《汽車機械基礎(chǔ)》中職課件06項目六齒輪傳動

1、項目六 齒輪傳動齒輪傳動的基本類型、特點和齒廓嚙合基本定律 6.1漸開線直齒圓柱齒輪 6.2漸開線直齒圓柱齒輪嚙合傳動 6.3 漸開線齒輪的加工方法6.4項目六 齒輪傳動標(biāo)準斜齒圓柱齒輪傳動 6.7 直齒錐齒輪傳動6.8 齒輪常見的失效形式與設(shè)計準則6.5標(biāo)準直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 6.6 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計及齒輪傳動的潤滑和效率6.96.1 齒輪傳動的基本類型、特點和齒廓嚙合基本定律 6.1.1 齒輪傳動的分類6.1.2 齒輪傳動的特點6.1.3 齒廓嚙合基本定律1、齒輪傳動的分類（1）按照軸線位置、嚙合方式和齒向劃分，可將齒輪傳動分為平行軸齒輪傳動、相交軸齒輪傳動和交錯軸三大類。（2）按照

2、齒輪齒廓曲線的不同齒輪又可分為漸開線齒輪、圓弧齒輪、擺線齒輪（3）按照工作條件的不同，齒輪傳動又可分為開式齒輪傳動和閉式齒輪傳動兩種。（4）按照齒廓表面的硬度可分為軟齒面(硬度350HBS)齒輪傳動和硬齒面(硬度350HBS)齒輪傳動兩種。2、齒輪傳動的特點 優(yōu)點有：(1)傳遞動力大、效率高；(2)壽命長，工作平穩(wěn)，可靠性高；(3)能保證恒定的傳動比，能傳遞兩軸間成任意夾角的運動。 缺點有：(1)制造、安裝精度要求較高，因而成本也較高；(3)不宜作軸間距離過大的傳動。 3、齒廓嚙合基本定律 相互嚙合傳動的一對齒廓，它們的瞬時接觸點的公法線，必與兩齒輪的連心線交于節(jié)點，該節(jié)點將齒輪的連心線所分成

3、的兩個線段與該對齒輪的角速度比成反比。兩輪齒廓不論在任何位置接觸，過接觸點所作的齒廓公法線都必須通過中心連線的一定點，這一規(guī)律就是齒廓嚙合基本定律。6.2 漸開線直齒圓柱齒輪6.2.1 漸開線齒廓6.2.2 漸開線標(biāo)準直圓柱齒輪的基本參數(shù) 6.2.3 標(biāo)準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算 1、漸開線齒廓 （1）漸開線的形成 一直線在一圓上作純滾動，該直線上任一點的軌跡稱為該圓的漸開線。（2）漸開線的性質(zhì) 發(fā)生線在基圓上滾過的長度等于基圓上被滾過的弧長。 因為發(fā)生線在基圓上作純滾動，所以它與基圓的切點就是漸開線上任意點的瞬時速度中心，發(fā)生線就是漸開線在此點的法線。 切點是漸開線上任意點的曲率中心。離基

4、圓越近，曲率半徑越??； 漸開線的形狀取決于基圓的大小?；鶊A越大，漸開線越平直，當(dāng)基圓半徑無窮大時，漸開線為直線； 基圓內(nèi)無漸開線。2、漸開線標(biāo)準直圓柱齒輪的基本參數(shù) 漸開線標(biāo)準直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有5個： (1)模數(shù) (2)壓力角 (3)齒數(shù) (4)齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)3、標(biāo)準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算 如果一個齒輪的模數(shù)m、壓力角a、齒頂高系數(shù)ha*和頂隙系數(shù)c*均為標(biāo)準值，并且分度圓上齒厚s等于齒槽寬e，則該齒輪稱為漸開線標(biāo)準直齒圓柱齒輪。6.3 漸開線直齒圓柱齒輪傳動6.3.1 漸開線齒廓的嚙合特點 6.3.2 漸開線直齒圓柱齒輪的正 確嚙合條件 6.3.3 漸開線齒輪傳動的重合度 6

5、.3.4 漸開線齒輪傳動的正確安裝 1、漸開線齒廓的嚙合特點 漸開線齒廓的嚙合特點 ：（1）傳動比恒定（2）中心距可分性（3）嚙合角不變（4）齒面的滑動2、漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件 由于漸開線齒輪的模數(shù)和壓力角均為標(biāo)準值，所以兩輪的正確嚙合條件為兩輪的模數(shù)和壓力角分別相等。 3、漸開線齒輪傳動的重合度 齒輪連續(xù)傳動的條件為： =B1B2/Pb1稱為重合度，它表明同時參與嚙合輪齒的對數(shù)。大表明同時參與嚙合輪齒的對數(shù)多，每對齒的負荷小，負荷變動量也小，傳動平穩(wěn)。因此是衡量齒輪傳動質(zhì)量的指標(biāo)之一。 4、漸開線齒輪傳動的正確安裝 （1）外嚙合傳動 標(biāo)準齒輪分度圓上的齒厚等于齒槽寬，即，而兩齒輪

6、要正確嚙合必須保證兩齒輪模數(shù)相等，若要保證無側(cè)隙嚙合，就要求分度圓與節(jié)圓重合,將分度圓與節(jié)圓重合時的安裝，稱為標(biāo)準安裝。（2）齒輪齒條嚙合 齒條是基圓為無窮大的漸開線齒輪，其齒廓為直線。當(dāng)齒輪齒條嚙合時，相當(dāng)于齒輪的節(jié)圓與齒條的節(jié)線作純滾動。6.4 漸開線齒輪的加工方法與變位齒輪傳動 6.4.1 仿形法 6.4.2 展成法 6.4.3 根切現(xiàn)象 6.4.4 變位齒輪傳動 1、仿形法 仿形法是在普通銑床上用軸向剖面形狀與被切齒輪齒槽形狀完全相同的銑刀切制齒輪的方法。銑完一個齒槽后，分度頭將齒坯轉(zhuǎn)過3600/Z，再銑下一個齒槽，直到銑出所有的齒槽。 2、展成法 展成法是利用一對齒輪無側(cè)隙嚙合時兩輪

7、的齒廓互為包絡(luò)線的原理加工齒輪的。展成法切制齒輪常用的刀具有三種： (1)齒輪插刀 (2)齒條插刀 (3)齒輪滾刀3、根切現(xiàn)象 用展成法加工齒輪時，若刀具的齒頂數(shù)(或齒頂圓)超過理論嚙合線極限點時，被加工齒輪齒根附近的漸開線齒廓將被切去一部分，這種現(xiàn)象稱為根切 。標(biāo)準外嚙合直齒輪不發(fā)生根切現(xiàn)象的最少齒數(shù)為17。4、變?yōu)辇X輪傳動漸開線標(biāo)準齒輪，設(shè)計計算簡單，互換性好。但標(biāo)準齒輪傳動存在著一些局限性： (1)受根切限制，齒數(shù)不得少于17，使傳動結(jié)構(gòu)不夠緊湊； (2)不適用于安裝中心距不等于標(biāo)準中心距的場合。 (3)一對標(biāo)準齒輪傳動時，小齒輪的齒根厚度小而嚙合次數(shù)又較多，故小齒輪的強度較低，齒根部分

8、磨損嚴重，因此小齒輪容易損壞，同時也限制了大齒輪的承載能力。 為了改善齒輪傳動的性能，出現(xiàn)了變位齒輪。6.5 齒輪常見的失效形式與設(shè)計準則6.5.1 齒輪傳動的失效形式6.5.2 設(shè)計準則 6.5.3 齒輪常用材料及熱處理1、齒輪傳動的失效形式 齒輪傳動是靠齒與齒的嚙合進行工作的，輪齒是齒輪直接參與工作的部分，所以齒輪的失效主要發(fā)生在輪齒上。主要的失效形式有輪齒折斷、齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合以及塑性變形等。2、設(shè)計準則 設(shè)計齒輪傳動時，應(yīng)根據(jù)實際工作條件分析其可能發(fā)生的主要失效形式，以確定相應(yīng)的設(shè)計準則。 （1）對于軟齒面（硬度350HBS）的閉式齒輪傳動，潤滑條件良好，齒面點蝕將是主要的

9、失效形式，在設(shè)計時，通常按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強度校核。 （2）對于硬齒面（硬度350HBS）的閉式齒輪傳動，抗點蝕能力較強，輪齒折斷的可能性大，在設(shè)計計算時，通常按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計，再按齒面接觸疲勞強度校核。 （3）開式齒輪傳動，主要失效形式是齒面磨損。但由于磨損的機理比較復(fù)雜，目前尚無成熟的設(shè)計計算方法。故只能按齒根彎曲疲勞強度計算 3、齒輪常用材料及熱處理 由輪齒失效形式可知，選擇齒輪材料時，應(yīng)考慮以下要求：輪齒的表面應(yīng)有足夠的硬度和耐磨性，在循環(huán)載荷和沖擊載荷作用下，應(yīng)有足夠的彎曲強度。即齒面要硬，齒芯要有韌性，并具有良好的加工性和熱處理性。 6.6 標(biāo)準直齒圓柱

10、齒輪的強度計算6.6.1 齒輪的受力分析 6.6.2 齒面接觸疲勞強度計算6.6.3 齒根彎曲疲勞強度計算 6.6.4 設(shè)計參數(shù)的選擇 1、齒輪的受力分析直齒圓柱齒輪傳動的受力分析 ： （1）圓周力 （2）徑向力 （3）法向力2、齒面接觸疲勞強度計算 H= H3、齒根彎曲疲勞強度計算 F= YFSF 4、設(shè)計參數(shù)的選擇 （1）主要參數(shù)的選擇 傳動比 模數(shù) 齒數(shù) 齒寬系數(shù)（2）設(shè)計步驟 閉式軟齒面齒輪傳動，按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，確定齒輪傳動幾何尺寸，再校核輪齒齒根彎曲疲勞強度。閉式硬齒面齒輪傳動，按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計計算，確定齒輪傳動幾何尺寸，再校核齒面接觸疲勞強度。開式齒輪傳動通常只進行輪

11、齒彎曲疲勞強度計算，并將所求的模數(shù)適當(dāng)加大10%30%。6.7 標(biāo)準斜齒圓柱齒輪傳動 6.7.1 斜齒圓柱齒輪的形成及其 嚙合特點 6.7.2 斜齒輪的基本參數(shù)和幾何 尺寸計算 6.7.3 斜齒輪正確嚙合的條件和重 合度 6.7.4 斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù) 6.7.5 斜齒圓柱齒輪的強度計算 1、斜齒圓柱齒輪的形成及其嚙合特點 一對平行軸斜齒圓柱的齒輪嚙合時，斜齒輪的齒廓是逐漸進入嚙合、逐漸脫離嚙合的。斜齒輪齒廓接觸線的長度由零逐漸增加，又逐漸縮短，直至脫離接觸，載荷也不是突然加上或卸下的，因此斜齒輪傳動工作較平穩(wěn)。2、斜齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸 計算 （1）螺旋角（2）模數(shù)（3）壓力角（4）

12、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)和變位系數(shù)3、斜齒輪正確嚙合的條件和重合度 （1）正確嚙合條件 一對外嚙合斜齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件為： 兩斜齒輪的法面模數(shù)相等； 兩斜齒輪的法面壓力角相等； 兩斜齒輪的螺旋角大小相等，方向相反。（2）斜齒輪傳動的重合度 斜齒輪傳動的重合度與直齒輪的相比較，有兩部分組成，一部分與直齒輪傳動相同的部分，稱為端面重合度；另一部分是由螺旋角而產(chǎn)生的縱向重合度。4、斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù) 過斜齒輪分度圓柱上齒廓的任一點作齒的法面，該法面與分度圓柱的交線為一橢圓。以此長度為分度圓半徑，以斜齒輪法面模數(shù)為模數(shù)，取壓力角為標(biāo)準壓力角作一直齒圓柱齒輪，則其齒輪形近似于斜齒輪的法面齒形。

13、該直齒圓柱齒輪稱為斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪，其齒數(shù)稱為斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù) 5、斜齒圓柱齒輪的強度計算 （1）輪齒的受力分析 切向力 徑向力 軸向力 法向力 （2）齒面接觸疲勞強度計算 斜齒圓柱齒輪傳動的齒面接觸疲強度計算方法與直齒圓柱齒輪相似，但由于斜齒嚙合時齒面接觸線的傾斜以及傳動重合度的增大等因素的影響，使斜齒輪的接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力降低。 （3）齒根彎曲疲勞強度計算6.8 直齒錐齒輪傳動6.4.1 錐齒輪傳動概述 6.4.2 錐齒輪的齒廓曲線、背錐 和當(dāng)量齒數(shù) 6.4.3 直齒錐齒輪傳動的幾何尺 寸計算 6.4.4 直齒錐齒輪的強度計算 1、錐齒輪傳動概述 錐齒輪傳動傳遞的是相交兩軸的運

14、動和動力。錐齒輪的輪齒有直齒和曲齒兩種類型。直齒錐齒輪易于制造，適用于低速、輕載傳動的場合，而曲齒錐齒輪傳動平穩(wěn)，承載能力強，常用于高速、重載傳動的場合，但其設(shè)計和制造較為復(fù)雜。2、錐齒輪的齒廓曲線、背錐和當(dāng) 量齒數(shù) （1）錐齒輪的齒廓曲線 以半球截面的圓平面為發(fā)生面，與基圓錐相切。既是圓平面的半徑，又是基圓錐的錐距，圓平面的圓心 (球心)又是基圓錐的錐頂。當(dāng)發(fā)生面繞基圓錐作純滾動時，該平面上任一點的空間軌跡是位于以錐距為半徑的球面上的曲線，曲線則稱為球面漸開線。 （2）背錐和當(dāng)量齒數(shù) 過分度圓錐上的點作為球面的切線與分度圓錐的軸線交于一點。以次為軸，另一為母線作一圓錐體，它的軸截面為截面，此

15、圓錐稱為背錐。 3、直齒錐齒輪傳動的幾何尺寸計算 （1）基本參數(shù) 直齒錐齒輪的各參數(shù)一般以大端參數(shù)為標(biāo)準值，大端分度圓上的模數(shù)和壓力角為標(biāo)準值， 標(biāo)準壓力角為20，齒頂高系數(shù)為1，頂隙系數(shù)為0.25。（2）正確嚙合的條件 直齒錐齒輪的正確嚙合條件可以從當(dāng)量圓柱齒輪的正確嚙合條件得到，即兩齒輪的大端模數(shù)必須相等，壓力角也必須相等。4、直齒錐齒輪的強度計算 （1）受力分析 切向力 徑向力 軸向力（2）齒面接觸疲勞強度計算 直齒圓錐齒輪的失效形式及強度計算的依據(jù)與直齒圓柱齒輪基本相同，可近似按齒寬中點的一對當(dāng)量直齒圓柱齒輪來考慮。（3）齒根彎曲疲勞強度計算。6.9 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計及齒輪傳動的潤 滑和效率 6.9.1 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 6.9.2 齒輪傳動的潤滑 6.9.3 齒輪傳動的效率 1、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 齒輪的結(jié)構(gòu)形式主要依據(jù)齒輪的尺寸、材料、加工工藝、經(jīng)濟性等因素而定，各部分尺寸由經(jīng)驗公式求得。常用的齒輪結(jié)構(gòu)形式有以下幾種： （1）齒輪軸 （2）實體式齒輪 （3）盤式齒輪 （4）腹板式和輪輻式齒輪 （5）組合式的齒輪結(jié)構(gòu)2、齒輪傳動的潤滑 齒輪嚙合傳動時，相嚙合的齒面間既有相對滑動，又承受較高的壓