第3章 齒輪傳動(dòng)

1、第第 三三 章章 齒齒 輪輪 傳動(dòng)傳動(dòng)3-1 概述概述 23-2 漸開(kāi)線及漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪漸開(kāi)線及漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪73-3 漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)及齒廓嚙合特性漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)及齒廓嚙合特性133-4 漸開(kāi)線齒輪正確嚙合和連續(xù)傳動(dòng)條件漸開(kāi)線齒輪正確嚙合和連續(xù)傳動(dòng)條件173-5 漸開(kāi)線齒輪輪齒的切削加工漸開(kāi)線齒輪輪齒的切削加工193-6 輪齒的失效形式和齒輪材料輪齒的失效形式和齒輪材料25一、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)一、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)1. 工作可靠壽命長(zhǎng)工作可靠壽命長(zhǎng) ， 3. 速比恒定速比恒定效率高，效率高，4. 齒廓加工專機(jī)床。齒廓加工專機(jī)床。 2. 結(jié)構(gòu)緊湊應(yīng)用廣。結(jié)構(gòu)緊湊應(yīng)用廣。5. 高速應(yīng)用需高速應(yīng)用

2、需精精密，密，6. 精度精度低了低了噪聲噪聲長(zhǎng)。長(zhǎng)。3-1 概述概述一、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)一、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)1.按兩齒輪軸線的相對(duì)位置分按兩齒輪軸線的相對(duì)位置分3.按工作條件分4. 按齒面硬度按齒面硬度（鋼制齒輪）分鋼制齒輪）分軟齒面軟齒面齒輪傳動(dòng)：齒輪傳動(dòng)：3-1 概述概述二、齒輪傳動(dòng)的類型二、齒輪傳動(dòng)的類型1）平行軸齒輪傳動(dòng)平行軸齒輪傳動(dòng)2）相交軸齒輪傳動(dòng)相交軸齒輪傳動(dòng)3）交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)2.按齒向分按齒向分 直齒、斜齒、人字齒、曲齒直齒、斜齒、人字齒、曲齒閉式齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)硬齒面硬齒面齒輪傳動(dòng)：齒輪傳動(dòng)：HBS350HBS350三、齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)三、齒輪

3、傳動(dòng)的精度等級(jí)等級(jí)：等級(jí)：112常用：常用：69 平行軸齒輪傳動(dòng)平行軸齒輪傳動(dòng)（直齒圓柱齒輪傳動(dòng)）（直齒圓柱齒輪傳動(dòng)）外外 嚙嚙 合合內(nèi)內(nèi) 嚙嚙 合合齒輪齒條嚙合齒輪齒條嚙合齒輪的類型齒輪的類型 平行軸齒輪傳動(dòng)平行軸齒輪傳動(dòng)（斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)）（斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)） 平行軸齒輪傳動(dòng)平行軸齒輪傳動(dòng)（人字齒輪傳動(dòng)）（人字齒輪傳動(dòng)）相交軸齒輪傳動(dòng)相交軸齒輪傳動(dòng)（錐齒輪傳動(dòng)）（錐齒輪傳動(dòng)） 交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)（圓柱螺旋齒輪傳動(dòng)）（圓柱螺旋齒輪傳動(dòng)）（蝸輪蝸桿傳動(dòng)）（蝸輪蝸桿傳動(dòng)）一、漸開(kāi)線的形成和性質(zhì)一、漸開(kāi)線的形成和性質(zhì) 當(dāng)直線當(dāng)直線BK 沿半徑為沿半徑為rb的圓的圓作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任一點(diǎn)

4、作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任一點(diǎn)K 的軌跡就是該圓的的軌跡就是該圓的漸開(kāi)線漸開(kāi)線。這個(gè)圓稱為漸開(kāi)線的這個(gè)圓稱為漸開(kāi)線的基圓基圓。rb 基圓半徑基圓半徑BK漸開(kāi)線的發(fā)生漸開(kāi)線的發(fā)生線線3-2 漸開(kāi)線及漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪漸開(kāi)線及漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪1. 漸開(kāi)線的形成漸開(kāi)線的形成1）2）一、漸開(kāi)線的形成和性質(zhì)一、漸開(kāi)線的形成和性質(zhì)3-2 漸開(kāi)線及漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪漸開(kāi)線及漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪1. 漸開(kāi)線的形成漸開(kāi)線的形成2. 漸開(kāi)線的性質(zhì)漸開(kāi)線的性質(zhì)NK線段弧長(zhǎng)相等性質(zhì)線段弧長(zhǎng)相等性質(zhì)法線切線歸一性質(zhì)法線切線歸一性質(zhì)3）0,K NK 曲率變化規(guī)律性質(zhì)曲率變化規(guī)律性質(zhì)直線直線NK ，漸開(kāi)線漸開(kāi)線K點(diǎn)之點(diǎn)之法線法線

5、曲率曲率NAN直線直線NK ，基圓基圓N點(diǎn)之點(diǎn)之切線切線， NKNN1N2N3B K6）基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。）基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。有界性質(zhì)有界性質(zhì)5）br ，漸開(kāi)線漸開(kāi)線 平直平直。 受基圓大小影響性質(zhì)受基圓大小影響性質(zhì)bKKcos,rrKr K4）壓力角變化規(guī)律性質(zhì)壓力角變化規(guī)律性質(zhì)br ，漸開(kāi)線漸開(kāi)線 直線直線 。 二、二、齒輪各部分名稱及漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的尺寸齒輪各部分名稱及漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的尺寸b齒槽齒槽齒寬齒寬 bd ad f齒頂圓齒頂圓 da齒根圓齒根圓 df齒槽寬齒槽寬 ek齒厚齒厚 skd ks ke k齒距齒距pkpkKKKesp zpdKK zpdKK 分度圓分度圓d模

6、數(shù)模數(shù)m壓力角壓力角 d= 20。dzmpmcoscosbddmz=分度圓的定義分度圓的定義具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓。具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓。bKKcos,rr由zpdKK 齒頂高齒頂高h(yuǎn)a齒根高齒根高h(yuǎn)f齒高齒高h(yuǎn) = ha + hfhahf標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒輪具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)壓力角、標(biāo)準(zhǔn)齒頂高系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)頂具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)壓力角、標(biāo)準(zhǔn)齒頂高系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)頂隙系數(shù)，且分度圓上齒厚等于齒槽寬的齒輪。隙系數(shù)，且分度圓上齒厚等于齒槽寬的齒輪。=hf= 3-3 漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)及齒廓嚙合特性漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)及齒廓嚙合特性一、嚙合線、嚙合角、節(jié)點(diǎn)和節(jié)圓一、嚙合線、嚙合角、節(jié)點(diǎn)和節(jié)圓嚙合點(diǎn)嚙合點(diǎn)K嚙合線

7、嚙合線N1N2同時(shí)，同時(shí)，N1N2是漸開(kāi)線是漸開(kāi)線E1E2兩基兩基圓之切線圓之切線內(nèi)公切線。內(nèi)公切線。 （漸開(kāi)線性質(zhì)（漸開(kāi)線性質(zhì)2）連心線連心線O1O2節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)C 連心線與嚙合線之連心線與嚙合線之 交點(diǎn)。交點(diǎn)。節(jié)圓節(jié)圓 ， 直徑直徑 、1d2d嚙合角嚙合角一、節(jié)點(diǎn)、節(jié)圓、嚙合線和嚙合角一、節(jié)點(diǎn)、節(jié)圓、嚙合線和嚙合角二、漸開(kāi)線齒廓嚙合特性二、漸開(kāi)線齒廓嚙合特性1、瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定性、瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定性KOvK111 KOvK222 兩齒廓不分離的條件：兩齒廓不分離的條件：nKnKnKvvv 21111111coscosKKKnKKOvv 222222coscosKKKnKKOvv 11222112c

8、oscosKKKOKOi K1 K23-3 漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)及齒廓嚙合特性漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)及齒廓嚙合特性1111cosNOKOK 故故2222cosNOKOK 又又11O N C22O N C齒廓嚙合定律：齒廓嚙合定律： 相互嚙合的一對(duì)齒廓，在任一瞬相互嚙合的一對(duì)齒廓，在任一瞬時(shí)的傳動(dòng)比與連心線被過(guò)齒廓嚙合時(shí)的傳動(dòng)比與連心線被過(guò)齒廓嚙合點(diǎn)公法線所分成的兩線段長(zhǎng)度成反點(diǎn)公法線所分成的兩線段長(zhǎng)度成反比。比。 K1 K1 K2 K2在在O1N1K和和O2N2K中中N1O1K=K1 N2O2K =K211222112coscosKKKOKOi 顯然，顯然，C為定點(diǎn)為定點(diǎn)，漸開(kāi)線齒，漸開(kāi)線齒廓嚙合的瞬時(shí)傳動(dòng)

9、比恒定。廓嚙合的瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定。2、中心距可分性、中心距可分性3、齒廓間的相對(duì)滑動(dòng)、齒廓間的相對(duì)滑動(dòng) 一對(duì)漸開(kāi)線齒輪制成后，其基一對(duì)漸開(kāi)線齒輪制成后，其基圓直徑不再改變。因此，當(dāng)實(shí)際圓直徑不再改變。因此，當(dāng)實(shí)際中心距產(chǎn)生誤差時(shí)，其傳動(dòng)比仍中心距產(chǎn)生誤差時(shí)，其傳動(dòng)比仍能保持不變。這就是漸開(kāi)線齒輪能保持不變。這就是漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)的中心距可分性。傳動(dòng)的中心距可分性。對(duì)于漸開(kāi)線齒廓對(duì)于漸開(kāi)線齒廓即即21bbpp M1M2L1L2其中其中111zdpbb =111coszd =11cosm222cosbpm2211coscos mm 漸開(kāi)線齒輪正漸開(kāi)線齒輪正確嚙合的條件確嚙合的條件線段弧長(zhǎng)線段弧長(zhǎng)相等性

10、質(zhì)相等性質(zhì)3-4 3-4 漸開(kāi)線齒輪正確嚙合和連續(xù)傳動(dòng)的條件漸開(kāi)線齒輪正確嚙合和連續(xù)傳動(dòng)的條件一、漸開(kāi)線齒輪正確嚙合的條件一、漸開(kāi)線齒輪正確嚙合的條件12nnpp法節(jié)法節(jié)基節(jié)基節(jié)3-4 3-4 漸開(kāi)線齒輪正確嚙合和連續(xù)傳動(dòng)的條件漸開(kāi)線齒輪正確嚙合和連續(xù)傳動(dòng)的條件圖圖 6-15二、漸開(kāi)線齒輪連續(xù)傳動(dòng)條件二、漸開(kāi)線齒輪連續(xù)傳動(dòng)條件= coscos12dd=12mzmz21 i12bbdd=12dd=12zz標(biāo)準(zhǔn)中心距標(biāo)準(zhǔn)中心距 設(shè)一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝的實(shí)際設(shè)一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝的實(shí)際中心距為中心距為a，則當(dāng)則當(dāng)a=a時(shí)稱其時(shí)稱其為標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝。為標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝。)(2121dda =)(2121dd

11、 )(221zzm =1.理論嚙合線和實(shí)際嚙合線理論嚙合線和實(shí)際嚙合線2.連續(xù)傳動(dòng)的條件連續(xù)傳動(dòng)的條件重合度重合度實(shí)際嚙合線實(shí)際嚙合線理論嚙合線理論嚙合線121()2add標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝？！？！12N N21B B一、齒廓切制的基本原理一、齒廓切制的基本原理1 1、仿形法、仿形法優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 不需專用設(shè)備；不需專用設(shè)備；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 刀具數(shù)量多，齒廓形狀近似。刀具數(shù)量多，齒廓形狀近似。3-5 3-5 漸開(kāi)線齒輪輪齒的切削加工漸開(kāi)線齒輪輪齒的切削加工2 2、展成法、展成法齒輪插刀加工齒輪插刀加工齒條插刀加工齒條插刀加工進(jìn)給進(jìn)給切削切削讓刀讓刀v范成范成Vrrmz/2mz/2齒輪

12、滾刀滾齒齒輪滾刀滾齒二、切齒干涉和標(biāo)準(zhǔn)齒輪的最少齒數(shù)二、切齒干涉和標(biāo)準(zhǔn)齒輪的最少齒數(shù)分度圓分度圓基圓基圓O1PN1rbr142 B13B2正常齒標(biāo)準(zhǔn)正常齒標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒直齒圓柱齒輪，不發(fā)生輪，不發(fā)生切齒干涉的切齒干涉的最少齒數(shù)為最少齒數(shù)為17。三、變位齒輪的概念三、變位齒輪的概念基準(zhǔn)線基準(zhǔn)線節(jié)線節(jié)線3-6 3-6 輪齒的失效形式和齒輪材料輪齒的失效形式和齒輪材料輪齒折斷輪齒折斷整體折斷整體折斷一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 潘存云教授研制局部折斷局部折斷按形態(tài)分按形態(tài)分按機(jī)理分按機(jī)理分疲勞折斷疲勞折斷過(guò)載折斷過(guò)載折斷 為防輪齒折為防輪齒折斷，需進(jìn)行抗斷，需進(jìn)行抗彎曲疲勞強(qiáng)度彎曲疲勞強(qiáng)度的

13、計(jì)算的計(jì)算使使其具有足夠大其具有足夠大的模數(shù)。的模數(shù)。失效形式失效形式 增大軸的剛度，提高制造精度可減輕載荷集中。增大軸的剛度，提高制造精度可減輕載荷集中。發(fā)生原因：發(fā)生原因：載荷集中、疲勞、載荷集中、疲勞、 沖擊載荷或靜力過(guò)載沖擊載荷或靜力過(guò)載 合理選材及熱處理方法，減小應(yīng)力集中和表面粗合理選材及熱處理方法，減小應(yīng)力集中和表面粗糙度等，可提高輪齒的抗沖擊和耐疲勞的能力。糙度等，可提高輪齒的抗沖擊和耐疲勞的能力。改改進(jìn)進(jìn)措措施施 提高輪齒抗彎能力的最有效的措施是提高輪齒抗彎能力的最有效的措施是增大模數(shù)增大模數(shù)。輪齒折斷輪齒折斷一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 失效形式失效形式潘存云教授研制

14、潘存云教授研制齒面接觸疲勞齒面接觸疲勞齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕為防止齒面點(diǎn)蝕，為防止齒面點(diǎn)蝕，需進(jìn)行齒面接觸疲需進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 提高齒面接觸疲勞強(qiáng)度的提高齒面接觸疲勞強(qiáng)度的最有效的措施是：最有效的措施是： 采用采用硬齒面硬齒面和增大傳動(dòng)的和增大傳動(dòng)的外廓尺寸（外廓尺寸（中心距中心距）。 發(fā)生條件：發(fā)生條件：閉式傳動(dòng)，閉式傳動(dòng)， 潤(rùn)滑良好。潤(rùn)滑良好。改改進(jìn)進(jìn)措措施施3-6 輪齒的失效形式和齒輪材料輪齒的失效形式和齒輪材料輪齒折斷輪齒折斷一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 失效形式失效形式齒面膠合齒面膠合齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕潘存云教授研制齒面膠合齒面膠合1.1.提高齒

15、面硬度提高齒面硬度2.2.改善潤(rùn)滑條件改善潤(rùn)滑條件發(fā)生條件：發(fā)生條件： 高速重載、高速重載、 低速重載低速重載。改進(jìn)改進(jìn)措施措施3-6 輪齒的失效形式和齒輪材料輪齒的失效形式和齒輪材料輪齒折斷輪齒折斷一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 失效形式失效形式齒面磨粒磨損齒面磨粒磨損齒面膠合齒面膠合齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕潘存云教授研制如：采用閉式傳動(dòng)如：采用閉式傳動(dòng) 進(jìn)行清潔操作進(jìn)行清潔操作消除磨料的存在消除磨料的存在發(fā)生條件：發(fā)生條件：在在開(kāi)式傳動(dòng)開(kāi)式傳動(dòng)及不清及不清潔操作所致潔操作所致磨料存在磨料存在的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。改進(jìn)改進(jìn)措施措施3-6 輪齒的失效形式和齒輪材料輪齒的失效形式和齒輪材料齒面塑性變形齒

16、面塑性變形潘存云教授研制從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒主動(dòng)齒潘存云教授研制凸脊凸脊3-6 輪齒的失效形式和齒輪材料輪齒的失效形式和齒輪材料輪齒折斷輪齒折斷一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 失效形式失效形式齒面磨粒磨損齒面磨粒磨損齒面膠合齒面膠合齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕凹槽凹槽從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒主動(dòng)齒潘存云教授研制凹槽凹槽齒輪工作能力設(shè)計(jì)基本內(nèi)容齒輪工作能力設(shè)計(jì)基本內(nèi)容 保證足夠的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒根折斷保證足夠的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒根折斷保證足夠的齒面接觸疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒面點(diǎn)蝕保證足夠的齒面接觸疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒面點(diǎn)蝕對(duì)高速重載齒輪傳動(dòng)，

17、還應(yīng)按齒面抗膠合能力準(zhǔn)則對(duì)高速重載齒輪傳動(dòng)，還應(yīng)按齒面抗膠合能力準(zhǔn)則 進(jìn)行設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì) 一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 3-6 輪齒的失效形式和齒輪材料輪齒的失效形式和齒輪材料一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 3-6 輪齒的失效形式和齒輪材料輪齒的失效形式和齒輪材料1.1.對(duì)齒輪材料性能的要求對(duì)齒輪材料性能的要求 理想材料：理想材料：二、齒輪材料及選用準(zhǔn)則二、齒輪材料及選用準(zhǔn)則 齒輪齒輪常常用用材料材料鍛鋼鍛鋼 鑄鋼鑄鋼 鑄鐵鑄鐵用于低速、輕載、無(wú)沖擊、用于低速、輕載、無(wú)沖擊、不太重要場(chǎng)合；不太重要場(chǎng)合；適高速、輕載、降噪場(chǎng)合。適高速、輕載、降噪場(chǎng)合。 非金屬材料非金屬材料 2.2.常用齒輪材料常用齒輪材