高職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》齒輪傳動(dòng)、教案匯總(共21頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上*職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案 第 17 次課教學(xué)課型：理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 技能課 其它主要教學(xué)內(nèi)容第10 章 齒輪傳動(dòng)10.1 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型10.2 漸開線及漸開線齒廓10.3 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：漸開線的形成 節(jié)圓、節(jié)點(diǎn)的概念 難點(diǎn)：漸開線的形成 漸開線的性質(zhì)教學(xué)目的要求：（1）了解常用齒輪機(jī)構(gòu)的組成、特點(diǎn)及應(yīng)用（2）掌握漸開線的性質(zhì)及嚙合特性（3）了解漸開線圓柱齒輪基本參數(shù)的名稱（4）掌握漸開線幾何尺寸的計(jì)算教學(xué)方法和教學(xué)手段：多媒體講授討論、思考題、作業(yè)：1. 何謂齒輪的分度圓？何謂齒輪節(jié)圓？二者直徑是否一定相等或一定不相等？2. 漸

2、開線的性質(zhì)有哪些？試舉例說(shuō)明漸開線性質(zhì)的具體應(yīng)用。參考資料：多媒體材料，網(wǎng)絡(luò)資料講 稿 內(nèi) 容備注第10章 齒輪傳動(dòng)10.1 齒輪傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)10.1.1齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)齒輪傳動(dòng)用來(lái)傳遞任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，其圓周速度可達(dá)300m/s,傳遞功率可達(dá) kW,齒輪直徑可從1mm到150m以上，是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定不變；機(jī)械效率高；壽命長(zhǎng)，工作可靠性高；結(jié)構(gòu)緊湊，適用的圓周速度和功率范圍較廣等。 齒輪傳動(dòng)的其主要缺點(diǎn)是：要求較高的制造和安裝精度，成本較高；不適宜于遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng)；低精度齒輪在傳動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)10.1.2 齒輪傳動(dòng)

3、的類型 直齒（a） 轉(zhuǎn)向相反外嚙合圓柱齒輪 斜齒（b） 平行軸 人字齒（c） 轉(zhuǎn)向相同內(nèi)嚙合圓柱齒輪（d） 直齒（e） 回轉(zhuǎn) 回轉(zhuǎn) 相交軸錐齒輪 運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng) 斜齒（f） 螺旋齒輪（g）齒輪傳動(dòng) 空間交錯(cuò)軸 蝸輪蝸桿（h） 回轉(zhuǎn) 直線 齒輪齒條（i） 運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng) 其中最基本的型式是傳遞平行軸間運(yùn)動(dòng)的圓柱直齒輪機(jī)構(gòu)和圓柱斜齒輪機(jī)構(gòu)。 按齒輪齒廓曲線不同，又可分為漸開線齒輪、擺線齒輪和圓弧齒輪等，其中漸開線齒輪應(yīng)用最廣。齒輪機(jī)構(gòu)靠齒輪輪齒的齒廓相互推動(dòng)，在傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)時(shí)，如何保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定以減小慣性力，得到平穩(wěn)傳動(dòng)，其齒廓形狀是關(guān)鍵因素。漸開線齒廓能滿足瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，且制造方便，安裝要求低，

4、而應(yīng)用最普遍。10.2 漸開線及漸開線齒廓10.2.1 漸開線的形成 如圖4-1所示，一條直線（稱為發(fā)生線）沿著半徑為rb的圓周（稱為基圓）作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任意點(diǎn)K的軌跡稱為該圓的漸開線。10.2.2漸開線的性質(zhì)由漸開線的形成過(guò)程可知它具有以下特性：（1）相應(yīng)的發(fā)生線和基圓上滾過(guò)的長(zhǎng)度相等，即： （2）漸開線上任意一點(diǎn)的法線必切于基圓。（3）漸開線上各點(diǎn)壓力角不等，離圓心越遠(yuǎn)處的壓力角越大?；鶊A上壓力角為零。漸開線上任意點(diǎn)K處的壓力角是力的作用方向（法線方向）與運(yùn)動(dòng)速度方向（垂直向徑方向）的夾角aK（圖10-1），由幾何關(guān)系可推出 （10-1）式中rb基圓半徑，rKK點(diǎn)向徑（4）.漸開線的形

5、狀取決于基圓半徑的大小?；鶊A半徑越大，漸開線越趨平直（圖10-2）。（5）.基圓以內(nèi)無(wú)漸開線。 圖10-1 漸開線的形成及壓力角 10-2 漸開線形狀與基圓大小的關(guān)系10.2.3 漸開線齒廓的嚙合特性兩相互嚙合的齒廓E1和E2在K點(diǎn)接觸（如圖10-3），過(guò)K點(diǎn)作兩齒廓的公法線nn，它與連心線O1O2的交點(diǎn)C稱為節(jié)點(diǎn)。以O(shè)1、O2為圓心，以O(shè)1C（r1'）、O2C（r2'）為半徑所作的圓稱為節(jié)圓，因兩齒輪的節(jié)圓在C點(diǎn)處作相對(duì)純滾動(dòng)，由此可推得 （10-2） 一對(duì)傳動(dòng)齒輪的瞬時(shí)角速度與其連心線被齒廓接觸點(diǎn)的公法線所分割的兩線段長(zhǎng)度成反比，這個(gè)定律稱為齒廓嚙合基本定律。由此推論，欲使

6、兩齒輪瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定不變，過(guò)接觸點(diǎn)所作的公法線都必須與連心線交于一定點(diǎn)。10.2.3 漸開線齒廓的嚙合特性1. 漸開線齒廓能保證定傳動(dòng)比傳動(dòng)一對(duì)齒輪傳動(dòng)，其漸開線齒廓在任意點(diǎn)K接觸（圖10-3），可證明其瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定。過(guò)K點(diǎn)作兩齒廓的公法線nn，它與連心線O1O2交于C點(diǎn)。由漸開線特性推知齒廓上各點(diǎn)法線切于基圓，齒廓公法線必為兩基圓的內(nèi)公切線N1N2，N1N2與連心線O1O2交于定點(diǎn)C。2. 中心距的可分性由N1O1CN2O2C ，可推得 （10-3）漸開線齒輪制成后，基圓半徑是定值。漸開線齒輪嚙合時(shí)，即使兩輪中心距稍有改變，過(guò)接觸點(diǎn)齒廓公法線仍與兩輪連心線交于一定點(diǎn)，瞬時(shí)傳動(dòng)比保

7、持恒定，這種性質(zhì)稱為漸開線齒輪傳動(dòng)的可分離性，這為其加工和安裝帶來(lái)方便。 圖10-3 齒廓嚙合基本定律 圖10-4 漸開線齒廓嚙合3. 齒廓間的正壓力方向不變齒輪無(wú)論在哪點(diǎn)接觸，過(guò)接觸點(diǎn)做公法線，公法線總是兩圓的內(nèi)公切線n1n2。1分度圓、模數(shù)和壓力角（圖10-5）齒輪上作為齒輪尺寸基準(zhǔn)的圓稱為分度圓，分度圓以d表示。相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的分度圓弧長(zhǎng)稱為齒距，以p表示，p=d/z，z為齒數(shù)。齒距p與的比值p/稱為模數(shù)，以m表示。模數(shù)是齒輪的基本參數(shù)，有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，見表4-1。由此可知： 齒距 p = m （4-4） 分度圓直徑 d = m z （4-5）漸開線齒廓上與分度圓交點(diǎn)處的壓力角a稱為分度

8、圓壓力角，簡(jiǎn)稱壓力角，國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)壓力角a =20°。由式（13-1）和（13-5）可推出基圓直徑 db=dcosa =mzcosa （4-6） 上式說(shuō)明漸開線齒廓形狀決定于模數(shù)、齒數(shù)和壓力角三個(gè)基本參數(shù)。圖10-5 齒輪各部分名稱表10-1 漸開線圓柱齒輪模數(shù)（摘自GB1357-87）第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 12 16 20第二系列 1.75 2.25 2.75 （3.25） 3.5 （3.75） 4.5 5.5 （6.5） 7 9 （11） 14 18 注：優(yōu)先采用第一系列，括號(hào)內(nèi)的模數(shù)盡可能不用。2齒距、齒厚和槽寬齒距p分為齒厚s和槽寬e

9、兩部分（圖10-5），即 s + e = p =m （10-7）標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒厚和槽寬相等，既 s = e =m/2 （10-8）齒距、齒厚和槽寬都是分度圓上的尺寸。3齒頂高、頂隙和齒根高由分度圓到齒頂?shù)膹较蚋叨确Q為齒頂高，用ha表示 ha = ha*m （10-9）兩齒輪裝配后，兩嚙合齒沿徑向留下的空隙距離稱為頂隙，以c表示 c = c*m （10-10）由分度圓到齒根圓的徑向高度稱為齒根高，用hf表示hf = ha + c =（ha*+c*）m （10-11）式中ha*、c*分別稱為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)齒制規(guī)定：正常齒制ha*=1、c*=0.25，短齒制ha*=0.8、c*=0.3。由

10、齒頂圓到齒根圓的徑向高度稱為全齒高，用h表示 h = ha + hf =（2ha*+c*）m （10-12）齒頂高、齒根高、全齒高及頂隙都是齒輪的徑向尺寸。當(dāng)齒輪的直徑為無(wú)窮大時(shí)即得到齒條（圖10-6），各圓演變?yōu)橄嗷テ叫械闹本€，漸開線齒廓演變?yōu)橹本€，同側(cè)齒廓相互平行。因此齒條的特點(diǎn)是：所有平行直線上的齒距p、壓力角a相同，都是標(biāo)準(zhǔn)值。齒條的齒形角等于壓力角。齒條各平行線上的齒厚、槽寬一般都不相等，標(biāo)準(zhǔn)齒條分度線上齒厚和槽寬相等，該分度線又稱為中線。圖10-6 齒條10.3.2 漸開線齒輪的基本參數(shù)決定漸開線齒輪尺寸的基本參數(shù)是齒數(shù)z，模數(shù)m，壓力角a，齒頂高系數(shù)ha*和頂隙系數(shù)C*。1. 模

11、數(shù)m2. 分度圓壓力角我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定分度圓上的壓力角稱為標(biāo)準(zhǔn)壓力角，其標(biāo)準(zhǔn)值為=20°3. 齒頂高系數(shù)和頂隙系數(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標(biāo)準(zhǔn)齒輪是指模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)值，且分度圓上的齒厚等于齒槽寬的齒輪。 10.3.3 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸表10-2所列為漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸計(jì)算的常用公式名稱符號(hào)計(jì)算公式齒距p p = m齒厚s s = m/2 槽寬e e =m/2齒頂高h(yuǎn)a ha = ha*m齒根高h(yuǎn)f hf = ha + c =（ha*+c*）m全齒高h(yuǎn) h = ha

12、 + hf =（2ha*+c*）m分度圓直徑d d = m z 齒頂圓直徑da da = d + 2ha = m（z + 2ha*）齒根圓直徑df df = d ­ 2hf = m（z ­ 2ha* ­ 2c*）基圓直徑db db = dcosa= mzcosa中心距a a = m（z1+z2）/ 2*職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案 第 18 次課教學(xué)課型：理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 技能課 其它主要教學(xué)內(nèi)容：第10章 齒輪傳動(dòng) 10.4 漸開線正確嚙合條件10.5 漸開線輪齒的加工重點(diǎn)、難點(diǎn)：（1） 正確嚙合的條件（2） 連續(xù)傳動(dòng)的條件教學(xué)目的要求：（1） 掌握正確嚙合條

13、件（2） 理解標(biāo)準(zhǔn)安裝（3） 掌握連續(xù)傳動(dòng)條件（4） 輪齒加工的基本方法教學(xué)方法和教學(xué)手段：多媒體講授觀看教學(xué)錄像討論、思考題、作業(yè)：參考資料：多媒體材料，網(wǎng)絡(luò)資料講 稿 內(nèi) 容備注第10 齒輪傳動(dòng)10.4 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合條件一對(duì)漸開線齒輪傳動(dòng)時(shí)，齒面上各點(diǎn)依次嚙合，嚙合點(diǎn)都落在兩齒輪基圓的內(nèi)公切線N1N2上（圖10-8）。因?yàn)橐粚?duì)漸開線接觸點(diǎn)的公法線是兩基圓的內(nèi)公切線，在一定中心距下兩基圓此側(cè)的內(nèi)公切線N1N2是唯一的。N1N2稱為嚙合線，也是輪齒間的傳力方向線。節(jié)圓壓力角稱為嚙合角。由幾何關(guān)系可知齒輪的嚙合中心距為兩節(jié)圓半徑之和。 漸開線齒廓在節(jié)點(diǎn)外各點(diǎn)嚙合時(shí)，兩輪兩接觸點(diǎn)的

14、線速度不同，齒廓接觸點(diǎn)公切線方向分速度不等，齒廓間有相對(duì)滑動(dòng)，這將引起傳動(dòng)中摩擦損失和齒廓的磨損。10.4.1 正確嚙合條件為保證齒輪傳動(dòng)時(shí)各齒對(duì)之間能平穩(wěn)傳遞運(yùn)動(dòng)，在齒對(duì)交替過(guò)程中不發(fā)生沖擊，必須符合正確嚙合條件。 圖13-13表示了一對(duì)漸開線齒輪的嚙合情況。各對(duì)輪齒的嚙合點(diǎn)都落在兩基圓的內(nèi)公切線上，設(shè)相鄰兩對(duì)齒分別在K和K點(diǎn)接觸。若要保持正確嚙合關(guān)系，使兩對(duì)齒傳動(dòng)時(shí)既不發(fā)生分離又不出現(xiàn)干涉，在嚙合線上必須保證同側(cè)齒廓法向距離相等。結(jié)合漸開線的特性可推出一對(duì)漸開線齒輪的正確嚙合條件是兩齒輪模數(shù)和壓力角分別相等，即m1 = m2 a1 =a2 （10-13）10.4.2 正確安裝條件正確安裝的

15、漸開線齒輪，理論上應(yīng)為無(wú)齒側(cè)間隙嚙合，即一輪節(jié)圓上的齒槽寬與另一輪節(jié)圓齒厚相等。標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝時(shí)，齒輪的分度圓與節(jié)圓重合，嚙合角a'=a=20°。中心距 （10-14）由于漸開線齒廓具有可分離性，兩輪中心距略大于正確安裝中心距時(shí)仍能保持瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，但齒側(cè)出現(xiàn)間隙，反轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)有沖擊。 當(dāng)兩輪的安裝中心距a'與標(biāo)準(zhǔn)中心距a不一致時(shí)，兩輪的分度圓不再相切，這時(shí)節(jié)圓與分度圓不重合，根據(jù)漸開線參數(shù)方程可得實(shí)際中心距a'與標(biāo)準(zhǔn)中心距a的關(guān)系a'cosa'=acosa （10-15）圖10-8 漸開線齒輪的嚙合10.4.3 連續(xù)傳動(dòng)條件 圖10-9 漸開

16、線齒輪正確嚙合 圖10-10 漸開線齒輪嚙合的重合度一對(duì)漸開線齒輪若連續(xù)不間斷地傳動(dòng)，要求前一對(duì)齒終止嚙合前，后續(xù)的一對(duì)齒必須進(jìn)入嚙合。一對(duì)齒輪傳動(dòng)如圖10-9。進(jìn)入嚙合時(shí)，主動(dòng)輪1的齒根推動(dòng)從動(dòng)輪的齒頂，起始點(diǎn)是從動(dòng)輪2齒頂圓與理論嚙合線N1N2的交點(diǎn)B2，而這對(duì)輪齒退出嚙合時(shí)的終止點(diǎn)是主動(dòng)輪1齒頂圓與N1N2的交點(diǎn)B1，B1B2為嚙合點(diǎn)的實(shí)際軌跡，稱為實(shí)際嚙合線。要保證連續(xù)傳動(dòng)，必須在前一對(duì)齒轉(zhuǎn)到Bl前的K點(diǎn)（至少是B1點(diǎn)）嚙合時(shí)，后一對(duì)齒已達(dá)B2點(diǎn)進(jìn)入嚙合，即B1B2B2K。由漸開線特性知，線段B2K等于漸開線基圓齒距pb，由此可得連續(xù)傳動(dòng)條件 B1B2pb定義重合度 = B1B2 /p

17、b > 1 （10-16）由于制造安裝的誤差，為保證齒輪連續(xù)傳動(dòng)，重合度必須大于1。大，表明同時(shí)參加嚙合的齒對(duì)數(shù)多，傳動(dòng)平穩(wěn)；且每對(duì)齒所受平均載荷小，從而能提高齒輪的承載能力。10.5 漸開線直齒圓柱齒輪的輪齒加工方法齒輪的齒廓加工方法有鑄造、熱軋、沖壓、粉末冶金和切削加工等。最常用的是切削加工法，根據(jù)切齒原理的不同，可分為成形法和范成法兩種。1.成形法 用漸開線齒槽形狀的成形刀具直接切出齒形的方法稱為成形法。單件小批量生產(chǎn)中，加工精度要求不高的齒輪，常在萬(wàn)能銑床上用成形銑刀加工。成形銑刀分盤形銑刀和指形銑刀兩種，如圖10-11。這兩種刀具的軸向剖面均做成漸開線齒輪齒槽的形狀。加工時(shí)齒輪

18、毛坯固定在銑床上，每切完一個(gè)齒槽，工件退出，分度頭使齒坯轉(zhuǎn)過(guò)360°/z（z為齒數(shù)）再進(jìn)刀，依次切出各齒槽。 a）盤形銑刀 b）指形銑刀圖10-11 成形法銑齒 漸開線輪齒的形狀是由模數(shù)、齒數(shù)、壓力角三個(gè)參數(shù)決定的。為減少標(biāo)準(zhǔn)刀具種類，相對(duì)每一種模數(shù)、壓力角，設(shè)計(jì)8把或15把成形銑刀，在允許的齒形誤差范圍內(nèi)，用同一把銑刀銑某個(gè)齒數(shù)相近的齒輪。 成形法銑齒不需要專用機(jī)床，但齒形誤差及分齒誤差都較大，一般只能加工9級(jí)以下精度的齒輪。2.范成法（展成法）利用一對(duì)齒輪（或齒輪齒條）嚙合時(shí)其共軛齒廓互為包絡(luò)線原理切齒的方法稱為范成法。目前生產(chǎn)中大量應(yīng)用的插齒、滾齒、剃齒、磨齒等都采用范成法原理

19、。 （1）插齒 插齒是利用一對(duì)齒輪嚙合的原理進(jìn)行范成加工的方法（圖10-12）。插齒刀實(shí)質(zhì)上是一個(gè)淬硬的齒輪，但齒部開出前、后角，具有刀刃，其模數(shù)和壓力角與被加工齒輪相同。插齒時(shí)，插齒刀沿齒坯軸線作上下往復(fù)切削運(yùn)動(dòng)，同時(shí)強(qiáng)制性地使插齒刀的轉(zhuǎn)速n刀具與齒坯的轉(zhuǎn)速n工件保持一對(duì)漸開線齒輪嚙合的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，即 式中z刀具插齒刀齒數(shù)；z工件被切齒輪齒數(shù)。在這樣對(duì)滾的過(guò)程中，就能加工出與插齒刀相同模數(shù)、壓力角和具有定給齒數(shù)的漸開線齒輪。圖10-12 插齒加工圖10-13 齒輪齒條嚙合 （2）滾齒 滾齒是利用齒輪齒條嚙合的原理進(jìn)行范成加工的方法。齒條的齒廓是直線，可認(rèn)為是基圓無(wú)限大的漸開線齒廓的一部分。如圖

20、10-13所示齒條與齒輪嚙合傳動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)關(guān)系是齒條的移動(dòng)速度與齒輪分度圓的線速度相等。模數(shù)、壓力角相等的漸開線齒輪與齒條嚙合時(shí)，齒條齒廓上各點(diǎn)在嚙合線nn上與齒輪齒廓上各點(diǎn)依次嚙合，齒條牙形側(cè)邊在嚙合過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡正好包絡(luò)出齒輪的漸開線齒形。由此可知，如將齒條做成刀具，讓它有上下往復(fù)的切削運(yùn)動(dòng)，并強(qiáng)制齒條刀具的移速度與齒輪分度圓線速度相等，即保持對(duì)滾運(yùn)動(dòng)，齒條刀具就能切出齒輪的漸開線齒形。實(shí)際加工時(shí)，往往利用有切削刃的螺旋狀滾刀代替齒條刀。滾刀的軸向剖面形同齒條（圖10-14），當(dāng)其回轉(zhuǎn)時(shí)，軸向相當(dāng)于有一無(wú)窮長(zhǎng)的齒條向前移動(dòng)。滾刀每轉(zhuǎn)一圈，齒條移動(dòng)z刀具個(gè)齒（z刀具為滾刀頭數(shù)），此時(shí)齒坯如被

21、強(qiáng)迫轉(zhuǎn)過(guò)相應(yīng)的z刀具個(gè)齒。控制對(duì)滾關(guān)系，滾刀印在齒坯上包絡(luò)切出漸開線齒形。滾刀除旋轉(zhuǎn)外，還沿輪坯的軸向緩慢移動(dòng)以切出全齒寬。滾刀的轉(zhuǎn)速n刀具與工件轉(zhuǎn)速n工件之間的關(guān)系應(yīng)為： 滾齒連續(xù)加工，生產(chǎn)率高，可加工直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪。圖10-14 滾齒加工范成法利用一對(duì)齒輪（或齒輪齒條）嚙合的原理加工，一把刀具可加工同模數(shù)、同壓力角的各種齒數(shù)的齒輪，而齒輪的齒數(shù)是靠齒輪機(jī)床中的傳動(dòng)鏈嚴(yán)格保證刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系來(lái)控制。滾齒和插齒可加工7-8級(jí)精度的齒輪，是目前齒形加工的主要方法。10.5.2 切根的成因與最小齒數(shù) 1根切產(chǎn)生的原因用范成法加工齒輪時(shí)，若齒輪齒數(shù)過(guò)少，刀具將與漸開線齒廓發(fā)生干

22、涉，把輪齒根部漸開線切去圖10-15 根切現(xiàn)象與切齒干涉的參數(shù)關(guān)系一部分，產(chǎn)生“根切”現(xiàn)象（圖10-15）。研究表明，在展成加工時(shí)，刀具的齒頂線超過(guò)了嚙合線與被切齒輪基圓的切點(diǎn)N1是產(chǎn)生根切現(xiàn)象的根本原因（圖10-15）2最少齒數(shù)zmin 從上面討論的根切的原因可知，要避免根切，就必須使刀具的頂線不超過(guò)N1點(diǎn)。如圖10-15b所示，當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)齒條刀具切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，刀具的分度線應(yīng)與被切齒輪的分度圓相切。為避免根切，應(yīng)滿足：NlCha*m ，由幾何關(guān)系不難推得 （10-17）式中 zmin不發(fā)生根切的最少齒數(shù)，當(dāng)a20°、ha*1時(shí)，zmin17；當(dāng)a20°、 ha*0.8時(shí)，

23、zmin144.5.3 避免切根的措施 當(dāng)被加工齒輪齒數(shù)小于zmin時(shí)，為避免根切，可以采用將刀具移離齒坯，使刀具頂線低于極限嚙合點(diǎn)Nl的辦法來(lái)切齒。這種采用改變刀具與齒坯位置的切齒方法稱作變位。刀具中線（或分度線）相對(duì)齒坯移動(dòng)的距離稱為變位量（或移距）X，常用xm表示，x稱為變位系數(shù)。刀具移離齒坯稱正變位，x0；刀具移近齒坯稱負(fù)變位，x0。變位切制所得的齒輪稱為變位齒輪。 與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比，正變位齒輪分度圓齒厚和齒根圓齒厚增大，輪齒強(qiáng)度增大，負(fù)變位齒輪齒厚的變化恰好相反，輪齒強(qiáng)度削弱。 變位系數(shù)選擇與齒數(shù)有關(guān)，對(duì)于的ha*=1的齒輪，最小變位系數(shù)可用下式計(jì)算 （10-18） 按照一對(duì)齒輪的變位

24、系數(shù)之和x = x1 + x2的取值情況不同，可將變位齒輪傳動(dòng)分為三種基本類型。1零傳動(dòng) 若一對(duì)齒輪的變位系數(shù)之和為零（x1 + x20），則稱為零傳動(dòng)。零傳動(dòng)又可分為兩種情況。一種是兩齒輪的變位系數(shù)都等于零（x1 = x20）。這種齒輪傳動(dòng)就是標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)。為了避免根切，兩輪齒數(shù)均需大于zmin。另一種是兩輪的變系數(shù)絕對(duì)值相等，即x1 = -x2。這種齒輪傳動(dòng)稱為高度變位齒輪傳動(dòng)。采用高度變位必須滿足齒數(shù)和條件：z1 + z22zmin。2正傳動(dòng) 若一對(duì)齒輪的變位系數(shù)之和大于零（x1 + x20），則這種傳動(dòng)稱為正傳動(dòng)。因?yàn)檎齻鲃?dòng)時(shí)實(shí)際中心距a'a，因而嚙合角a'a，因此也稱

25、為正角度變位。正角度變位有利于提高齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度，但使重合度略有減少。3 負(fù)傳動(dòng) 若一對(duì)齒輪的變位系數(shù)之和小于零（x1 + x20），則這種傳動(dòng)稱為負(fù)傳動(dòng)。負(fù)傳動(dòng)時(shí)實(shí)際中心距a'a，因而嚙合角a'a，因此也稱為負(fù)角度變位。負(fù)角度變位使齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度削弱，只用于安裝中心距要求小于標(biāo)準(zhǔn)中心距的場(chǎng)合。為了避免根切，其齒數(shù)和條件為：z1 + z22zmin。*職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案 第 19 次課教學(xué)課型：理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 技能課 其它主要教學(xué)內(nèi)容第10章 齒輪機(jī)構(gòu)10.6 齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則10.7 齒輪結(jié)構(gòu)重點(diǎn)、難點(diǎn)齒輪傳動(dòng)的主要失效形式教學(xué)目的要求：1. 齒輪傳動(dòng)

26、的失效形式2. 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則3. 齒輪的基本機(jī)構(gòu)教學(xué)方法和教學(xué)手段：多媒體講授討論、思考題、作業(yè)：1. 齒輪的失效形式有哪些？采用什么措施可以減緩失效發(fā)生？2. 齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是如何確定的？參考資料：多媒體材料，網(wǎng)絡(luò)資料講 稿 內(nèi) 容備注第10章 齒輪傳動(dòng)10.6 齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則10.6.1 齒輪傳動(dòng)的失效形式 齒輪傳動(dòng)的失效一般指輪齒的失效。常見的失效形式有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損、齒面膠合以及塑性變形等幾種形式。 輪齒失效形式與傳動(dòng)工作情況相關(guān)。 按工作情況：齒輪傳動(dòng)可分為開式傳動(dòng)和閉式傳動(dòng)兩種。開式傳動(dòng)是指?jìng)鲃?dòng)裸露或只有簡(jiǎn)單的遮蓋，工作時(shí)環(huán)境中粉塵、雜物易侵入嚙

27、合齒間，潤(rùn)滑條件較差的情況。閉式傳動(dòng)是指被封閉在箱體內(nèi)，且潤(rùn)滑良好(常用浸油潤(rùn)滑)的齒輪傳動(dòng)。開式傳動(dòng)失效以磨損及磨損后的折齒為主，閉式傳動(dòng)失效則以疲勞點(diǎn)蝕或膠合為主。輪齒失效還與受載、工作轉(zhuǎn)速和齒面硬度有關(guān)。硬齒面(硬度350HBS)、重載時(shí)易發(fā)生輪齒折斷，高速、中小載荷時(shí)易發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕；軟齒面(硬度350HBS)、重載、高速時(shí)易發(fā)生膠合，低速時(shí)則產(chǎn)生塑性變形。常見的輪齒失效形式及產(chǎn)生的原因和預(yù)防方法見表13-4。10.6.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒的失效形式很多，它們不大可能同時(shí)發(fā)生，卻又相互聯(lián)系，相互影響。例如輪齒表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕后，實(shí)際接觸面積減少將導(dǎo)致磨損的加劇，而過(guò)大的磨損又會(huì)導(dǎo)致輪齒的

28、折斷。可是在一定條件下，必有一種為主要失效形式。 在進(jìn)行齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)分析具體的工作條件，判斷可能發(fā)生的主要失效形式，以確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 對(duì)于軟齒面的閉式齒輪傳動(dòng)，由于齒面抗點(diǎn)蝕能力差，潤(rùn)滑條件良好，齒面點(diǎn)蝕將是主要的失效形式。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再作齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 對(duì)于硬齒面的閉式齒輪傳動(dòng)，齒面抗點(diǎn)蝕能力強(qiáng)，但易發(fā)生齒根折斷，齒根疲勞折斷將是主要失效形式。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，通常按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再作齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。 當(dāng)一對(duì)齒輪均為鑄鐵制造時(shí)，一般只需作輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。 對(duì)于汽車、拖拉機(jī)的齒輪傳動(dòng)，過(guò)載或沖擊引起的輪齒折斷是其主要失

29、效形式，宜先作輪齒過(guò)載折斷設(shè)計(jì)計(jì)算，再作齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。對(duì)于開式傳動(dòng)，其主要失效形式將是齒面磨損。但由于磨損的機(jī)理比較復(fù)雜，到目前為止尚無(wú)成熟的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，通常只能按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再考慮磨損，將所求得的模數(shù)增大1020。表10-3 常見輪齒失效形式及產(chǎn)生原因和防止措施失效形式后果工作環(huán)境產(chǎn)生失效的原因防止失效的措施 輪齒折斷輪齒折斷后無(wú)法工作開式、閉式傳動(dòng)中均可能發(fā)生在載荷反復(fù)作用下，齒根彎曲應(yīng)力超過(guò)允許限度時(shí)發(fā)生疲勞折斷；用脆性材料制成的齒輪，因短時(shí)過(guò)載、沖擊發(fā)生突然折斷限制齒根危險(xiǎn)截面上的彎曲應(yīng)力；選用合適的齒輪參數(shù)和幾何尺寸；降低齒根處的應(yīng)力集中；強(qiáng)化處理和良好的熱處理工

30、藝 齒面點(diǎn)蝕齒廓失去準(zhǔn)確形狀，傳動(dòng)不平穩(wěn)，噪聲、沖擊增大或無(wú)法工作閉式傳動(dòng)在載荷反復(fù)作用下，輪齒表面接觸應(yīng)力超過(guò)允許限度時(shí)，發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕限制齒面的接觸應(yīng)力；提高齒面硬度、降低齒面的表面粗糙度值；采用粘度高的潤(rùn)滑油及適宜的添加劑 齒面磨損主要發(fā)生在開式傳動(dòng)中，潤(rùn)滑油不潔的閉式傳動(dòng)中也可能發(fā)生灰塵、金屬屑等雜物進(jìn)入嚙合區(qū)注意潤(rùn)滑油的清潔；提高潤(rùn)滑油粘度，加入適宜的添加劑；選用合適的齒輪參數(shù)及幾何尺寸、材質(zhì)、精度和表面粗糙度；開式傳動(dòng)選用適當(dāng)防護(hù)裝置 齒面膠合高速、重載或潤(rùn)滑不良的低速、重載傳動(dòng)中齒面局部溫升過(guò)高，潤(rùn)滑失效；潤(rùn)滑不良進(jìn)行抗膠合能力計(jì)算，限制齒面溫度；保證良好潤(rùn)滑，采用適宜的添加劑；降低齒面的表面粗糙度值10.7 齒輪的結(jié)