第五章常用機(jī)械傳動裝置ppt__進(jìn)入我的空間（ppt53）ppt課件

第五章 常用機(jī)械傳動裝置 5.1 齒輪傳動 目的要求:了解常見齒輪傳動的組成,特點和應(yīng)用; 掌握漸開線的性質(zhì)及嚙合特性. 教學(xué)重點：漸開線的性質(zhì)及嚙合特性,齒廓嚙合 基 本原理; 教學(xué)難點:齒廓嚙合基本定理的推導(dǎo),節(jié)點兩個基 本概念的理解; 教學(xué)方法:多媒體教學(xué) 5.1.1 概述 1.齒輪傳動的類型 1）平行軸齒輪傳動 用來傳遞兩平行軸之間轉(zhuǎn)動的齒輪傳動，亦稱圓 柱齒輪傳動。可分為三種； 直齒圓柱齒輪傳動。 斜齒圓柱齒輪傳動。 人字齒輪傳動。 直齒圓柱齒輪傳動 齒輪的輪齒方向與齒輪軸線相平行的齒輪；又稱正齒輪或簡 稱直齒輪 。分為： 外嚙合齒輪傳動 外嚙合齒輪傳動 內(nèi)嚙合齒輪傳動 齒輪齒條傳動 內(nèi)嚙合齒輪傳動 齒輪齒條傳動 斜齒圓柱齒輪傳動 齒輪的輪齒方向相對于齒輪軸線偏斜一定角度的圓 柱齒輪，簡稱斜齒輪 人字齒輪傳動 可以看做是由輪齒偏斜方向相反的兩個斜齒輪組成的，可制 成整體式和拼合式 2）空間齒輪傳動 用來傳遞兩不平行軸之間轉(zhuǎn)動的齒輪傳動 ,可分為 兩類： 傳遞兩相交軸之間的齒輪傳動。也稱圓錐齒輪。按 其輪齒的形狀，可分為如下三種： 直齒圓錐齒輪 斜齒圓錐齒輪， 圓弧圓錐齒輪 直齒圓錐齒輪傳動 傳遞兩交錯軸之間的齒輪傳動 2. 齒輪傳動的特點 優(yōu)點: 1、機(jī)械效率高； 2、傳動比恒定不變； 3、結(jié)構(gòu)緊湊 ； 4、壽命長，工作可靠 性高 。 缺點: 1、要求較高的制造和安裝精度，成 本較高； 2、不適宜于遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動 3、低精度齒輪在傳動時會產(chǎn)生噪聲 和振動 。 3. 齒輪傳動的原理和速比 齒輪傳動的原理 齒輪副是由兩個相互嚙合的齒輪組成的基 本機(jī)構(gòu)，兩齒輪軸線相對位置不變，并各 繞其自身的軸線轉(zhuǎn)動。齒輪副是線接觸的 高副。 齒輪傳動如圖 速比 表明，一對齒輪傳動中，兩輪的轉(zhuǎn)速與它們的齒數(shù)成反 比。 通常圓柱齒輪傳動的速比58 圓錐齒輪傳動的速比35。 4. 齒輪的精度 四方面要求：（對齒輪制造精度） 傳遞運動的準(zhǔn)確性 傳動的平穩(wěn)性， 載荷分布的均勻性 齒側(cè)間隙要求 按國標(biāo)GB/T10095.12001規(guī)定分為12級。 通常的精度等級為69級，具體選擇時可參考下表 5.1.2 漸開線齒廓 1. 漸開線齒廓曲線 凡滿足定傳動比的一對齒輪的齒廓稱共軛齒廓 滿足共軛齒廓的曲線有漸開線，擺線，圓弧線，本章僅 討論漸開線齒廓 (1)漸開線的形成 當(dāng)直線沿一圓周作相切純滾動時，直線上任一點在與 該圓固聯(lián)的平面上的軌跡AK，稱為該圓的漸開線。 A K 漸開線 B 發(fā)生線 漸開線AK 的展角 O 基圓 rb 2、漸開線的形成及其特性 N 發(fā)生線 漸開線k0k 的展角 K0 K O 基圓 漸開線 (2) 漸開線上任意一點的法線必 切于基圓，切于基圓的直線 必為漸開線上某點的法線。 與基圓的切點B為漸開線在 點的曲率中心，而線段BK 是漸開線在點處的曲率半徑 。 Fn Vk (2)漸開線的性質(zhì) (1)BK = A B ） rb 漸開線上點的壓力角 在不考慮摩擦力、重力和慣性 力的條件下，一對齒廓相互嚙合時， 齒輪上接觸點所受到的正壓力方 向與受力點速度方向之間所夾的銳 角，稱為齒輪齒廓在該點的壓力角。 BOK= ()漸開線齒廓各點具有不同的 壓力角，點離基圓中心 愈遠(yuǎn)，壓力角愈大?；鶊A上的壓 力角為零 rk N 發(fā)生線 漸開線k0k 的展角 K0 K O 基圓 漸開線 B 發(fā)生線 漸開線AK 的展角 A K O 基圓 漸開線 2 1 (4)漸開線的形狀取決于基 圓的大小，基圓越大，漸開 線越平直，當(dāng)基圓半徑趨于 無窮大時，漸開線成為斜直 線。 rb2 o2 r b1 o1 (5)基圓內(nèi)無漸開線。 3 K B1 B2 KO2 2 KO1 1 可以證明漸開線齒輪齒廓的嚙合傳 動滿足齒廓嚙合基本定律。 3、漸開線齒廓的嚙合特性 1、傳動比的恒定性 o1 o2 rb1 rb2 r2 r1 k1 k2 N2 N1 C 2 1 o1 o2 rb1 r1 k1 k2 N2 N1 1 節(jié)點 節(jié)圓 節(jié)圓 兩輪齒廓在節(jié)點嚙合時,相對速度為 零，即一對齒輪的嚙合傳動相當(dāng)于它 們的節(jié)圓作純滾動。 基圓 基圓 o1 a 漸開線齒廓嚙合的中心距可 變性 當(dāng)兩齒輪制成后 ，基圓半徑便已確定，以不同 的中心距(a或a)安裝這對齒 輪，其傳動比不會改變。 o2 N1 c 2 1 N2 a 2 o2 2、中心距的可分離性 N1 N2 c 嚙合線、齒廓接觸點的公法線 、正壓力方向線都是兩基圓的 一條內(nèi)公切線。 3、傳力的平穩(wěn)性 o1 o2 rb1 rb2 r2 r1 k1 k2 N2 N1 C 2 1 o1 o2 rb1 r1 k1 k2 N2 N1 1 定轉(zhuǎn)矩傳動時，齒廓間的正壓 力的大小和方向始終保持不變 ，故傳力平穩(wěn) 嚙合線 兩齒廓嚙合點在 機(jī)架相固連的坐標(biāo)系中的軌跡。 一、直齒圓柱齒輪的各部分名稱及主要參數(shù) 1、齒輪各部分名稱和尺寸 齒數(shù)Z (1)、基圓 db(rb) (2)、齒頂圓da(ra) (3)、齒根圓df(rf) (4)、分度圓 d(r) 測量基準(zhǔn) (5)、在任意圓上dk 齒槽寬ek 齒厚SK 齒距PK= ek+SK 5.1.3 直齒圓柱齒輪傳動 分度圓：是齒輪上一個人為地約定的齒輪計算的基準(zhǔn)圓，規(guī) 定分度圓上的模數(shù)和壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值。 2、齒輪的基本參數(shù) 國標(biāo)壓力角的標(biāo)準(zhǔn)值為=20 模數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)系列見GB1357-87，參見表7-1。 1)、分度圓與模數(shù) 設(shè)一齒輪的齒數(shù)為 z，其任一圓的直徑為dk ，該圓上 的齒距為pk，則 模數(shù) 人為地把 pk / 規(guī)定為一些簡單的有理數(shù) ，該比值稱為模數(shù) 一個齒輪在不同直徑的圓周上，其模數(shù)的大小是不同的。 分度圓上的參數(shù)分別用d、r、m、p、e及表示。m越大， P愈大,輪齒愈大，抗彎強度也愈高。 2)、基圓 前面已有公式 基圓直徑為 基圓上的齒距 進(jìn)而可得： 由此可見：齒數(shù)，模數(shù)，壓力角是決定漸開線形狀的三個基本 參數(shù)。 d = mz 齒頂高用ha 表示，齒根高用hf 表示，齒全高用h 表示： 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 3)、齒頂高和齒根高 1)、標(biāo)準(zhǔn)齒輪 除模數(shù)和壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值外，分度圓上的 齒厚(S)等于齒槽寬(e)，以及齒頂高(ha)、齒根高(hf)分別與模數(shù) （m）之比值均等于標(biāo)準(zhǔn)值的齒輪。 、c*分別稱為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)值為： 即 且有 3、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸 頂隙 一對相互嚙合 的齒輪中，一個齒輪的齒根 圓與另一個齒輪的齒頂圓之 間在連心線上度量的距離， 用C 表示。 r2 r1 c a o1 o2 2）、頂隙（也稱徑向間隙） r1 基節(jié)Pb 基節(jié)基圓上的齒距 周節(jié)P 周節(jié)分度圓上的齒距 P=s+e=2s=2e (6). 齒頂高h(yuǎn)a：d與da之間 ha=(da-d)/2 齒全高h(yuǎn)：h=ha+hf 齒根高h(yuǎn)f：d與df之間 hf=(d-df)/2 3）、標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動的中心距 一對齒輪嚙合傳動時，中心 距等于兩節(jié)圓半徑之和。 標(biāo)準(zhǔn)中心距（標(biāo)準(zhǔn)齒輪無側(cè) 隙傳動中心距） r2 r1 c a o1 o2 r1 標(biāo)準(zhǔn)齒輪幾何尺寸計算 見表72 2、標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù) 定義模數(shù) 或 d=mz 單位：mm ； m標(biāo)準(zhǔn)化。 分度圓就是齒輪上 具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo) 準(zhǔn)壓力角的圓。 (1)、模數(shù)m 徑節(jié)制： 徑節(jié)（P）： (in-1) 模數(shù)表示輪齒的大小 (2)、分度圓壓力角 （是決定漸開線齒廓形狀的一個基本參數(shù)） 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定齒輪分度圓 =20為標(biāo)準(zhǔn)值 某些場合：=14.5、15、22.5、25。 分度圓和節(jié)圓區(qū)別 與聯(lián)系 (3)、齒數(shù)z 表明：齒輪的大小和漸開線齒輪 形狀都與齒數(shù)有關(guān) (4)、齒頂高系數(shù) 和頂隙系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)值： =1， =0.25 非標(biāo)準(zhǔn)短齒： =0.8， =0.3 二、標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的幾何尺寸計算 標(biāo)準(zhǔn)齒輪：標(biāo)準(zhǔn)齒輪是指m、ha*、c* 均取標(biāo)準(zhǔn)值，具有 標(biāo)準(zhǔn)的齒頂高和齒根高，且分度圓齒厚等于齒槽寬的齒輪。 一個齒輪： d=mz da=d+2ha=(z+2 ha*)m df=d-2hf=(z-2 ha*-2 c*)m db=dcos ha= ha*m hf=( ha*+ c*)m h=ha+hf=(2 ha*+ c*)m P=m 一對標(biāo)準(zhǔn)齒輪： m、z決定了分度圓的大小，而齒輪的大小主要取決于分度圓，因此m、z是決 定齒輪大小的主要參數(shù) 輪齒的尺寸與m， ha* ， c* 有關(guān)與z無關(guān) 至于齒形，與m，z，有關(guān) m制齒輪 兩齒輪的相鄰兩對輪齒分別a在和b同時接觸，才能使兩 個漸開線齒輪搭配起來并正確的傳動。 k N2 N1 k2 o1 o2 (b) k1 a N2 N1 b o1 o2 (a) 一、正確嚙合條件 欲使兩齒輪正確嚙合，兩輪的法節(jié)必須相等。 4、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動 法節(jié)Pn：相鄰 兩齒同側(cè)齒廓 沿公法線之間 的距離 pb1 pb2 即必須滿足下列條件： 而 一對漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是：兩輪的 模數(shù)相等，兩輪的壓力角相等。 正確嚙合時兩齒輪的基節(jié) 相等 (1）一對漸開線輪齒的嚙合過程 二、連續(xù)傳動的條件 5.1.4斜齒圓柱齒輪傳動的特點及應(yīng)用 與基圓柱母線成一夾角b的直線kk在空間的軌跡則為斜 齒圓柱齒輪的漸開螺旋面。 k0 0 k0 N b k k N 發(fā)生面 基圓柱 稱為螺旋角 一、斜齒圓柱齒輪齒面的形成 1、傳動平穩(wěn) 一對直齒輪嚙合時，沿整個齒寬同時進(jìn)入嚙合，并沿整個 齒寬同時脫離嚙合。因此傳動平穩(wěn)性差，沖擊噪聲大，不適 于高速傳動。 一對斜齒輪嚙合時，齒面上的接觸線由短變長，再由長變短 ，減少了傳動時的沖擊和噪音，提高了傳動平穩(wěn)性，故斜齒 輪適用于重載高速傳動。 o o 二、斜齒圓柱齒輪傳動的特點 斜齒圓柱齒輪傳動：傳遞平行軸之間的運動（線接觸） 交錯軸斜齒輪傳動：傳遞交錯軸之間的運動（點接觸） 2、承載能力強 3、會產(chǎn)生軸向力 4、不能做變速滑移齒輪 5.1.5直齒圓錐齒輪傳動的特點及應(yīng)用 一.特點： 圓錐齒輪機(jī)構(gòu)是用來傳遞空間兩相交軸之間運動和動力的 一種齒輪機(jī)構(gòu)，其輪齒分布在截圓錐體上，齒形從大端到 小端逐漸變小。圓柱齒輪中的有關(guān)圓柱均變成了圓錐。為 計算和測量方便，通常取大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。 一對圓錐齒輪兩軸線間的夾角稱為軸角。其值可根據(jù)傳動 需要任意選取，在一般機(jī)械中，多取90。 二.應(yīng)用 圓錐齒輪 直齒圓錐齒輪： 斜齒圓錐齒輪： 曲齒圓錐齒輪： 由于設(shè)計、制造、安裝方便，應(yīng)用最廣 介于兩者之間，傳動較平穩(wěn)，設(shè)計較簡單 傳動平穩(wěn)、承載能力強，用于高速，重載傳動 直齒圓錐齒輪傳動 運動演示 曲齒圓錐齒輪傳動 運動演示 1、基本參數(shù) 2、正確嚙合的條件 三、錐齒輪的參數(shù)和幾何尺寸計算 取錐齒輪大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值 作用： 用于傳遞交錯軸之間的回轉(zhuǎn)運動和動力。 蝸桿主動、蝸輪從動。 90 1.形成：若單個斜齒輪的齒數(shù)很少（如z1=1）而且1很