齒輪傳動(dòng)課件講解

齒輪傳動(dòng)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械教研室2020/2/3課程介紹歡迎親愛(ài)的同學(xué)們進(jìn)入本課程的學(xué)習(xí)機(jī)械表的構(gòu)造如圖所示，請(qǐng)思考機(jī)械表是如何傳遞運(yùn)動(dòng)的？為保證任何時(shí)刻走時(shí)的準(zhǔn)確性，對(duì)齒輪輪廓曲線有無(wú)特殊要求？齒輪制造精度與表的走時(shí)準(zhǔn)確性是否有關(guān)？

齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)形式?？捎糜趥鬟f任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。齒輪傳動(dòng)的組成齒輪傳動(dòng)由主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、機(jī)架組成。工作原理

主、從動(dòng)輪輪齒直接接觸（嚙合），通過(guò)嚙合處法向反力來(lái)推動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)

1.優(yōu)點(diǎn)（1）傳遞動(dòng)力大、效率高，其圓周速度可達(dá)300m/s，傳遞功率可達(dá)105kW，齒輪直徑可從1mm到150m以上；（2）能保證恒定的傳動(dòng)比，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠；（3）工作平穩(wěn)，可靠性高，壽命長(zhǎng)；（4）能傳遞任意夾角兩軸間的運(yùn)動(dòng)；（5）結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸小。2.缺點(diǎn)（2）精度低時(shí)，振動(dòng)、噪音大；（3）不適于中心距大的場(chǎng)合。（1）制造成本大，需專用機(jī)床和設(shè)備；齒輪傳動(dòng)的類型1.按兩軸線位置分平行軸齒輪傳動(dòng)(圓柱齒輪傳動(dòng))相交軸齒輪傳動(dòng)（圓錐齒輪傳動(dòng)）交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)2.按嚙合方式分

外嚙合齒輪內(nèi)嚙合齒輪齒條機(jī)構(gòu)：兩輪轉(zhuǎn)向相反：兩輪轉(zhuǎn)向相同3.按輪齒形狀分人字齒輪直齒輪斜齒輪4.按工作條件分開(kāi)式傳動(dòng)：潤(rùn)滑條件差，易磨損；半開(kāi)式傳動(dòng)：裝有簡(jiǎn)單的防護(hù)罩，但仍不能嚴(yán)密防止雜物侵入；閉式傳動(dòng)：齒輪等全封閉于箱體內(nèi)，潤(rùn)滑良好，使用廣泛。5.按齒面硬度分軟齒面：HB≤350；硬齒面：HB＞350。齒輪傳動(dòng)的類型1.傳動(dòng)平穩(wěn)：齒輪在傳動(dòng)中瞬時(shí)傳動(dòng)比不變，噪音、沖擊和振動(dòng)小。2.承載能力高：齒輪有足夠的承載能力，能傳遞較大的動(dòng)力．必須采用合理的齒輪輪廓曲線，可以論證，齒輪輪廓曲線采用漸開(kāi)線、擺線和圓弧時(shí)，能使瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定。要求齒輪具有足夠的抵抗破壞的能力齒輪傳動(dòng)的基本要求

2）漸開(kāi)線齒廓的形成1、漸開(kāi)線齒廓形成AK——漸開(kāi)線；基圓：rb；b-K：發(fā)生線；圖7

漸開(kāi)線的性質(zhì)（1）發(fā)生線沿基圓滾過(guò)的線段長(zhǎng)度等于基圓上被滾過(guò)的相應(yīng)弧長(zhǎng)。（2）漸開(kāi)線上任意一點(diǎn)法線必然與基圓相切。換言之，基圓的切線必為漸開(kāi)線上某點(diǎn)的法線。（3）漸開(kāi)線齒廓上某點(diǎn)的法線與該點(diǎn)的速度方向所夾的銳角稱為該點(diǎn)的壓力角。（4）漸開(kāi)線的形狀只取決于基圓大小。（5）基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。Bc圖8

圖9

NVKFK漸開(kāi)線齒廓特性小結(jié)：弧長(zhǎng)等于發(fā)生線基圓切線是法線曲線形狀隨基圓漸遠(yuǎn)漸平角越大基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。漸開(kāi)線的性質(zhì)

所謂齒廓嚙合基本定律就是指一對(duì)齒輪在任意位置嚙合時(shí)，其傳動(dòng)比都與其連心線被其齒廓接觸點(diǎn)公法線所分成的兩段線段成反比。

凡能滿足齒廓嚙合基本定律的一對(duì)齒廓稱為共軛齒廓o1o2ω2ω1nnp21k節(jié)點(diǎn)節(jié)圓節(jié)圓tt圖6漸開(kāi)線齒廓分析漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性（1）四線合一C

過(guò)接觸點(diǎn)K（嚙合點(diǎn)）作兩齒廓的公法線N1N2。

由于漸開(kāi)線上任意一點(diǎn)法線必然與基圓相切，所以兩齒廓的公法線N1N2就是兩基圓的內(nèi)公切線。

因兩基圓為固定圓，故兩基圓的內(nèi)公切線N1N2為固定直線，即兩齒廓的公法線亦為固定直線

由于兩齒廓的公法線始終過(guò)嚙合點(diǎn)K，故兩齒廓的公法線就是嚙合點(diǎn)K的運(yùn)動(dòng)軌跡，即嚙合線。

不計(jì)摩擦，壓力沿公法線，故兩齒廓的公法線就是壓力線。傳動(dòng)比恒定C

過(guò)嚙合點(diǎn)K作兩齒廓的公法線N1N2與兩輪中心線的連線交點(diǎn)C，稱為節(jié)點(diǎn)。

以輪心O1、O2為圓心,以O(shè)1Ｃ、O2P為半徑的圓稱為節(jié)圓，其半徑稱為節(jié)圓半徑r1/

、r2/。在Ｃ點(diǎn)處兩輪的線速度相等，即：傳動(dòng)比:i12

=——=——w1w2O1ＣO２Ｃ∽漸開(kāi)線齒輪的傳動(dòng)比取決于兩輪基圓半徑,且成反比。當(dāng)齒輪制造后，rb1、rb2已確定，故瞬時(shí)傳動(dòng)比不變，為常數(shù)。（3）中心距可分性

由于漸開(kāi)線齒輪的傳動(dòng)比等于兩輪基圓半徑的反比，為一常數(shù)。安裝時(shí)若中心距略有變化并不會(huì)改變傳動(dòng)比大小，此特性稱為中心距可分性。（4）嚙合角不變

嚙合線與兩節(jié)圓公切線所夾的銳角稱為嚙合角，用α’表示。顯然，齒輪傳動(dòng)嚙合角不變，正壓力的大小也不變。因此，傳動(dòng)過(guò)程比較平穩(wěn)。C漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪參數(shù)2．標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)（1）齒數(shù)齒輪圓周上輪齒的數(shù)目稱為齒數(shù),用z表示。（2）模數(shù)m分度圓周長(zhǎng)Zp=πd則d=pz則；

d=mz模數(shù)單位為mm，它是確定齒輪尺寸的重要參數(shù)，模數(shù)越大，輪齒尺寸越大，強(qiáng)度越高。

為了便于計(jì)算、制造和檢驗(yàn)，而人為地把p/p的比值規(guī)定為一個(gè)有理數(shù)列，稱為模數(shù)m。一對(duì)相互嚙合的齒輪,其模數(shù)必須相等.

齒頂高：

ha=ha*m

（ha*—齒頂高系數(shù)）

（４）齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)（３）壓力角

所以，分度圓壓力角α是決定漸開(kāi)線齒廓形狀的一個(gè)基本參數(shù)

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：正常齒制ha*=1，c*=0.25；短齒制ha*=0.8，c*=0.3

齒根高：

hf=(ha*+c*)m

（c*—頂隙系數(shù)）全齒高：

h=ha+hf=(2ha*+c*)m壓力角：漸開(kāi)線齒輪嚙合時(shí)，嚙合點(diǎn)的速度方向與嚙合點(diǎn)的受力方向之間所夾的銳角漸開(kāi)線上各點(diǎn)壓力角不相等，越靠近基圓壓力角越小，基圓上的壓力角為零，通常所說(shuō)的壓力角是指分度圓上的壓力角，用α表示，國(guó)標(biāo)規(guī)定α=20o分度圓是齒輪上具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓。任一齒輪都有一分度圓，且只有一個(gè)分度圓。齒輪一經(jīng)制造，其分度圓大小就確定，與安裝位置無(wú)關(guān)。3.分度圓的定義z、m、

、ha*和c*是齒輪的基本參數(shù)，其它幾何尺寸可通過(guò)它們求得。比較分度圓和節(jié)圓、壓力角與嚙合角的區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)齒輪:是指m、a、ha*和c*均為標(biāo)準(zhǔn)值，且s=e的齒輪。三、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的主要幾何尺寸二、正確嚙合條件z1<z2時(shí)，i＞1：減速傳動(dòng)z1＞z2時(shí)，i＜1：增速傳動(dòng)三、中心距與嚙合角

分度圓與節(jié)圓重合時(shí)的安裝稱為標(biāo)準(zhǔn)安裝，其中心距稱為標(biāo)準(zhǔn)中心距a。1.標(biāo)準(zhǔn)安裝（1）標(biāo)準(zhǔn)中心距：（2）標(biāo)準(zhǔn)安裝齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)：*標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)，嚙合角

等于節(jié)圓壓力角，等于分度圓壓力角

；*齒側(cè)沒(méi)有間隙；*頂隙，為標(biāo)準(zhǔn)頂隙。四、連續(xù)傳動(dòng)條件1.嚙合過(guò)程B1B2

一對(duì)具有漸開(kāi)線齒廓齒輪的嚙合傳動(dòng)，是依靠主動(dòng)齒輪的齒廓推動(dòng)從動(dòng)齒輪的齒廓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖中：B2為嚙合起始點(diǎn)

B1為嚙合終止點(diǎn)

N1、N2為極限嚙合點(diǎn)

B1B2為實(shí)際嚙合線段

N1N2為理論嚙合線段

嚙合過(guò)程演示2.連續(xù)傳動(dòng)條件

B1B2

為了使齒輪傳動(dòng)不至中斷，在輪齒相互交替工作時(shí)，必須保證前一對(duì)輪齒尚未脫離嚙合時(shí)，后一對(duì)輪齒就應(yīng)進(jìn)入嚙合。即至少有對(duì)輪齒參與嚙合.即連續(xù)傳動(dòng)的條件為：

齒輪傳動(dòng)的重合度大于等于1。重合度的意義：

1.重合度越大同時(shí)參與嚙合的輪齒對(duì)數(shù)。ε=1.35：表示35%的時(shí)間內(nèi)有兩對(duì)齒參與嚙合，65%的時(shí)間內(nèi)有一對(duì)齒參與嚙合。ε=2.4：表示40%的時(shí)間內(nèi)有三對(duì)齒參與嚙合，60%的時(shí)間內(nèi)有兩對(duì)齒參與嚙合。2.重合度不僅是齒輪傳動(dòng)的連續(xù)性條件，而且是衡