機械設計基礎課件k0401齒輪機構

1、齒輪機構及其設計 內 容應用及分類齒輪的齒廓及其嚙合特點漸開線標準齒輪的參數(shù)和幾何尺寸漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動漸開線齒廓的切制原理漸開線齒輪的變位修正斜齒圓柱齒輪傳動蝸桿傳動圓錐齒輪傳動 重 點 漸開線直齒圓柱齒輪外嚙合傳動的基本理論和設計計算。 其他齒輪傳動的特點及應用。1 齒輪機構的應用及分類1、按傳動比是否恒定分： 定傳動比 圓形齒輪機構(圓柱、圓錐） 變傳動比 非圓齒輪機構（橢圓齒輪）類型 傳動準確、平穩(wěn)、效率高、工作可靠且壽命長，適用的圓周速度和功率范圍很廣。廣泛應用于傳遞空間任意兩軸的運動和動力。 平面齒輪機構2、按傳動時兩輪軸的相對位置分：外嚙合齒輪傳動內嚙合齒輪傳動齒輪與齒

2、條傳動直齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動人字齒輪傳動圓錐齒輪傳動(直齒、斜齒、曲線齒）交錯軸斜齒輪傳動蝸桿傳動.空間齒輪機構VP1 = VP2 w1O1P = w2O2P即:i12 = = w1w2O1PO2P齒廓嚙合基本定律 一對齒廓的瞬時速比，等于該瞬時接觸點的公法線, 截連心線為兩段線段的反比。共軛齒廓KO1O212nnP 齒廓形狀影響傳動性能，若傳動比變化 從動輪轉速不均勻慣性力、振動、噪音傳動精度。分析可知： P為齒廓1、2 的瞬心則2 齒廓曲線節(jié)點位置固定節(jié)圓 不論兩齒廓在何位置接觸，過其接觸點所作兩齒廓的公法線均須與連心線交于一固定的點P（節(jié)點）。傳動比恒定的條件KO1O212nn

3、P圓形齒輪節(jié)點位置變化節(jié)曲線非圓齒輪傳動時，兩節(jié)圓純滾動。 理論上齒廓曲線無窮多，實際選用, 須考慮設計、加工、安裝、維修等要求。常用: 擺線、漸開線、圓弧線.齒廓嚙合基本定律一、漸開線形成發(fā)生線基圓F向徑展角壓力角aKaKqKK基圓半徑 rbVKrKrb3 漸開線齒廓的嚙合特點K二、漸開線特性1. BK = BA .2. 法線切于基圓 .3. BK = rK .4. 漸開線形狀取決于 rb .5. 基圓內 漸開線 .無BArK推論: 同一基圓上兩條漸開線間的公法線長度處處相等 (等于兩漸開線間的基圓弧長) 。K1K2K1K2BBA1A2三、漸開線方程 1.rK = rbcosaK或 cosa

4、K = rKrb2. qK = NOA - aK = - aKNArb = - aKNKrb= tg aK - aK 令： inv aK = tg aK - aK . . inv aK 稱漸開線函數(shù).漸開線方程:rK = rbcosaKinv aK = tg aK - aK .aKaKqKKrKrbONA四、漸開線齒廓的嚙合特點1.嚙合線為一直線嚙合線嚙合點 (在固定平面上) 的軌跡線. 兩齒廓所有接觸點的公法線均重合, 傳動時嚙合點沿兩基圓的內公切線移動。2 .傳動比恒定P公法線不變, 節(jié)點 P 為定點.速比 為定值. i12 = = w1w2O1PO2P作用力方向恒定傳動比恒定O1O2PP

5、O1O2rb1rb2rb2rb13. 中心可分離性i12 = = = w1w2O1PO2Prb1rb2i12 = = = w1w2O1PO2 Prb1rb2i12 = i12若中心距略有誤差傳動比不變4 漸開線標準齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸.一、名稱和符號(外齒輪) = 20o、d、p、s、e模數(shù)有標準系列（表10-1）分度圓上模數(shù)和壓力角均為標準值。令齒數(shù)Z齒頂圓齒根圓齒槽寬齒厚齒距齒寬齒頂高齒根高分度圓二、基本參數(shù)和計算(基本參數(shù)為 m、Z、 和 h 、c* )*a1.分度圓直徑 2.基圓直徑3.齒頂高4.齒根高頂隙系數(shù)齒頂高系數(shù)正常齒制5.齒全高 基準6. 齒頂圓直徑7. 齒根圓直徑8.

6、齒距9. 齒厚10.齒槽寬齒條比較標準齒輪 m、h*a、c* （15或20）為標準值且 e = s幾何尺寸計算公式三、標準齒條特點:1）齒廓為一直線，壓力角不變，也稱為齒形角。 2）與分度線平行的任一條直線上齒距 p 相等 p=m齒輪與齒條比較內齒輪1）齒廓內凹2）根圓大于頂圓3）頂圓必須大于基圓任意圓齒厚一、漸開線齒輪的嚙合過程 理論嚙合線段N1N2 實際嚙合線段B1B2 齒廓工作段二、正確嚙合的條件 保證前后兩對輪齒有可能同時在嚙合線上相切接觸。條件：傳動比m1 = m2 = ma1 = a2 = a正確嚙合條件5 漸開線直齒圓柱齒輪傳動三、齒輪傳動的中心距及嚙合角（側隙為零、頂隙為標準值

7、）a1. 節(jié)圓 d 、嚙合角 2.具有標準頂隙的中心距a = r1 + r2= r1 (h*+c*) m +c* m + r2 + h*m = rf1 +c+ ra2rf1ra2= r1 + r2標準中心距3. 側隙為零的中心距無側隙嚙合條件:S1 = e2 ; e1 = S2 S1= e2 = e1= S2標準齒輪: S = e = m/2 當兩標準齒輪按分度圓相切來安裝, 則滿足傳動條件。 正確安裝a分度圓與節(jié)圓重合由于 m1 = m24.嚙合角 與壓力角O1O2aar1r2Prb1rb2 rb = rcosa = rcosa = rrcosacosa rb1 + rb2 = r1cosa

8、 + r2cosa = r1cosa + r2cosa acosa = a cosa5.齒輪與齒條嚙合傳動特點 嚙合線切于齒輪基圓并垂直于齒條齒廓標準安裝或非標準安裝 d = d = 分度圓、節(jié)圓、壓力角、嚙合角分度圓與節(jié)線相切重合度分析：1） =1 表示在嚙合過程中，始終只有一對齒工作； 2） 1 2 表示在嚙合過程中，有時是一對齒嚙合， 有時是兩對齒同時嚙合。 重合度傳動平穩(wěn)性承載能力。四、連續(xù)傳動條件重合度的計算重合度與Z1、Z2及有關 齒數(shù)愈多 重合度愈大 嚙合角愈大 重合度愈小6 漸開線齒廓的切制原理、根切和最少齒數(shù)1.仿型法（成型法） 精度低、生產(chǎn)率低刀具：1. 圓盤銑刀 2. 指

9、形銑刀刀具的選擇與m、z有關。一、切削原理.刀號12345678加工齒數(shù)范圍12 1314 1617 2021 2526 3435 5455 134135 每把刀的刀刃形狀,按它加工范圍的最少齒數(shù)齒輪的齒形來設計。齒輪加工：仿形法-盤狀銑刀齒輪加工：仿形法-指狀銑刀.2.范成法切削 （沿輪坯軸向）進刀和讓刀 （沿輪坯徑向）范成運動 （模擬齒輪嚙合傳動）刀具與輪坯以i12=1/2=Z2 /Z1回轉 用同一把刀具,通過調節(jié)i12 ,就可以加工相同模數(shù)、相同壓力角 ,不同齒數(shù)的齒輪。齒輪插刀齒輪加工：范成法-齒輪插刀齒條插刀齒輪滾刀齒輪加工：范成法-齒條插刀齒輪加工：范成法-齒輪滾刀二、根切現(xiàn)象、不

10、根切的最少齒數(shù)和變位修正法1.根切現(xiàn)象 用范成法切削標準齒輪時,如果齒輪的齒數(shù)過少，刀具的齒頂就會切去輪齒根部的一部分，這種現(xiàn)象稱為根切。2.根切原因.PN1aB23. 不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)PN1 PB2harrsinaa hasinamZ 2sina msina*ha得: Zsin2a*ha2當 = 200、*ha= 1、Zmin = 17不根切條件4.避免發(fā)生根切的措施限制小齒輪的最小齒數(shù)；減少齒頂高系數(shù)(重合度減少、非標準刀具)；增大分度圓壓力角(正壓力徑向力增大、非標準刀具)；BPN1xm（x 變位系數(shù)，m 模數(shù)） 通過改變刀具與輪坯的相互位置以避免根切，從而達到可以制造較少齒數(shù)的齒輪

11、。這樣制造出來的齒輪稱為變位齒輪。切齒刀具所移動的距離 xm 稱為移距。 采用變位修正法：最小變位系數(shù)hamXm*N1PB2aarb4. 最小變位系數(shù)xm 變位量（移距） x 變位系數(shù) x0 正變位齒輪 x0 負變位齒輪7 斜齒圓柱齒輪傳動1.齒廓曲面的形成 直齒輪:AA是直線。 斜齒輪:AA是螺旋線。斜齒輪齒廓曲面為: 螺旋漸開面一、斜齒圓柱齒輪的形成原理.2.特點（與直齒圓柱齒輪比較） 1、傳動較為平穩(wěn)，適用于高速傳動。二、斜齒輪主要參數(shù)各部分名稱和幾何尺寸1.主要參數(shù)(法向參數(shù)、端面參數(shù)) 螺旋角(左旋、右旋） 齒 距 Pn=Ptcos 模 數(shù) mn=mtcos 齒 寬 b=B/cos法向參數(shù)規(guī)定為標準值。為什么？ （mn、n、han*、cn*）2.幾何尺寸分度圓直徑 d = mtz= mnz/cos中心距 a = mn（z1+z2）/2 cos2、改變螺旋角可調整中心距進刀方向.其它幾何尺寸計算（見表10-5）四、重合度3、承載能力高，傳動平穩(wěn)。三、正確嚙合