《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教案十九

浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院日期：2009.11NO19§10.1齒輪傳動的類型、特點(diǎn)和齒廓嚙合基本定律§10.2漸開線齒輪的齒廓及傳動比1.了解齒輪傳動的類型；2.理解齒輪傳動的特點(diǎn)和齒廓嚙合基本定律；3.掌握漸開線直齒圓柱齒輪的漸開線齒廓特性；齒輪傳動的特點(diǎn)和齒廓嚙合基本定律、漸開線直齒圓柱齒輪的漸開線齒廓特性、漸開線齒輪的基本參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算是本次課的重點(diǎn)，其中齒廓嚙合基本定律和漸開線齒廓特性比較抽象是教學(xué)的難點(diǎn)。1.齒輪傳動與帶傳動和鏈傳動相比有何特點(diǎn)？2.何謂齒廓嚙合基本定理？3.漸開線特性有哪些？4.何為分度圓？教材、教案、教參等。老師講解為主（舉例、介紹經(jīng)驗(yàn)），舉一反三，課后小結(jié)，布置作業(yè)。P164：思考題8-4、思考題8-5、思考題8-7本次課內(nèi)容較多，有些學(xué)生跟不上上課的速度，作業(yè)情況良好。本次課內(nèi)容是基礎(chǔ)知識，不能快，只能求穩(wěn)，務(wù)必掌握有關(guān)內(nèi)容，為下一階段內(nèi)容學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。復(fù)習(xí)提問：1、滾子鏈傳動的計(jì)算2、鏈傳動的布置、張緊和潤滑新課導(dǎo)入：齒輪傳動依靠主動輪與從動輪的嚙合，傳遞運(yùn)動和動力。它的適用范圍很廣，無論是傳遞速度，還是傳遞的動力范圍及齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸都有很好的適應(yīng)性，所以，在各種機(jī)器中，大量采用齒輪傳動?！?.1齒輪傳動的類型、特點(diǎn)和齒廓嚙合基本定律一、齒輪傳動的分類1、按照一對齒輪軸線的相互位置及齒向不同，可分為以下三種類型。圖19-1齒輪傳動類型圖19-1齒輪傳動類型2、按照齒廓曲線不同，齒輪傳動又分為漸開線齒輪傳動、擺線齒輪傳動和圓弧線齒輪傳動。其中漸開線齒輪傳動制造、安裝方便，應(yīng)用最廣。3、按照齒輪傳動的工作條件不同，又可分為開式齒輪傳動和閉式齒輪傳動。開式傳動是指齒輪在外露的情況下工作。因灰塵容易落入齒面，潤滑又不完善，所以輪齒容易磨損。但其傳動結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，適用于低速和精度要求不高的場合，如水泥攪拌機(jī)等。閉式傳動是指齒輪在潤滑條件良好的密閉箱體內(nèi)工作。因不易磨損，多用于較重要的傳動，如減速器等。4、按齒面硬度不同，可分為軟面齒輪（硬度≤350HB）和硬齒面齒輪（硬度＞350HB）齒輪傳動。二、齒輪傳動的特點(diǎn)齒輪傳動和帶傳動和鏈傳動相比較，具有傳動比恒定、傳動效率高(0.92-0.98)、傳動平穩(wěn)可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長、傳動功率及速度范圍大等優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是要求有較高的制造和安裝精度，因而成本較高；且不適宜于兩軸之間遠(yuǎn)距離的傳動；無過載保護(hù)作用。三、齒廓嚙合基本定律圖19-2齒廓嚙合基本定律齒輪傳動的基本要求之一是傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性和平穩(wěn)性，即要求瞬時傳動比是個定值。齒廓嚙合基本定律就是要研究什么樣的齒廓形狀才能保證傳動比恒定。圖19-2齒廓嚙合基本定律在外嚙合傳動中，、齒輪的回轉(zhuǎn)中心齒廓的瞬時嚙合點(diǎn)K，齒輪1的K點(diǎn)速度=，齒輪2的K點(diǎn)速度。齒輪傳動時必須滿足過嚙合上的分速度相等則將出涉和分離而不能傳動。則互相嚙合的一對齒廓，它們的瞬時接觸點(diǎn)的公法線，必與兩齒輪的連心線交于相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)C，該節(jié)點(diǎn)將齒輪的連心線所分成的兩個線段與該對齒輪的角速度成反比。這一規(guī)律稱為齒廓嚙合基本定律。要使傳動比恒定，節(jié)點(diǎn)C必定為固定點(diǎn)。以、為圓心，過C點(diǎn)作兩個相切的圓，稱為節(jié)圓。由于節(jié)點(diǎn)處速度，因此，齒輪傳動中，兩節(jié)圓作純滾動。節(jié)圓半徑與中心距的關(guān)系為。一對相互嚙合的齒輪能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定傳動比的齒廓稱為共軛齒廓。在齒輪傳動中，目前應(yīng)用最廣的是漸開線齒廓?！?0.2漸開線齒輪的齒廓及傳動比一、漸開線齒廓1、漸開線的形成及其特性如下圖所示，當(dāng)一直線從位置A沿半徑為的圓周順時針方向純滾動到位置N，此直線上任意一點(diǎn)在平面上的軌跡稱為該圓的漸開線。該圓稱為漸開線的基圓，用半徑表示；該直線，稱漸開線的發(fā)生線；為漸開線在K點(diǎn)的展角。而漸開線齒輪的齒廓就是由同一基圓上產(chǎn)生的兩條反向圖19-3漸開線齒廓圖19-4漸開線的形成漸開線所組成。漸開線特性：1）發(fā)生線沿基圓滾過的線段長度等于基圓上被滾過的相應(yīng)弧長。2）漸開線上任意一點(diǎn)的法線必然與基圓相切?；鶊A的切線必為漸開線上K點(diǎn)的法線。因?yàn)楫?dāng)發(fā)生線在基圓上作純滾動時，漸開線上各點(diǎn)的軌跡可視為以N點(diǎn)為圓心，NK為半徑所作的極小圓弧。故N點(diǎn)為漸開線上K點(diǎn)的曲率中心，NK為其曲率半徑和K點(diǎn)的法線，而發(fā)生線始終相切于基圓，所以漸開線上任意一點(diǎn)的法線必然與基因相切。漸開線上各點(diǎn)的曲率半徑不同，離基圓越遠(yuǎn)的點(diǎn)，曲率半徑越大。3）漸開線的形狀只取決于基圓的大小。基圓愈大，漸開線愈平直；當(dāng)基圓半徑為無窮大時，漸開線就變成一直線。圖19-5基圓大小對漸開線的影響圖19-6法向等距圖19-5基圓大小對漸開線的影響圖19-6法向等距4）同一基圓的兩條同向漸開線是法向等距曲線。5）基圓以內(nèi)無漸開線。2、漸開線齒廓的壓力角圖19-7壓力角漸開線齒廓上某點(diǎn)的法線與該點(diǎn)的速度方向線所夾的銳角稱為該點(diǎn)的壓力角。圖19-7壓力角設(shè)K點(diǎn)的向徑為，則上式表明：漸開線上的點(diǎn)離基圓越遠(yuǎn)，其壓力角越大。3、漸開線函數(shù)漸開線在K點(diǎn)的展角。漸開線上任一點(diǎn)K的展角是壓力角的函數(shù)，稱為漸開線的函數(shù)，用表示，以弧度度量。二、漸開線齒輪傳動的特性一對齒輪是靠主動輪齒廓依次推動從動輪齒廓來實(shí)現(xiàn)的。兩輪的角速度之比稱為傳動比。在工程中要求傳動比為定值。嚙合特性如下：圖19-1外嚙合齒輪傳動1、四線合一圖19-1外嚙合齒輪傳動一對漸開線齒廓在任意點(diǎn)K嚙合，過K點(diǎn)作兩齒廓的公法線，根據(jù)漸開線性質(zhì)，該公法線就是兩基圓的內(nèi)公切線。當(dāng)兩齒廓轉(zhuǎn)到點(diǎn)所作公法線也是兩基圓的公切線。由于齒輪基圓的大小和位置均固定，公法線nn是唯一的。因此不管齒輪在哪一點(diǎn)嚙合，嚙合點(diǎn)總在這條公法線上，該公法線又稱嚙合線。又由于兩齒輪嚙合傳動時其正壓力是沿著公法線方向的，因此對漸開線齒廓傳動來說，嚙合、過嚙合點(diǎn)的公法線、基圓內(nèi)公切線和正壓力作用線四線合一。2、傳動比恒定B2是嚙合起始點(diǎn)B1嚙合終止點(diǎn)，N1N2是兩基圓的內(nèi)公切線。不管何處嚙合，過嚙合點(diǎn)所作的兩齒廓的內(nèi)公切線均為其與連心線的交于固定的節(jié)點(diǎn)C。故瞬時傳動比不變。3、中心距的可分性上式說明一對齒輪的傳動比為兩基圓半徑的反比，與中心距無關(guān)。即漸開線齒輪傳動中的中心距略有改變時仍保持傳動比不的特性，稱為中心距的可分性。四、齒廓間作用力方向不變兩齒廓無論何處嚙合，嚙合點(diǎn)必定在內(nèi)公切線N1N2上，N1N2漸開線傳動的嚙合線。齒廓間作用的壓力方向是沿著法線方向，即嚙合線方向。所以齒廓間