀和轮坯的运动相当于一对齿条的啮合。由于连续切