齒輪設(shè)計(jì)指南PPT課件

1，1 .齒輪廓網(wǎng)面的基本規(guī)則：齒輪傳動(dòng)的基本要求是確保瞬時(shí)傳動(dòng)比，i12=1/2=c(常數(shù))要使兩個(gè)齒輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比成為常數(shù)，無(wú)論在任何位置上的接觸點(diǎn)，由接觸點(diǎn)產(chǎn)生的兩個(gè)齒輪廓孔法都必須與合選線(xiàn)和特定點(diǎn)c相交。這是平面齒輪廓網(wǎng)面的基本規(guī)則。符合齒輪廓網(wǎng)面預(yù)設(shè)規(guī)則的一對(duì)齒輪廓稱(chēng)為共軛齒輪廓，它最常用于漸開(kāi)線(xiàn)齒輪廓，vK1和v22必須在法線(xiàn)處分割為與v k1 cosk1=vK2 cosk2相等的速度，并且要將傳動(dòng)比設(shè)定為值，c點(diǎn)必須是連接線(xiàn)上的點(diǎn)，此點(diǎn)c稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)。一、漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的嚙合原理和運(yùn)動(dòng)特性，2，2。漸開(kāi)線(xiàn)和漸開(kāi)線(xiàn)齒輪廓由漸開(kāi)線(xiàn)形成具有以下特性：1)引用線(xiàn)在基準(zhǔn)圓上滾動(dòng)的線(xiàn)段的長(zhǎng)度等于基準(zhǔn)圓上相應(yīng)滾動(dòng)的圓弧的長(zhǎng)度(KN=AN2)。引用線(xiàn)KN是漸開(kāi)線(xiàn)k點(diǎn)的法向，因?yàn)閚點(diǎn)是沿基準(zhǔn)圓滾動(dòng)時(shí)速度瞬間的中心。復(fù)本線(xiàn)永遠(yuǎn)與基準(zhǔn)圓相切，因此漸開(kāi)線(xiàn)點(diǎn)的法線(xiàn)與基準(zhǔn)圓相切。3)復(fù)本線(xiàn)和基準(zhǔn)圓上的切點(diǎn)n是漸開(kāi)線(xiàn)上k點(diǎn)的曲率中心，段是k點(diǎn)的曲率半徑。k點(diǎn)距離基準(zhǔn)圓越遠(yuǎn)，相應(yīng)的曲率半徑就越大。k點(diǎn)越靠近基準(zhǔn)圓，其曲率半徑越小。4)漸開(kāi)線(xiàn)形狀取決于基本圓的大小。如圖c所示，基本圓的半徑越小，漸開(kāi)線(xiàn)彎曲越大?；緢A的半徑越大，漸開(kāi)線(xiàn)直。基準(zhǔn)圓半徑達(dá)到無(wú)窮大時(shí)，將成為漸開(kāi)線(xiàn)線(xiàn)。因此，漸開(kāi)線(xiàn)齒條(直徑無(wú)限的齒輪)具有直齒輪廓。5)漸開(kāi)線(xiàn)從基準(zhǔn)圓向外逐漸擴(kuò)展，因此基準(zhǔn)圓內(nèi)沒(méi)有漸開(kāi)線(xiàn)。3，漸開(kāi)線(xiàn)方程，1 .以極坐標(biāo)表示，2 .x=Rb sinu-rbucosuy=RBC OSU r bussin，4以直角座標(biāo)表示，如圖d所示，兩個(gè)漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的基準(zhǔn)圓必須與兩個(gè)齒輪廓的共線(xiàn)N1N2相切，共線(xiàn)必須與兩個(gè)基準(zhǔn)圓相切，具體取決于漸開(kāi)線(xiàn)性質(zhì)兩輪的基準(zhǔn)圓是花園，因此同一方向只有一條內(nèi)部公共切線(xiàn)。因此，兩個(gè)齒輪廓在任意位置的接觸點(diǎn)形成的兩個(gè)齒輪廓的共線(xiàn)必須是固定線(xiàn)，并且與接合線(xiàn)O1O2的相交c必須是特定點(diǎn)。因此，漸開(kāi)線(xiàn)齒輪廓符合角速度比要求。3 .漸開(kāi)線(xiàn)齒輪廓是齒輪廓網(wǎng)面的基本規(guī)則，5，4。漸開(kāi)線(xiàn)齒輪廓的壓力角度、一對(duì)齒輪廓嚙合過(guò)程中齒輪廓接觸點(diǎn)的垂直壓力和該點(diǎn)處齒輪廓速度方向的角度，在此點(diǎn)稱(chēng)為齒輪廓的壓力角度。齒輪廓k點(diǎn)的垂直壓力Fn與該點(diǎn)的速度vK之間的角度k稱(chēng)為齒輪廓k點(diǎn)的壓力角度，如圖e所示。如圖所示，直徑越大，壓力角越大，6，5 .嚙合線(xiàn)、嚙合角、壓力工作線(xiàn)一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，齒廓嚙合點(diǎn)軌跡被稱(chēng)為嚙合線(xiàn)。對(duì)于漸開(kāi)線(xiàn)齒輪，與齒截面輪廓接觸的孔法始終是兩個(gè)基本圓的內(nèi)部公共切線(xiàn)N1N2(圖d)。齒輪嚙合時(shí)，齒輪廓接觸點(diǎn)均在公法線(xiàn)上，因此內(nèi)部公共切線(xiàn)N1N2是漸開(kāi)線(xiàn)齒輪廓的嚙合線(xiàn)。節(jié)點(diǎn)c是兩個(gè)圓的公共切線(xiàn)，與夾線(xiàn)N1N2的角度稱(chēng)為夾角。嚙合角度等于節(jié)圓中齒截面輪廓的壓力角1，漸開(kāi)線(xiàn)齒截面輪廓的嚙合線(xiàn)是線(xiàn)性N1N2，因此嚙合角度的大小始終保持不變。分度圓和壓力角位于單個(gè)齒輪本身上，而節(jié)圓和嚙合角僅在兩個(gè)齒輪相互嚙合時(shí)顯示。標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)只有在分度圓與節(jié)圓匹配時(shí)，壓力角和嚙合角才相同。6.建立漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的可分離性漸開(kāi)線(xiàn)齒輪對(duì)后，預(yù)設(shè)圓半徑無(wú)法變更，因此，(ii)即使兩個(gè)操控盤(pán)的中心距離略有變更，角度速度比率仍保持原始值不變。這種特性稱(chēng)為漸開(kāi)線(xiàn)齒輪傳動(dòng)的可分離性。漸開(kāi)線(xiàn)齒輪傳動(dòng)的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)，為齒輪制造和安裝提供了極大的方便。，一對(duì)漸開(kāi)線(xiàn)直齒輪齒廓的嚙合特性：保證恒齒輪比傳動(dòng)；嚙合線(xiàn)是兩個(gè)基準(zhǔn)圓的內(nèi)共切線(xiàn)。*中心距離的變化對(duì)角度速度比沒(méi)有影響。嚙合角度根據(jù)節(jié)圓的壓力角值確定恒定嚙合角度，7，基本參數(shù)：m，z，ha*，c*，2，漸開(kāi)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)和幾何計(jì)算，1。齒數(shù)：Z2。百分度圓模塊：m=p/(d=z*p/，防止不合理的計(jì)數(shù))4。齒高系數(shù)h a*；齒高：ha=ha*m5。頂部間隙系數(shù)c *:齒根高度：hf=(ha* c*)指定m標(biāo)準(zhǔn)：m1mm時(shí)：h *=1；如果c *=0.25 m1 mm:h *=1；C*=0.35，分度圓是為齒輪的齒設(shè)計(jì)計(jì)算的基本圓。8，6。共法線(xiàn)長(zhǎng)度與兩個(gè)齒輪最接近的平行直線(xiàn)之間的距離(通過(guò)多個(gè)齒進(jìn)行測(cè)量)，w=mcos(k-0.5)zinvk=z/0.5 w =w2x msinPb=wk1-wk ppb，9，標(biāo)準(zhǔn)齒輪：標(biāo)準(zhǔn)齒輪具有標(biāo)準(zhǔn)值m、ha*、c*，它們具有標(biāo)準(zhǔn)齒和齒根高度，分度圓齒厚度等于槽寬度。10，3，1對(duì)漸開(kāi)線(xiàn)齒輪嚙合驅(qū)動(dòng)器，11，B2B1=pb連續(xù)中斷b2b1 Pb，即B2B1pb或b2b1/Pb 1，3.1匹配度 的計(jì)算1)外部嚙合 與ha*中的，12，2)內(nèi)嚙合=Z1(TGa1-TG)-z2(TGa2-TG)/23)機(jī)架?chē)Ш?z1(，a)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架工具：加工的齒輪：hf=ha*m c*m要求：刀具比標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架高c*m段，b)倒角標(biāo)準(zhǔn)齒輪。根據(jù)小齒輪的齒圓直徑預(yù)先加工小齒輪的外圓。將工具的中心線(xiàn)與坯的分度圓相切安裝。齒輪和刀具具有相同的模塊和壓力角度，并且總運(yùn)動(dòng)等于齒隙網(wǎng)格：齒輪的齒厚=刀具的螺距寬度=和，因此加工齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，14，1。形成齒根切削：刀具齒線(xiàn)位于理論嚙合點(diǎn)上，2 .沒(méi)有根部切削的最小位移系數(shù)，5，可變齒輪，15，時(shí)，此時(shí)，刀具必須在齒條刀具的螺距方向上移動(dòng)相當(dāng)遠(yuǎn)，以避免根部切削。齒輪的分度圓必須遠(yuǎn)離齒條刀具的中心線(xiàn)。當(dāng)時(shí)工具只能以絕對(duì)根切削的角度在車(chē)輪心方向移動(dòng)。索引圓與中心線(xiàn)相交。3 .應(yīng)用位移齒輪：1 .防止Z17中的根切削；2.中心距離3。減小齒輪大小。4.提高齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度。1 .應(yīng)用等距齒輪以避免根部切削，2 .提高小齒輪的壽命(齒輪越大，小齒輪的厚度越大，齒輪的齒厚越小，一對(duì)齒輪的壽命就越接近)。3 .應(yīng)用角度位移驅(qū)動(dòng)可以調(diào)整中心距離。16，4，可變齒輪大小計(jì)算，1)，與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比未變更的大小和參數(shù)：標(biāo)注：2)，與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比已變更的大小(1)，分度圓齒厚度s與齒之間的e，(2)，齒根高度與齒高度，17，3可變齒輪傳動(dòng)，正確嚙合條件對(duì)連續(xù)傳動(dòng)條件(相同標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng))。，中心距離和嚙合角度，中心距離要求：1)。沒(méi)有齒隙驅(qū)動(dòng)器，2)。滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)齒隙并且與中心距離嚙合角度之間的關(guān)系仍然是：19，法規(guī)：a=a ym(ym表示兩個(gè)齒輪分度圓的分離): y=x1x2-y定義：y中心距離波動(dòng)系數(shù) y齒高度變化系數(shù)，20，21，6。可變齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型和特性，1，0驅(qū)動(dòng)：齒數(shù)條件：齒數(shù)條件：優(yōu)點(diǎn)：減小機(jī)構(gòu)大小，提高磨損；提高小齒輪強(qiáng)度，提高承載能力。缺點(diǎn)：略有減少，互換性差。22，2，角度可變驅(qū)動(dòng)器：1)正驅(qū)動(dòng)器：齒數(shù)條件：無(wú)限制。優(yōu)點(diǎn)：您可以擬合中心距離。結(jié)構(gòu)尺寸小，磨損改善；強(qiáng)度高，承載能力大。缺點(diǎn)：減少，互兼容差異。2)負(fù)驅(qū)動(dòng)：齒數(shù)條件：優(yōu)點(diǎn)：中心距離適用；略有增加。缺點(diǎn)：強(qiáng)度下降，承載能力下降，交換性下降。23，7。選擇轉(zhuǎn)移系數(shù)，選擇轉(zhuǎn)移系數(shù)必須滿(mǎn)足的基本條件：轉(zhuǎn)移系數(shù)必須滿(mǎn)足的質(zhì)量的要求選擇：1等彎曲強(qiáng)度；2)等的磨損強(qiáng)度。位移系數(shù)選擇方法：閉合圖法；圖表方法。24，25，6，漸開(kāi)線(xiàn)齒輪傳動(dòng)的滑動(dòng)系數(shù)，1?；瑒?dòng)系數(shù)的基本概念一對(duì)嚙合齒輪在同一嚙合點(diǎn)處兩個(gè)齒輪廓的線(xiàn)速度不相同(節(jié)點(diǎn)除外)，因此齒側(cè)面之間存在滑動(dòng)，可能會(huì)磨損或損壞接頭?；瑒?dòng)系數(shù)通常表示牙齒表面相對(duì)滑動(dòng)的程度?；瑒?dòng)系數(shù)表示為，表示為齒接觸點(diǎn)k到兩個(gè)齒面的相對(duì)切向速度(即滑動(dòng)速度)與該點(diǎn)的切向速度之間的比率。換句話(huà)說(shuō)，小齒輪1齒側(cè)滑動(dòng)系數(shù)是小齒輪2齒側(cè)滑動(dòng)系數(shù)，齒在k嚙合時(shí)，齒側(cè)之間的滑動(dòng)速度v21=vt2-vt1和v12=vt1-vt2的值相同，方向相反，因此滑動(dòng)系數(shù)1和2的符號(hào)不同。26，1)滑動(dòng)系數(shù)是嚙合點(diǎn)k的位置函數(shù)，當(dāng)k點(diǎn)位置變更時(shí)，其值會(huì)在0到之間變更。節(jié)點(diǎn)c嚙合時(shí)1=2=0，節(jié)點(diǎn)兩側(cè)不同位置嚙合時(shí)滑動(dòng)速度方向改變，符號(hào)改變。滑動(dòng)系數(shù)的數(shù)值大小是測(cè)量齒側(cè)磨損的指標(biāo)之一。2)齒在極限嚙合點(diǎn)N1，N2附近嚙合時(shí)，1或2分別接近；齒輪磨損嚴(yán)重，應(yīng)避免在極限嚙合點(diǎn)附近嚙合。討論：1或2只能在實(shí)際嚙合線(xiàn)上嚙合，當(dāng)B2點(diǎn)嚙合時(shí)，齒輪1齒的滑動(dòng)系數(shù)1達(dá)到實(shí)際最大 1 max。當(dāng)B1點(diǎn)嚙合時(shí)，正齒輪2齒根的滑動(dòng)系數(shù)2達(dá)到實(shí)際最大2max。圖5-29顯示了以下結(jié)果：27，圖5-30是外齒輪滑動(dòng)系數(shù)曲線(xiàn)。表明，向左移動(dòng)實(shí)際嚙合線(xiàn)B1B2可以減小1max。這可以作為置換齒輪實(shí)現(xiàn)，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇置換系數(shù)，降低滑動(dòng)系數(shù)值，并且可以使用1max=2max?；瑒?dòng)系數(shù)的大小會(huì)影響齒表面磨損和粘合劑破壞，因此，必須最小化滑動(dòng)系數(shù)值。一般要求：節(jié)圓速度v 20m/s時(shí)需要max，改進(jìn)：1)硬小齒輪材料；2)位置改變，ha1ha228，7，行星輪系運(yùn)動(dòng)特性方程，1 .單排單行星輪系的結(jié)構(gòu)根據(jù)圖1所示，行星齒輪扭矩平衡條件如下：根據(jù)行星齒輪力的平衡條件，F(xiàn)1R3=F2R3(即F1=F2)如下：F3=F2 F1，因此，F(xiàn)3=2F1行星齒輪機(jī)構(gòu)的三個(gè)元件扭矩導(dǎo)致了三個(gè)元件中太陽(yáng)能車(chē)輪、齒輪環(huán)齒輪和行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩分別為M1、M2、M3、m1=f1和R1。M2=F2R2=F1R2M3=-F3 (R1 R3)=-f1 (R2 R1)功率守恒：太陽(yáng)能輪、行星齒輪和環(huán)形齒輪3零件的輸入和輸出功率M1n1 M2n2 M3n3=0(樣式的n1、n2和n3分別為太陽(yáng)能輪、環(huán)形齒輪特性表達(dá)式在單個(gè)齒輪機(jī)構(gòu)中有兩個(gè)自由度，因此，如果選擇太陽(yáng)輪、環(huán)內(nèi)嚙合齒輪和行星齒輪三個(gè)機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)作為活動(dòng)零件和從動(dòng)齒輪，并使其他零部件固定或具有特定約束(即該零部件的速度為特定值)，則機(jī)構(gòu)中只有一個(gè)自由度，并且整個(gè)車(chē)輪將以特定傳動(dòng)比傳遞動(dòng)力。下面分別討論三種情況。30，1，固定環(huán)，太陽(yáng)輪是驅(qū)動(dòng)零件，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，太陽(yáng)輪是小齒輪，手動(dòng)行星齒輪與特定齒數(shù)沒(méi)有驅(qū)動(dòng)關(guān)系，因此定義行星托架的等效齒數(shù)等于太陽(yáng)輪和環(huán)齒數(shù)的總和。這樣，前輪驅(qū)動(dòng)行星齒輪旋轉(zhuǎn)仍屬于小齒輪驅(qū)動(dòng)的最大齒輪，它是減速運(yùn)動(dòng)，具有最大傳動(dòng)比。此時(shí)，n2=0，因此使用傳動(dòng)比，i13=n1/n3=1 a。31，2，前輪固定，行星架驅(qū)動(dòng)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，齒輪被動(dòng)。行星齒輪框架旋轉(zhuǎn)時(shí)，行星齒輪一定會(huì)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，但太陽(yáng)能齒輪會(huì)使行星齒輪b齒產(chǎn)生反作用力F1，行星齒輪會(huì)在F1的作用下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，齒輪齒會(huì)給齒輪齒a施加F2的推力，齒輪會(huì)在F2的作用下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。這里，主動(dòng)行星齒輪框架的旋轉(zhuǎn)方向與被動(dòng)齒輪相同。由于行星齒輪是齒數(shù)最大的齒輪，因此手動(dòng)齒輪以齒輪速度輸出，兩者之間的傳動(dòng)比小于1。此時(shí)，n1=0，因此傳動(dòng)比i23=n3/N2=a/(1 a)，32，3，行星齒輪固定，太陽(yáng)輪是活動(dòng)零件，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，環(huán)輪是手動(dòng)零件。行星齒輪固定時(shí)，機(jī)構(gòu)屬于雙軸驅(qū)動(dòng)，太陽(yáng)能車(chē)輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，行星齒輪a力F1，行星齒輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，齒輪F2逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，齒輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，結(jié)果與齒輪相反。在雙軸傳動(dòng)中，行星齒輪起到了變徑輪的作用，改變了手動(dòng)零件齒輪的旋轉(zhuǎn)方向。此時(shí)，n3=0，因此傳動(dòng)比i12=n1/N2=-a .33，4，驅(qū)動(dòng)行星齒輪機(jī)構(gòu)的兩個(gè)分量。行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪、行星齒輪和環(huán)形齒輪三個(gè)齒輪中的任意一個(gè)驅(qū)動(dòng)時(shí)，每個(gè)齒輪之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，整個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)為一個(gè)，這與直接驅(qū)動(dòng)相同。太陽(yáng)輪與圓環(huán)結(jié)合后，太陽(yáng)輪的齒和圓環(huán)的齒之間沒(méi)有任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)輪和圓環(huán)之間的行星輪相對(duì)不運(yùn)動(dòng)，因此太陽(yáng)輪、圓環(huán)、行星帶成為一個(gè)，傳動(dòng)比為1。34，5，沒(méi)有固定組件。行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)能、行星齒輪和環(huán)形齒輪三個(gè)零部件中的任何一個(gè)不固定，兩個(gè)機(jī)構(gòu)不驅(qū)動(dòng)，則每個(gè)零部件可以自由移動(dòng)，不受約束。驅(qū)動(dòng)部旋轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)部可能不會(huì)移動(dòng)，因此無(wú)需傳送動(dòng)力即可獲得空位。環(huán)形齒輪輸出是增長(zhǎng)或減速問(wèn)題。從原理圖中已經(jīng)可以看出，太陽(yáng)輪的齒數(shù)屬于齒輪驅(qū)動(dòng)大齒輪的驅(qū)動(dòng)關(guān)系，因此齒輪處于減速狀態(tài)，即兩者