機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)齒輪機(jī)構(gòu)

1、第第4章章 齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)41 齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和類型齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和類型42 齒廓實(shí)現(xiàn)定角速度比的條件齒廓實(shí)現(xiàn)定角速度比的條件43 漸開線齒廓漸開線齒廓44 齒輪各部分名稱及標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本尺寸齒輪各部分名稱及標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本尺寸45 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合46 漸開線齒輪的切齒原理漸開線齒輪的切齒原理47 根切現(xiàn)象、最少齒數(shù)及變位齒輪根切現(xiàn)象、最少齒數(shù)及變位齒輪48 平行軸斜齒輪機(jī)構(gòu)平行軸斜齒輪機(jī)構(gòu)41 齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和類型齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和類型作用：作用：傳遞空間任意兩軸（傳遞空間任意兩軸（平行平行、相交相交、交錯(cuò)交錯(cuò)）的旋）的旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑥D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑥D(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)

2、換為移動(dòng)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：圓柱體外（或內(nèi)）均勻分布有大小一樣圓柱體外（或內(nèi)）均勻分布有大小一樣 的的輪齒輪齒。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳動(dòng)平穩(wěn)。傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳動(dòng)平穩(wěn)。圓周速度大，高達(dá)圓周速度大，高達(dá)300 m/s。傳動(dòng)功率范圍大，從幾瓦到傳動(dòng)功率范圍大，從幾瓦到10萬千瓦。萬千瓦。效率高效率高(0.99)、使用壽命長(zhǎng)、工作安全可靠。、使用壽命長(zhǎng)、工作安全可靠?？蓪?shí)現(xiàn)平行軸、相交軸和交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng)?？蓪?shí)現(xiàn)平行軸、相交軸和交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：要求較高的制造和安裝精度，加工成本高、要求較高的制造和安裝精度，加工成本高、 不適宜遠(yuǎn)距離傳動(dòng)不適宜遠(yuǎn)距離傳動(dòng)(如單車如單車)。平面齒輪傳動(dòng)平

3、面齒輪傳動(dòng) （軸線平行）（軸線平行）外齒輪外齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)直齒直齒斜齒斜齒人字齒人字齒圓柱齒輪圓柱齒輪非圓柱齒輪非圓柱齒輪 空間齒輪傳動(dòng)空間齒輪傳動(dòng) （軸線不平行）（軸線不平行）按相對(duì)按相對(duì)運(yùn)動(dòng)分運(yùn)動(dòng)分 按齒廓曲線分按齒廓曲線分直齒直齒斜齒斜齒曲線齒曲線齒圓錐齒輪圓錐齒輪兩軸相交兩軸相交兩軸交錯(cuò)兩軸交錯(cuò)蝸輪蝸桿蝸輪蝸桿傳動(dòng)傳動(dòng)交錯(cuò)軸斜齒輪交錯(cuò)軸斜齒輪準(zhǔn)雙曲面齒輪準(zhǔn)雙曲面齒輪漸開線齒輪漸開線齒輪(1765年年)擺線齒輪擺線齒輪 (1650年年)圓弧齒輪圓弧齒輪 (1950年年)按速度高低分按速度高低分:按封閉形式分：按封閉形式分：齒齒輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)的的類類型型應(yīng)用實(shí)例：提問參觀對(duì)象、SZI型統(tǒng)一機(jī)芯

4、手表有18個(gè)齒輪、炮塔、內(nèi)然機(jī)。高速、中速、低速齒輪傳動(dòng)。高速、中速、低速齒輪傳動(dòng)。開式齒輪傳動(dòng)、閉式齒輪傳動(dòng)開式齒輪傳動(dòng)、閉式齒輪傳動(dòng)。球齒輪球齒輪拋物線齒輪拋物線齒輪(近年近年) 分類：分類：內(nèi)齒輪內(nèi)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)齒輪齒條齒輪齒條2211非圓齒輪非圓齒輪曲線齒圓錐齒輪曲線齒圓錐齒輪斜齒圓錐齒輪斜齒圓錐齒輪準(zhǔn)雙曲面齒輪準(zhǔn)雙曲面齒輪o11共軛齒廓：共軛齒廓：一對(duì)能實(shí)現(xiàn)預(yù)定傳動(dòng)比一對(duì)能實(shí)現(xiàn)預(yù)定傳動(dòng)比(i12=1/2)規(guī)律規(guī)律 的嚙合齒廓。的嚙合齒廓。42 齒廓實(shí)現(xiàn)定角速度比的條件齒廓實(shí)現(xiàn)定角速度比的條件1.齒廓嚙合基本定律齒廓嚙合基本定律一對(duì)齒廓在任意點(diǎn)K接觸時(shí)，作法線n-n得：得： i12 1/

5、2O2 P /O1P齒廓嚙合基本定律齒廓嚙合基本定律:互相嚙合的一對(duì)齒輪在任一位置互相嚙合的一對(duì)齒輪在任一位置時(shí)的傳動(dòng)比，都與連心線時(shí)的傳動(dòng)比，都與連心線O1O2被被其嚙合齒廓的在接觸處的公法線其嚙合齒廓的在接觸處的公法線所分成的兩段成反比。所分成的兩段成反比。根據(jù)三心定律可知：根據(jù)三心定律可知：P點(diǎn)為相對(duì)瞬心。點(diǎn)為相對(duì)瞬心。nnPo22k由由： v12 O1P 1v12O2 P 2 節(jié)圓節(jié)圓如果要求傳動(dòng)比為常數(shù)，則應(yīng)使如果要求傳動(dòng)比為常數(shù)，則應(yīng)使O2 P /O1P為常數(shù)。為常數(shù)。 節(jié)圓：節(jié)圓： 設(shè)想在設(shè)想在P點(diǎn)放一只筆，則筆尖在兩點(diǎn)放一只筆，則筆尖在兩 個(gè)齒輪運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)所留軌跡。個(gè)齒輪運(yùn)動(dòng)平

6、面內(nèi)所留軌跡。由于由于O2 、O1為定點(diǎn)，故為定點(diǎn)，故P必為一個(gè)定點(diǎn)。必為一個(gè)定點(diǎn)。兩節(jié)圓相切于兩節(jié)圓相切于P點(diǎn)，且兩輪節(jié)點(diǎn)處速點(diǎn)，且兩輪節(jié)點(diǎn)處速度相同，故度相同，故兩節(jié)圓作純滾動(dòng)兩節(jié)圓作純滾動(dòng)。r1r2a=r1+r2中心距：中心距：o11nnPo22k2.齒廓曲線的選擇齒廓曲線的選擇 理論上，滿足齒廓嚙合定律的曲線有無窮多，但考理論上，滿足齒廓嚙合定律的曲線有無窮多，但考慮到便于制造和檢測(cè)等因素，工程上只有極少數(shù)幾種慮到便于制造和檢測(cè)等因素，工程上只有極少數(shù)幾種曲線可作為齒廓曲線，如漸開線、其中應(yīng)用最廣的是曲線可作為齒廓曲線，如漸開線、其中應(yīng)用最廣的是漸開線，漸開線，其次是其次是擺線擺線(僅

7、用于鐘表僅用于鐘表)和和變態(tài)擺線變態(tài)擺線 (擺線針擺線針輪減速器輪減速器)，近年來提出了，近年來提出了圓弧圓弧和和拋物線拋物線。 漸開線齒廓的提出已有近兩百多年的歷史，目前還漸開線齒廓的提出已有近兩百多年的歷史，目前還沒有其它曲線可以替代。主要在于它具有很好的傳動(dòng)沒有其它曲線可以替代。主要在于它具有很好的傳動(dòng)性能，而且便于性能，而且便于制造、安裝、測(cè)量制造、安裝、測(cè)量和和互換互換使用等優(yōu)點(diǎn)。使用等優(yōu)點(diǎn)。本章只研究漸開線齒輪。本章只研究漸開線齒輪。43 漸開線齒廓漸開線齒廓一、一、 漸開線的漸開線的形成形成和特性和特性條直線在圓上作純滾動(dòng)時(shí)，直線條直線在圓上作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任一點(diǎn)的軌跡上任一點(diǎn)

8、的軌跡2.漸開線的特性漸開線的特性漸開線上任意點(diǎn)的法線切于基圓漸開線上任意點(diǎn)的法線切于基圓純滾動(dòng)時(shí)， B為瞬心，速度沿t-t線，是漸開線的切線，故BK為法線B點(diǎn)點(diǎn)為曲率中心，為曲率中心，BK為曲率半徑。為曲率半徑。 漸開線起始點(diǎn)漸開線起始點(diǎn)A處曲率半徑為處曲率半徑為0。可以證明BK發(fā)生線，發(fā)生線， AB = BK;tt發(fā)生線發(fā)生線Bk基圓基圓OArkk基圓基圓rbkAK段的展角段的展角漸開線漸開線漸開線漸開線rbOABkA1B1o1kK漸開線形狀取決于基圓漸開線形狀取決于基圓基圓內(nèi)無漸開線?；鶊A內(nèi)無漸開線。當(dāng)當(dāng)rb，變成直線。，變成直線。rkk kk kkvk離中心越遠(yuǎn)，漸開線上的壓力角越大。

9、離中心越遠(yuǎn)，漸開線上的壓力角越大。rb定義：定義：嚙合時(shí)嚙合時(shí)K K點(diǎn)正壓力方向與速度方向點(diǎn)正壓力方向與速度方向所夾銳角為漸開線上該點(diǎn)之所夾銳角為漸開線上該點(diǎn)之壓力角壓力角k k。r rb br rk k coscosk k B3o3kA2B2o22O2rb2O11N2N1二、漸開線齒廓的嚙合特性二、漸開線齒廓的嚙合特性要使兩齒輪作定傳動(dòng)比傳動(dòng)，則兩輪的齒廓無論在任何位置接觸，過接觸點(diǎn)所作公法線必須與兩輪的連心線交于一個(gè)定點(diǎn)。兩齒廓在任意點(diǎn)兩齒廓在任意點(diǎn)K嚙合時(shí)，過嚙合時(shí)，過K作兩作兩齒廓的法線齒廓的法線N1N2，是基圓的切線，是基圓的切線，為為定直線。定直線。i12=1 1/2 2=O=O2

10、 2P/ OP/ O1 1P=P=constconst工程意義：工程意義：i12為常數(shù)可減少因速度變化所為常數(shù)可減少因速度變化所產(chǎn)生的附加動(dòng)載荷、振動(dòng)和噪音，延長(zhǎng)齒產(chǎn)生的附加動(dòng)載荷、振動(dòng)和噪音，延長(zhǎng)齒輪的使用壽命，提高機(jī)器的工作精度。輪的使用壽命，提高機(jī)器的工作精度。兩輪中心連線也為定直線，故交兩輪中心連線也為定直線，故交點(diǎn)點(diǎn)P必為必為定點(diǎn)定點(diǎn)。在位置K時(shí)同樣有此結(jié)論。C1C2KPK1.漸開線齒廓滿足定傳動(dòng)比要求漸開線齒廓滿足定傳動(dòng)比要求2.齒廓間正壓力方向不變齒廓間正壓力方向不變N1N2是嚙合點(diǎn)的軌跡，是嚙合點(diǎn)的軌跡，稱為稱為嚙合線嚙合線由漸開線的性質(zhì)可知：由漸開線的性質(zhì)可知：嚙合線又是接嚙

11、合線又是接觸點(diǎn)的法線，正壓力總是沿法線方向，觸點(diǎn)的法線，正壓力總是沿法線方向，故正壓力方向不變。該特性對(duì)傳動(dòng)的故正壓力方向不變。該特性對(duì)傳動(dòng)的平穩(wěn)性有利。平穩(wěn)性有利。2O2rb2O11N2N1C1C2KPK 嚙合線與節(jié)圓公切線之間嚙合線與節(jié)圓公切線之間的夾角的夾角 ，稱為，稱為嚙合角嚙合角實(shí)際上實(shí)際上 就是節(jié)圓上的壓力角就是節(jié)圓上的壓力角3.運(yùn)動(dòng)可分性運(yùn)動(dòng)可分性 O1N1PO2N2P由于上述特性，工程上廣泛采用漸開線齒廓曲線。由于上述特性，工程上廣泛采用漸開線齒廓曲線。實(shí)際安裝中心距略有變化時(shí)，不影實(shí)際安裝中心距略有變化時(shí)，不影響響i12，這一特性稱為這一特性稱為運(yùn)動(dòng)可分性，運(yùn)動(dòng)可分性，對(duì)加工

12、和裝配很有利。對(duì)加工和裝配很有利。故傳動(dòng)比又可寫成：故傳動(dòng)比又可寫成： i12=1 1/2 2= O= O2 2P/ OP/ O1 1P P= r= rb2 b2 /r/rb1b1基圓半徑之反比?；鶊A半徑之反比?；鶊A半徑是定值rb12O2rb2O11N2N1PC1C2K一、外齒輪一、外齒輪1.名稱與符號(hào)名稱與符號(hào)pnr齒頂圓齒頂圓 da、ra齒根圓齒根圓 df、rf齒厚齒厚 sk 任意圓上的弧長(zhǎng)齒槽寬齒槽寬 ek 弧長(zhǎng)齒距齒距 （周節(jié)）（周節(jié)） pk= sk +ek 同側(cè)齒廓弧長(zhǎng)齒頂高齒頂高h(yuǎn)a齒根高齒根高 hf齒全高齒全高 h= ha+hf齒寬齒寬 BhahfhBpra分度圓分度圓人為規(guī)定的

13、計(jì)算基準(zhǔn)圓人為規(guī)定的計(jì)算基準(zhǔn)圓表示符號(hào)：表示符號(hào)： d、r、s、e，p= s+e法向齒距法向齒距 （周節(jié)）（周節(jié)） pnseskek= pbrf44 齒輪各部分名稱及標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本尺寸齒輪各部分名稱及標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本尺寸rbOpbm=4 z=162.基本參數(shù)基本參數(shù)模數(shù)模數(shù)m m齒數(shù)齒數(shù)z z出現(xiàn)無理數(shù),不方便為了計(jì)算、制造和檢驗(yàn)的方便分度圓分度圓周長(zhǎng)：周長(zhǎng)：d=zp, , d=zp/稱為模數(shù)稱為模數(shù)m m。m=2 z=16模數(shù)的單位：模數(shù)的單位：mm，它是決定齒輪尺它是決定齒輪尺寸的一個(gè)基本參寸的一個(gè)基本參數(shù)。齒數(shù)相同的數(shù)。齒數(shù)相同的齒輪，模數(shù)大，齒輪，模數(shù)大，尺寸也大。尺寸也大。于是有：于是

14、有： d=mz， r = mz/2人為規(guī)定：人為規(guī)定： m=m=p/p/只能取某些簡(jiǎn)單值，只能取某些簡(jiǎn)單值，m=1 z=16 0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 第二系列第二系列 4.5 5.5 (6.5) 7 9 (11) 14 18 22 28 (30) 36 45標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表（標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表（GB135787） 0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.5 0.4 0.5 0.6 0.8第一系列第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50為了便于制造為了便于

15、制造、檢驗(yàn)和互換使用，檢驗(yàn)和互換使用，國(guó)標(biāo)國(guó)標(biāo)GB1357-87規(guī)定了規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列。標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列。速度方向速度方向正壓力方向正壓力方向OrbriBiKiN分度圓壓力角分度圓壓力角得得: :i iarccos(rarccos(rb b/r/ri i) )由由 r rb br ri i coscosi i定義分度圓壓力角為齒輪的定義分度圓壓力角為齒輪的壓力角：壓力角：對(duì)于同一條漸開線：對(duì)于同一條漸開線：r ri i i i b b0 01Aii iB1K1r1Orfrar rb br由由d=mz知：知：m和和z一定時(shí)，分度圓是一個(gè)大小唯一確一定時(shí)，分度圓是一個(gè)大小唯一確定的圓。定的圓。規(guī)定標(biāo)

16、準(zhǔn)值：規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值：2020由由d db bdcosdcos可知可知，基圓也是一個(gè)大小唯一確定的圓?；鶊A也是一個(gè)大小唯一確定的圓。稱稱 m、z、為漸開線齒輪的三個(gè)基本參數(shù)為漸開線齒輪的三個(gè)基本參數(shù)。對(duì)于分度圓大小相同的齒輪，如果不同，則基圓大小將不同，因而其齒廓形狀也不同。是決定漸開線齒廓形狀的一個(gè)重要參數(shù)。是決定漸開線齒廓形狀的一個(gè)重要參數(shù)。或或r rb brcosrcos，arccos(rarccos(rb b/r/r) )d db bdcosdcos齒輪各部分尺寸的計(jì)算公式：齒輪各部分尺寸的計(jì)算公式：齒頂高：齒頂高：h ha a= =h ha a* *m m齒根高：齒根高：h hf f=(

17、h=(ha a* * +c +c* *)m)m全齒高：全齒高：h= ha+hf齒頂圓直徑：齒頂圓直徑： d da a=d+2h=d+2ha a齒頂高齒頂高系數(shù)系數(shù): :h ha a* *齒齒根根圓直徑：圓直徑： d df f=d-2h=d-2hf f頂隙系數(shù)頂隙系數(shù): : c c* *分度圓直徑：分度圓直徑： d=d=mzmz=(=(2ha* +c*) )m=(z+2h=(z+2ha a* *)m)m=(z-2h=(z-2ha a* *-2c-2c* *)m)mrhahfhrfra正常齒：正常齒： h ha a* *1 1短齒制：短齒制： h ha a* *0.80.8正常齒：正常齒： c c

18、* *0.250.25短齒制：短齒制： c c* *0.30.3基圓直徑：基圓直徑：法向齒距：法向齒距：標(biāo)準(zhǔn)齒輪：標(biāo)準(zhǔn)齒輪：一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)和參數(shù)的值確定之后，其主要尺寸和齒廓形狀就完全確定了。= =mzcosmzcos= =ddb b/z/z= =mcosmcos= =pcospcos統(tǒng)一用統(tǒng)一用p pb b表示表示m m 、h ha a* * 、c c* * 取標(biāo)準(zhǔn)值，取標(biāo)準(zhǔn)值，且且e=se=s的齒輪的齒輪。pnrhahfhprfrbOrapbNsed db b= =dcosdcosp pn n= =p pb b二、齒條二、齒條特點(diǎn)：特點(diǎn)：齒廓是直線，各點(diǎn)法線和速度方向線平行 1)

19、1)壓力角處處相等，且等于齒形角壓力角處處相等，且等于齒形角2)2)齒距處處相等齒距處處相等: : p=p=mm其它參數(shù)的計(jì)算與外齒輪相同其它參數(shù)的計(jì)算與外齒輪相同, , 如：如： s=m/2 e=m/2s=m/2 e=m/2 esppnhahfzz的特例。齒廓曲線（漸開線）的特例。齒廓曲線（漸開線）直線直線h ha a= =h ha a* *m m h hf f=(h=(ha a* * +c +c* *)m)mpn=pcos為常數(shù)。為常數(shù)。Brb1r1O11 1rb1r1O11 1rb1r1O11 1pb2pb2pb2pb1pb1pb2pb1=pb2pb1pb1不能正確嚙合不能正確嚙合!不能

20、正確嚙合不能正確嚙合!能正確嚙合能正確嚙合!rb2r2O22 2rb2r2O22 2rb2r2O2 2 2一對(duì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，所有嚙合點(diǎn)都在一對(duì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，所有嚙合點(diǎn)都在嚙合線嚙合線N1N2上。上。漸開線齒廓能滿足齒廓嚙合基本定律，那么，是否任意兩個(gè)漸開線齒輪都能組成一對(duì)齒輪傳動(dòng)呢？m1m2從外觀看齒1比齒2小m1 1.1.一對(duì)輪齒的嚙合過程一對(duì)輪齒的嚙合過程輪齒在從動(dòng)輪頂圓與N1N2 線交點(diǎn)B2處進(jìn)入嚙合，主動(dòng)輪齒根推動(dòng)從動(dòng)輪齒頂。隨著傳動(dòng)的進(jìn)行，嚙合點(diǎn)沿N1N2 線移動(dòng)。在主動(dòng)輪頂圓與N1N2 線交點(diǎn)處B1脫離嚙合。主動(dòng)輪：嚙合點(diǎn)從齒根走向齒頂，而在從動(dòng)輪，正好相反。B1B2 實(shí)際嚙合線實(shí)際嚙

21、合線N1N2 ：因基圓內(nèi)無漸開線理論上可能的最長(zhǎng)嚙合線段理論上可能的最長(zhǎng)嚙合線段-N1、N 2 嚙合極限點(diǎn)嚙合極限點(diǎn)陰影線部分陰影線部分齒廓的實(shí)際工作段。齒廓的實(shí)際工作段。理論嚙合線段理論嚙合線段ra1一、重合度一、重合度 N1N2O1rb1Prb22 21 1O2ra2B1B2B1-終止嚙合點(diǎn)終止嚙合點(diǎn)B2 -起始嚙合點(diǎn)起始嚙合點(diǎn)N1N2O1N2N1KO22 21 1pb2.2.連續(xù)傳動(dòng)條件連續(xù)傳動(dòng)條件一對(duì)輪齒嚙合傳動(dòng)的區(qū)間是有限的。要保證齒輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，則在前一對(duì)輪齒脫離嚙合之前,后一對(duì)輪齒必須及時(shí)地進(jìn)入嚙合。為保證連續(xù)傳動(dòng)，要求：為保證連續(xù)傳動(dòng)，要求：實(shí)際嚙合線段實(shí)際嚙合線段B1B2pb

22、( (齒輪的法向齒距齒輪的法向齒距) )，定義定義: : = B1B2/ /pb 為一對(duì)齒輪的為一對(duì)齒輪的重合度重合度一對(duì)齒輪的連續(xù)傳動(dòng)條件是：一對(duì)齒輪的連續(xù)傳動(dòng)條件是：為保證可靠工作，工程上要求：為保證可靠工作，工程上要求：的推薦值：的推薦值：使用場(chǎng)合使用場(chǎng)合 一般機(jī)械制造業(yè)一般機(jī)械制造業(yè) 汽車拖拉機(jī)汽車拖拉機(jī) 金屬切削機(jī)金屬切削機(jī) 1.4 1.1 1.4 1.11.2 1.31.2 1.3從理論上講，重合度為1就能保證連續(xù)傳動(dòng)，但齒輪制造和安裝有誤差即：即： B1B2/p/pb b11 11 B1B2采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪，總是有：采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪，總是有： 11故不必驗(yàn)算。故不必驗(yàn)算。46 漸開線齒輪

23、的切齒原理漸開線齒輪的切齒原理齒輪加齒輪加工方法工方法成形法成形法盤銑刀盤銑刀指狀銑刀指狀銑刀鑄造法鑄造法熱軋法熱軋法沖壓法沖壓法模鍛法模鍛法粉末冶金法粉末冶金法切制法切制法最常用銑削銑削拉削拉削一、成形法銑削一、成形法銑削范成法范成法(展成法展成法共軛法共軛法包絡(luò)法包絡(luò)法)插齒插齒滾齒滾齒剃齒剃齒磨齒磨齒指狀銑刀加工指狀銑刀加工盤銑刀加工盤銑刀加工銑刀旋轉(zhuǎn)，工件進(jìn)給分度、斷續(xù)切削。適用于加工大模數(shù)適用于加工大模數(shù)m20 的齒輪和人字的齒輪和人字齒輪。齒輪。由由db=mzcos可知，漸可知，漸開線形狀隨齒數(shù)變化。開線形狀隨齒數(shù)變化。要想獲得精確的齒廓，要想獲得精確的齒廓，加工一種齒數(shù)的齒輪，加

24、工一種齒數(shù)的齒輪，就需要一把刀具。這在就需要一把刀具。這在工程上是不現(xiàn)實(shí)的。工程上是不現(xiàn)實(shí)的。進(jìn)給進(jìn)給分度分度分度分度切削切削切削切削進(jìn)給進(jìn)給成形法加工的特點(diǎn)：成形法加工的特點(diǎn)：產(chǎn)生齒形誤差和分度誤差，精度較低，加工不連續(xù)，產(chǎn)生齒形誤差和分度誤差，精度較低，加工不連續(xù)，生產(chǎn)效率低。適于單件生產(chǎn)。生產(chǎn)效率低。適于單件生產(chǎn)。銑刀銑刀號(hào)數(shù)號(hào)數(shù) 所切所切齒輪齒輪 1213 1416 1720 2125 2634 3554 55134 135齒數(shù)齒數(shù)8把一組各號(hào)銑刀切制齒輪的齒數(shù)范圍把一組各號(hào)銑刀切制齒輪的齒數(shù)范圍1 2 3 4 5 6 7 8 0 00 0齒輪插刀加工齒輪插刀加工i=0 0 /=z/z

25、/=z/z0 0二、范成法二、范成法1. 齒輪插刀齒輪插刀共軛齒廓互為包絡(luò)線共軛齒廓互為包絡(luò)線切切削削運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)0 0范成運(yùn)動(dòng)范成運(yùn)動(dòng)讓刀運(yùn)動(dòng)讓刀運(yùn)動(dòng)進(jìn)給進(jìn)給切削切削讓刀讓刀v范成范成Vrrmz/2mz/22. 齒條插刀齒條插刀插齒加工過程為斷續(xù)切削，生產(chǎn)效率低。插齒加工過程為斷續(xù)切削，生產(chǎn)效率低。滾刀滾刀進(jìn)給進(jìn)給進(jìn)給進(jìn)給0 0v0 0范成運(yùn)動(dòng)范成運(yùn)動(dòng)Vrrmz/2mz/2滾刀傾斜滾刀傾斜tt滾刀軸剖面相當(dāng)于齒條相當(dāng)于齒輪齒條嚙合傳動(dòng)0 0切削切削3. 齒輪滾刀齒輪滾刀被加工齒輪被加工齒輪為什么滾刀要傾斜一個(gè)角度呢？范成法加工的特點(diǎn)：范成法加工的特點(diǎn)：一種模數(shù)只需要一把刀具連續(xù)切削，生產(chǎn)效一種模

26、數(shù)只需要一把刀具連續(xù)切削，生產(chǎn)效率高，精度高，用于批量生產(chǎn)。率高，精度高，用于批量生產(chǎn)。tttt4.用標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪用標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具比基準(zhǔn)齒標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具比基準(zhǔn)齒形高出形高出c*m一段切出齒根一段切出齒根過渡曲線過渡曲線。 非漸開線討論切制原理時(shí)不考慮此部分。GB1356-88規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)齒規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具的基準(zhǔn)齒形。條型刀具的基準(zhǔn)齒形。4.1標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具4.2用標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪用標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪h*amh*amc*mm/2m/2=20=20分度線分度線分度圓分度圓hf=(h*a+ c*)mha=h*am加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪：

27、加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪：刀具分度線剛好與輪坯刀具分度線剛好與輪坯的分度圓作純滾動(dòng)。的分度圓作純滾動(dòng)。加工結(jié)果：加工結(jié)果： s se em/2頂線頂線es sha=h*amhf=(h*a+ c*)mc*mPrbrraN1O1分度圓分度圓基圓基圓一、根切現(xiàn)象一、根切現(xiàn)象圖示現(xiàn)象稱為輪齒的根切。圖示現(xiàn)象稱為輪齒的根切。根切的后果：根切的后果：削弱輪齒的抗彎強(qiáng)度；削弱輪齒的抗彎強(qiáng)度；以下分析產(chǎn)生根切的原因以下分析產(chǎn)生根切的原因:使重合度使重合度下降。下降。47 根切現(xiàn)象、最少齒數(shù)及變位齒輪根切現(xiàn)象、最少齒數(shù)及變位齒輪23B1PB2PN1 不根切不根切1刀具在位置刀具在位置1開始切削齒間；開始切削齒間；在位置在位

28、置2開始切削漸開線開始切削漸開線齒齒廓；廓；在位置在位置3切削完全部齒廓；切削完全部齒廓；當(dāng)當(dāng)B2落在落在N1點(diǎn)的下方點(diǎn)的下方： PB2PN1B2P二、漸開線齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)二、漸開線齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)當(dāng)被加工齒輪的模數(shù)當(dāng)被加工齒輪的模數(shù)m確定之后，其刀具齒頂線與嚙確定之后，其刀具齒頂線與嚙合線的交點(diǎn)合線的交點(diǎn)B2就唯一確定，就唯一確定，這時(shí)極限嚙合點(diǎn)這時(shí)極限嚙合點(diǎn)N1的位置隨基圓大小變動(dòng)的位置隨基圓大小變動(dòng)當(dāng)當(dāng)N1 B2兩點(diǎn)重合時(shí)，正好不根切。兩點(diǎn)重合時(shí)，正好不根切。不根切的條件：不根切的條件：在在PN1O1 中有：中有：在在PB2B 中有：中有：代入求得：代入求得： z2 h

29、2 ha a* */ / sin2 2 取取=20=20, h, ha a* *=1=1，得得: : z zminmin=17=17h*am即：即： zminmin2 h2 ha a* */ / sin2 2 P N1PP B2=mzsin/2 PN1=rsinPB2=h ha a* *m/m/sinB2Brb3 N1rb N1O1rb1N1 r三、變位齒輪及其齒厚的確定三、變位齒輪及其齒厚的確定標(biāo)準(zhǔn)齒輪的標(biāo)準(zhǔn)齒輪的優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算簡(jiǎn)單、互換性好。計(jì)算簡(jiǎn)單、互換性好。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：當(dāng)當(dāng)zz zminmin時(shí)，產(chǎn)生根切。但實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常要用到時(shí)，產(chǎn)生根切。但實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常要用到 zz zminmi

30、n的齒輪。的齒輪。不適合不適合 aa的場(chǎng)合的場(chǎng)合。aa 時(shí)，產(chǎn)生過大側(cè)隙時(shí)，產(chǎn)生過大側(cè)隙，且且小齒輪容易壞。原因：小齒輪容易壞。原因：小，滑動(dòng)系數(shù)大，齒根小，滑動(dòng)系數(shù)大，齒根 薄。希望兩者壽命接薄。希望兩者壽命接 近。近。為改善上述不足，就必須對(duì)齒輪進(jìn)行變位修正。N11.1.加工齒輪時(shí)刀具的移位加工齒輪時(shí)刀具的移位 從避免根切引入為避免根切，可徑向移動(dòng)刀具為避免根切，可徑向移動(dòng)刀具 xm B2x-為移距系數(shù)。為移距系數(shù)。 xmxm-移距移距B2靠近輪坯中心時(shí)，靠近輪坯中心時(shí)，x 000， 正變位齒輪正變位齒輪。刀具中線刀具中線正變位齒輪正變位齒輪 x0hahf由于刀具一樣，變位齒輪的基本參數(shù)由

31、于刀具一樣，變位齒輪的基本參數(shù)m m、z z、與標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相同，故齒輪相同，故d d、d db b與標(biāo)準(zhǔn)齒輪也相同，齒廓曲線取與標(biāo)準(zhǔn)齒輪也相同，齒廓曲線取自同一條漸開線的不同段。自同一條漸開線的不同段。標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒輪 x0分度圓分度圓負(fù)變位齒輪負(fù)變位齒輪 x00負(fù)傳動(dòng)負(fù)傳動(dòng) x1x2000，大齒輪采用負(fù)變位，大齒輪采用負(fù)變位，x200優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)：可采用可采用z z1 1zzminmin的小齒輪，仍不根切的小齒輪，仍不根切, ,使結(jié)構(gòu)更緊湊。使結(jié)構(gòu)更緊湊。改善小齒輪的磨損情況。改善小齒輪的磨損情況。相對(duì)提高承載能力，因大小齒輪強(qiáng)度趨于接近。相對(duì)提高承載能力，因大小齒輪強(qiáng)度趨于接近。缺點(diǎn)

32、是缺點(diǎn)是: :沒有互換性，必須成對(duì)使用，沒有互換性，必須成對(duì)使用，略有減小。略有減小。48 平行軸平行軸斜齒輪斜齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)1.斜齒輪的共軛齒廓曲面斜齒輪的共軛齒廓曲面考慮齒輪寬度，則直齒輪的齒廓曲面是發(fā)生面在基圓柱上作純滾動(dòng)時(shí)，發(fā)生面內(nèi)一條與軸線平行的直線KK所展成的曲面。直齒輪：嚙合線直齒輪：嚙合線嚙合面嚙合面 兩基圓的內(nèi)公切面嚙合點(diǎn)嚙合點(diǎn)接觸線，即嚙合面與齒廓曲面的交線。接觸線，即嚙合面與齒廓曲面的交線。嚙合特點(diǎn)嚙合特點(diǎn): : 沿齒寬同時(shí)進(jìn)入或退出嚙合。突然加載或沿齒寬同時(shí)進(jìn)入或退出嚙合。突然加載或卸載，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性差，沖擊、振動(dòng)和噪音大。卸載，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性差，沖擊、振動(dòng)和噪音大。斜直線斜直

33、線KK的軌跡斜齒輪的齒廓曲面的軌跡斜齒輪的齒廓曲面螺旋線漸開面螺旋線漸開面AKKKbAAb 基圓柱上的基圓柱上的螺旋角螺旋角KK線上每一點(diǎn)都產(chǎn)生一條漸開線，其形狀相同而起始點(diǎn)不在同一條母線上KA發(fā)生面發(fā)生面 基圓柱基圓柱發(fā)生面發(fā)生面12b嚙合面嚙合面基圓柱基圓柱漸開線螺旋面漸開線螺旋面KK齒面接觸線齒面接觸線齒面接觸線始終與齒面接觸線始終與K-KK-K線平行并且位于兩基圓的公切面內(nèi)。線平行并且位于兩基圓的公切面內(nèi)。嚙合特點(diǎn)嚙合特點(diǎn):接觸線長(zhǎng)度的變化：接觸線長(zhǎng)度的變化： 短短 長(zhǎng)長(zhǎng) 短短加載、卸載過程是逐漸進(jìn)行的加載、卸載過程是逐漸進(jìn)行的傳動(dòng)平穩(wěn)、沖擊、傳動(dòng)平穩(wěn)、沖擊、振動(dòng)和噪音較小，適宜高速、

34、重載傳動(dòng)。振動(dòng)和噪音較小，適宜高速、重載傳動(dòng)。在端面內(nèi)，斜齒輪的齒廓曲線為漸開線，相當(dāng)于直在端面內(nèi)，斜齒輪的齒廓曲線為漸開線，相當(dāng)于直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，滿足定傳動(dòng)比要求。齒圓柱齒輪傳動(dòng)，滿足定傳動(dòng)比要求。二、斜齒輪的基本參數(shù)二、斜齒輪的基本參數(shù)1. 斜齒輪的螺旋角斜齒輪的螺旋角定義：定義：分度圓柱上的螺旋角為斜齒輪的螺旋角分度圓柱上的螺旋角為斜齒輪的螺旋角 。右旋右旋判別方法左旋左旋B法面內(nèi)的齒形與刀具的齒形一樣，取法面內(nèi)的齒形與刀具的齒形一樣，取標(biāo)準(zhǔn)值。標(biāo)準(zhǔn)值。2. 模數(shù)模數(shù) mn、mt將分度圓柱展開，得一矩形，將分度圓柱展開，得一矩形，pn=ptcos將將 pnmn , ptmt 代入得：代入得：pt 可求得端面齒距與法面齒距之間的關(guān)系：