第八章齒輪傳動(dòng)

1、 81 齒輪傳動(dòng)的類型及應(yīng)用 82 漸開線齒廓83 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基 本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算84 其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介85 漸開線齒輪失效形式齒輪傳動(dòng)應(yīng)用齒輪傳動(dòng)應(yīng)用舉舉例例一、齒輪傳動(dòng)的常用類型 二、齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用81 齒輪傳動(dòng)的類型及應(yīng)用 齒輪傳動(dòng)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) 齒輪傳動(dòng)常用齒輪傳動(dòng)常用類類型型二、齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用

2、1傳動(dòng)比 121221nzinzn1、n2 主、從動(dòng)輪的轉(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) l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l傳遞的功率和圓周速度范圍較寬l結(jié)構(gòu)緊湊、可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比l傳動(dòng)效率高，使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)便（1）優(yōu)點(diǎn) l運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中有振動(dòng)、沖擊和噪聲l齒輪安裝要求較高l不能實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速l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、漸開線的形成及性質(zhì)三、漸開線齒廓的嚙合特性82 漸開線齒廓 一、齒輪傳動(dòng)對(duì)齒廓曲線的基本要求l 傳動(dòng)平穩(wěn)

3、 l 承載能力強(qiáng)二、漸開線的形成及性質(zhì) 動(dòng)直線沿著一固定的圓作純滾動(dòng)時(shí)，此動(dòng)直線上任一點(diǎn)K的運(yùn)動(dòng)軌跡CK稱為漸開線漸開線，該圓稱為漸漸開線的基圓開線的基圓，其半徑以rb表示，直線稱為漸開線的漸開線的發(fā)生線發(fā)生線。 漸開線齒輪漸開線齒輪以同一個(gè)基圓上產(chǎn)生的兩條反向漸開線為齒廓的齒輪。漸開線齒廓的性質(zhì)：漸開線齒廓的性質(zhì)： l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)l漸開線上任意一點(diǎn)的法線必切于基圓l漸開線的形狀取決于基圓的大小l漸開線上各點(diǎn)的曲率半徑不相等l漸開線上各點(diǎn)的齒形角（壓力角）不等l漸開線的起始點(diǎn)在基圓上，基圓內(nèi)無(wú)漸開線三、漸開線齒廓的嚙合特性 l 能保持瞬時(shí)傳動(dòng)比的恒定 l 具

4、有傳動(dòng)的可分離性 一、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱 二、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù) 三、外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算 四、直齒圓柱內(nèi)嚙合齒輪簡(jiǎn)介83 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù) 和幾何尺和幾何尺 寸計(jì)算寸計(jì)算 一、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱齒輪上各部齒輪上各部分分名稱名稱二、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)l 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒形角 l 齒數(shù) z l 模數(shù) m l 齒頂高系數(shù) ha* l 頂隙系數(shù) c* 1標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒形角 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

5、開線齒廓上各點(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)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

6、應(yīng)大于齒頂高，即應(yīng)留有一定的徑向間隙，稱為頂隙頂隙，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)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 名稱名稱代號(hào)代號(hào)計(jì)算公式計(jì)算公式齒形角標(biāo)準(zhǔn)齒輪為20齒數(shù)z通過(guò)傳動(dòng)比計(jì)算確定模數(shù)m通過(guò)計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定齒厚ss=p/2=m/2齒槽寬 e e=p/2=m/2齒距 pp=m基圓齒距 pbpb=pcos=mcos齒頂高 haha=ha*m=m名稱名稱代號(hào)代號(hào)計(jì)算公式計(jì)算公式齒根高 hfhf=(ha*+c*)m=1.25m齒高 hh=ha+hf=2.25m分度圓直徑 dd=mz齒頂圓直徑 dada=d+2h

7、a=m(z+2)齒根圓直徑 df df=d-hf=m(z-2.5)基圓直徑 dbdb=dcos標(biāo)準(zhǔn)中心距 aa=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2齒數(shù)比uu=z2/z1四、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)嚙合齒輪傳動(dòng) l內(nèi)齒輪的齒頂圓小于分度圓，齒根圓大于分度圓。l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。l為了使內(nèi)齒輪齒頂?shù)凝X廓全部為漸開線，其齒頂圓必須大于基圓 。*五、漸開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 l 模數(shù)相等 l 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

8、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) 84 其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介其他齒輪傳動(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)螺旋形的漸開線曲面，稱為漸開線螺旋面漸開線螺旋面。 b稱為基圓柱上的螺旋角基圓柱上的螺旋角。 2斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的嚙合性能 l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)。l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。l由于輪齒傾斜，傳動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)軸向力。l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

9、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 l法面模數(shù)（法向齒距除以圓周率所得的商）相等，即m n1= m n2 = ml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 =l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：應(yīng)滿足的條件： l 大端端面模數(shù)相等。 l 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

10、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)：齒條的主要特點(diǎn)： l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。l齒條齒廓上各點(diǎn)的齒形角均相等，且等于齒廓直線的傾斜角，標(biāo)準(zhǔn)值為20。l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/minn1齒輪的轉(zhuǎn)速，r/mind1齒輪分度圓直徑，mmm齒輪的模數(shù)，m

11、mz1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 85 漸開線齒輪失效形式漸開線齒輪失效形式 失效失效齒輪傳動(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。 l引起原因引起原因 很小的面接觸、循環(huán)變化、齒面表層就會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的疲勞裂紋、微粒剝落下來(lái)而形成麻點(diǎn)。l避免措施避免措施 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。 l引起原因引起原因 低速重載、齒面壓力過(guò)大。 l避免措施避免措施 減小載荷，減少啟動(dòng)頻率。 三、齒面磨損 齒面磨損是開

12、式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式。 l引起原因引起原因 觸表面間有較大的相對(duì)滑對(duì)，產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦 。l避免措施避免措施 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。 l引起原因引起原因 低速重載，齒面壓力過(guò)大。l避免措施避免措施 減小載荷，降低啟動(dòng)頻率。 五、輪齒折斷 輪齒折斷是開式傳動(dòng)和硬齒面閉式傳動(dòng)的主要失效形式之一。 l引起原因引起原因 短時(shí)意外的嚴(yán)重過(guò)載，超過(guò)彎曲疲勞極限。l避免措施避免措施 選擇適當(dāng)?shù)哪?shù)和齒寬，采用合適的材料及熱處理方法，減小表面粗糙度值，降低齒根彎曲應(yīng)力。本章小結(jié)本章小結(jié) 1齒輪傳動(dòng)的類型