機(jī)械基礎(chǔ)第四章.ppt

1、第四章 齒輪傳動(dòng),41 齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型及應(yīng)用 42 漸開(kāi)線齒廓 43 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基 本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算 44 其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介 45 漸開(kāi)線齒輪失效形式,一、齒輪傳動(dòng)的常用類(lèi)型 二、齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用,41 齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型及應(yīng)用,齒輪傳動(dòng)利用齒輪副來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和（或）動(dòng)力的一種機(jī)械傳動(dòng)。,一、齒輪傳動(dòng)的常用類(lèi)型,兩軸平行 兩軸不平行,按輪齒方向 按嚙合情況,直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 人字齒圓柱齒輪傳動(dòng),外嚙合齒輪傳動(dòng) 內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng) 齒輪齒條傳動(dòng),相交軸齒輪傳動(dòng) 交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng),錐齒輪傳動(dòng),交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng) 蝸輪蝸桿傳動(dòng),二、齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用,1傳動(dòng)比,n1、n2 主、從動(dòng)輪

2、的轉(zhuǎn)速，r/min； z1、z2 主、從動(dòng)輪齒數(shù)。,齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比是主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速與從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速之比，也等于兩齒輪齒數(shù)之反比。,2應(yīng)用特點(diǎn),能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，工作可靠性高，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠 傳遞的功率和圓周速度范圍較寬 結(jié)構(gòu)緊湊、可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比 傳動(dòng)效率高，使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)便,（1）優(yōu)點(diǎn),運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中有振動(dòng)、沖擊和噪聲 齒輪安裝要求較高 不能實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速 不適宜用在中心距較大的場(chǎng)合,（2）缺點(diǎn),一、齒輪傳動(dòng)對(duì)齒廓曲線的基本要求 二、漸開(kāi)線的形成及性質(zhì) 三、漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性,42 漸開(kāi)線齒廓,一、齒輪傳動(dòng)對(duì)齒廓曲線的基本要求,傳動(dòng)平穩(wěn) 承載能力強(qiáng),二、漸開(kāi)線的形成及性質(zhì),動(dòng)直線沿著一

3、固定的圓作純滾動(dòng)時(shí)，此動(dòng)直線上任一點(diǎn)K的運(yùn)動(dòng)軌跡CK稱為漸開(kāi)線，該圓稱為漸開(kāi)線的基圓，其半徑以rb表示，直線稱為漸開(kāi)線的發(fā)生線。,漸開(kāi)線齒輪以同一個(gè)基圓上產(chǎn)生的兩條反向漸開(kāi)線為齒廓的齒輪。,漸開(kāi)線齒廓的性質(zhì)：,發(fā)生線在基圓上滾過(guò)的線段長(zhǎng)等于基圓上被滾過(guò)的弧長(zhǎng) 漸開(kāi)線上任意一點(diǎn)的法線必切于基圓 漸開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小 漸開(kāi)線上各點(diǎn)的曲率半徑不相等 漸開(kāi)線上各點(diǎn)的齒形角（壓力角）不等 漸開(kāi)線的起始點(diǎn)在基圓上，基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線,三、漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性,能保持瞬時(shí)傳動(dòng)比的恒定 具有傳動(dòng)的可分離性,一、漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱 二、漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù) 三、外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒

4、輪的幾何尺寸計(jì)算 四、直齒圓柱內(nèi)嚙合齒輪簡(jiǎn)介,43 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算,一、漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱,二、漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù),標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒形角 齒數(shù) z 模數(shù) m 齒頂高系數(shù) ha* 頂隙系數(shù) c*,1標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒形角,齒形角在端平面上，過(guò)端面齒廓上任意點(diǎn)K的徑向直線與齒廓在該點(diǎn)處的切線所夾的銳角，用表示。K點(diǎn)的齒形角為K。 漸開(kāi)線齒廓上各點(diǎn)的齒形角不相等，K點(diǎn)離基圓越遠(yuǎn)，齒形角越大，基圓上的齒形角=0。,分度圓壓力角齒廓曲線在分度圓上的某點(diǎn)處的速度方向與曲線在該點(diǎn)處的法線方向（即力的作用線方向）之間所夾銳角，也用表示。,2齒數(shù)z,一個(gè)齒輪的輪

5、齒總數(shù)。,3模數(shù)m,齒距p除以圓周率所得的商，即m p /。,模數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。 齒數(shù)相等的齒輪，模數(shù)越大，齒輪尺寸就越大，輪齒也越大，承載能力越大。,4齒頂高系數(shù)ha*,對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，規(guī)定ha= ha*m。ha*稱為齒頂高系數(shù)。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：正常齒ha*1。,5頂隙系數(shù)c*,當(dāng)一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，為使一個(gè)齒輪的齒頂面不與另一個(gè)齒輪的齒槽底面相抵觸，輪齒的齒根高應(yīng)大于齒頂高，即應(yīng)留有一定的徑向間隙，稱為頂隙，用c表示。,對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，規(guī)定cc*m。c*稱為頂隙系數(shù)。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：正常齒c*0.25。,三、外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算,四、直齒圓柱內(nèi)嚙合齒輪簡(jiǎn)介,直齒圓柱內(nèi)嚙合齒輪,直齒圓柱內(nèi)

6、嚙合齒輪傳動(dòng),內(nèi)齒輪的齒頂圓小于分度圓，齒根圓大于分度圓。 內(nèi)齒輪的齒廓是內(nèi)凹的，其齒厚和齒槽寬分別對(duì)應(yīng)于外齒輪的齒槽和齒厚。 為了使內(nèi)齒輪齒頂?shù)凝X廓全部為漸開(kāi)線，其齒頂圓必須大于基圓 。,*五、漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條 件和連續(xù)傳動(dòng)條件,1正確嚙合條件,pb1=pb2,模數(shù)相等 分度圓上的齒形角相等,2連續(xù)傳動(dòng)條件,前一對(duì)輪齒尚未結(jié)束嚙合，后繼的一對(duì)輪齒已進(jìn)入嚙合狀態(tài)。,一、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 二、直齒圓錐齒輪傳動(dòng) 三、齒輪齒條傳動(dòng),44 其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介,一、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng),1斜齒圓柱齒輪的形成,直齒輪齒廓的形成,當(dāng)發(fā)生面沿基圓柱作純滾動(dòng)時(shí)，直線BB形成的一個(gè)螺旋形的漸開(kāi)線曲面，

7、稱為漸開(kāi)線螺旋面。 b稱為基圓柱上的螺旋角。,2斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的嚙合性能,輪齒的接觸線先由短變長(zhǎng)，再由長(zhǎng)變短，承載能力大，可用于大功率傳動(dòng)。 輪齒上的載荷逐漸增加，又逐漸卸掉，承載和卸載平穩(wěn)，沖擊、振動(dòng)和噪聲小。 由于輪齒傾斜，傳動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)軸向力。 斜齒圓柱齒輪在高速、大功率傳動(dòng)中應(yīng)用十分廣泛。,3斜齒圓柱齒輪的主要參數(shù)和幾何尺寸,端面：垂直于齒輪軸線的平面，用 t 作標(biāo)記 法面：與輪齒齒線垂直的平面，用 n 作標(biāo)記。,：斜齒圓柱齒輪螺旋角,判別方法：將齒輪軸線垂直放置，輪齒自左至右上升者為右旋，反之為左旋。,4斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件,法面模數(shù)（法向齒距除以圓周率所得的商）相等，即m

8、 n1= m n2 = m 法面齒形角（法平面內(nèi)，端面齒廓與分度圓交點(diǎn)處的齒形角）相等，即n1=n2 = 螺旋角相等、旋向相反，即1= -2,二、直齒圓錐齒輪傳動(dòng),以大端的參數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。,應(yīng)滿足的條件：,大端端面模數(shù)相等。 大端齒形角相等。,三、齒輪齒條傳動(dòng),斜齒條,直齒條,1齒條,齒輪的齒數(shù)增加到無(wú)窮多時(shí)，其圓心位于無(wú)窮遠(yuǎn)處，齒輪上的基圓、分度圓、齒頂圓等各圓成為基線、分度線、齒頂線等互相平行的直線，漸開(kāi)線齒廓也變成直線齒廓，齒輪即演化成為齒條。,齒條的主要特點(diǎn)：,齒廓上各點(diǎn)的法線相互平行。傳動(dòng)時(shí)，齒條作直線運(yùn)動(dòng)，且速度大小和方向均一致。 齒條齒廓上各點(diǎn)的齒形角均相等，且等于齒廓直線的傾

9、斜角，標(biāo)準(zhǔn)值為20。 不論在分度線上、齒頂線上，還是在與分度線平行的其他直線上，齒距均相等，模數(shù)為同一標(biāo)準(zhǔn)值。,2齒輪齒條傳動(dòng),v= n1d1=n1mz1,L=d1=mz1,v 齒條的移動(dòng)速度，mm/min n1齒輪的轉(zhuǎn)速，r/min d1齒輪分度圓直徑，mm m齒輪的模數(shù)，mm z1齒輪的齒數(shù) L齒輪每回轉(zhuǎn)一周齒條的移動(dòng)距離,一、齒面點(diǎn)蝕 二、齒面膠合 三、齒面磨損 四、齒面塑變 五、輪齒折斷,45 漸開(kāi)線齒輪失效形式,失效齒輪傳動(dòng)過(guò)程中，若輪齒發(fā)生折斷、齒面損壞等現(xiàn)象，齒輪失去了正常的工作能力。,一、齒面點(diǎn)蝕,點(diǎn)蝕多發(fā)生在靠近節(jié)線的齒根面上。,引起原因 很小的面接觸、循環(huán)變化、齒面表層就會(huì)

10、產(chǎn)生細(xì)微的疲勞裂紋、微粒剝落下來(lái)而形成麻點(diǎn)。 避免措施 提高齒面硬度。,二、齒面膠合,高速和低速重載的齒輪傳動(dòng)，容易發(fā)生齒面膠合。,引起原因 低速重載、齒面壓力過(guò)大。 避免措施 減小載荷，減少啟動(dòng)頻率。,三、齒面磨損,齒面磨損是開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式。,引起原因 觸表面間有較大的相對(duì)滑對(duì)，產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦 。 避免措施 提高齒面硬度，降低表面粗糙度，改善潤(rùn)滑條件，加大模數(shù)，盡可能用閉式齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)代替開(kāi)式齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 。,四、齒面塑變,當(dāng)齒輪的齒面較軟，在重載情況下，可能使表層金屬沿著相對(duì)滑動(dòng)方向發(fā)生局部的塑性流動(dòng)，出現(xiàn)塑性變形。,引起原因 低速重載，齒面壓力過(guò)大。 避免措施 減小載荷，降低啟動(dòng)頻率。,五、輪齒折斷,輪齒折斷是開(kāi)式傳動(dòng)和硬齒面閉式傳動(dòng)的主要失效形式之一。,引起原因 短時(shí)意外的嚴(yán)重過(guò)載，超過(guò)彎曲疲勞極限。 避免措施 選擇適當(dāng)?shù)哪?shù)和齒寬，采用合適