齒輪機(jī)構(gòu)課件

1、 第四章 齒輪傳動(dòng)4.1 齒輪機(jī)構(gòu)的類型和特點(diǎn)4.2 齒廓嚙合基本定律4.3 漸開線齒廓4.4 齒輪各部分名稱及漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的 基本尺寸4.5 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合4.6 漸開線齒輪的加工及根切現(xiàn)象4.7 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)4.8 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)4.1 齒輪機(jī)構(gòu)的類型和基本要求一、特點(diǎn)1. 適用的功率范圍大（可達(dá)數(shù)十萬(wàn)千瓦，圓周速度可達(dá)200m/s。2. 效率高、可高達(dá)99%。3. 傳動(dòng)比穩(wěn)定，i=n1/n24. 結(jié)構(gòu)緊湊。5. 工作可靠、壽命長(zhǎng)。二、類型 按兩軸的相對(duì)位置和齒向可分：平行軸（圓柱齒輪）齒輪機(jī)構(gòu)直齒外嚙合內(nèi)嚙合齒輪與齒條斜齒外嚙合內(nèi)嚙合齒輪與齒條人字齒不平行軸（空間）齒輪機(jī)構(gòu)

2、相交軸齒輪機(jī)構(gòu)圓錐齒直齒曲齒交錯(cuò)軸齒輪機(jī)構(gòu)螺旋齒輪蝸輪蝸桿4.2 齒廓嚙合基本定律要求： 1、傳動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)定角速度比 2、承載能力強(qiáng)E1E2任意齒廓E1、E2在K點(diǎn)嚙合D21過(guò)K點(diǎn)做兩齒廓的公法線n-n兩齒廓在K點(diǎn)的速度Vk1、Vk2在n-n上的投影應(yīng)相等，則Vk1cos1= Vk2cos 2瞬時(shí)傳動(dòng)比i12=1/ 2= Vk1O2k/ Vk2O1k =O2kcos 2/O1kcos1 =O2N2/O1N1 =O2C/O1C若i12為一定值，C點(diǎn)為一定點(diǎn)。 齒廓嚙合基本定律：任意齒廓的兩齒輪嚙合時(shí)，其瞬時(shí)角速度之比等于其中心距被過(guò)嚙合點(diǎn)的公法線所分割的兩線段長(zhǎng)度的反比。推論： C點(diǎn)稱嚙合節(jié)點(diǎn)

3、，若使兩齒輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比保持恒定，則C應(yīng)為定點(diǎn)。 滿足上述要求的一對(duì)齒廓叫共軛齒廓。 過(guò)C點(diǎn)所做的兩個(gè)相切的圓稱為節(jié)圓。一對(duì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，兩節(jié)圓作純滾動(dòng)。4.3 漸開線齒廓一，漸開線的形成一直線在圓周上純滾動(dòng)時(shí)，該直線上的任意一點(diǎn)的軌跡稱該圓的漸開線。該圓稱為漸開線的基圓，該直線稱為發(fā)生線。二、漸開線的特性：(1) 發(fā)生線沿基圓滾過(guò)的長(zhǎng)度等于基圓上被滾過(guò)的長(zhǎng)度。即 NK=AN （2） 漸開線上任意一點(diǎn)的法線（發(fā)生線）恒與基圓相切。（3）cosk=ON/OK=rb/rk漸開線齒廓上各點(diǎn)的壓力角不等（4）漸開線的形狀取決于基圓的大小?；鶊A越大，漸開線越平直。反之則越彎曲。（5）基圓之內(nèi)無(wú)漸開線三、漸

4、開線齒廓滿足定傳動(dòng)比傳動(dòng)任意兩漸開線齒廓在K點(diǎn)嚙合：1.由漸開線的性質(zhì)知：n-n必與兩基圓相切，兩基圓在同一方向上的內(nèi)公切線僅有一條，且它與O1O2的連線的交點(diǎn)C固定。傳動(dòng)比 i=n1/n2=1/2O2C/O1C=rb2/rb1滿足定傳動(dòng)比傳動(dòng)漸開線齒廓的其它性質(zhì)： 漸開線齒廓具有可分性： rb固定，則中心距稍有變動(dòng)，不會(huì)影響傳動(dòng)比N1N2是漸開線齒廓的嚙合線：過(guò)節(jié)點(diǎn)C作兩節(jié)圓的公切線t-t，它與嚙合線的交角稱嚙合角， 為一常數(shù)且等于漸開線在節(jié)圓上的壓力角。4.4 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)及基本尺寸一、齒輪各部分名稱3.齒厚Sk4.齒槽寬ek5.齒距PkPk=Sk+ek2.齒根圓（df

5、 、rf）1.齒頂圓（da、ra） 6. 分度圓（d、r）所選擇的作為計(jì)算基準(zhǔn)的圓，其齒厚等以s、e、p表示7. 齒頂高h(yuǎn)a 齒根高h(yuǎn)f 齒全高h(yuǎn)顯然：h=ha+hf二、基本參數(shù)：1）齒數(shù)z2）模數(shù)md=zp d=zp/ 為無(wú)理數(shù)，規(guī)定： m=p/ （mm）m為標(biāo)準(zhǔn)系列則有：d= mz p=m即：分度圓上的模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值z(mì)一定時(shí)，m大則齒輪大3）分度圓壓力角：由漸開線的性質(zhì)可知：不同直徑的圓周上，齒廓各點(diǎn)的壓力角k不同。 k=arccos（rb/rk）基圓上壓力角等于零。 = arccos（rb/r）或rb=rcos 分度圓相等的齒輪，若不同，則基圓不同，因而其齒廓漸開線的形狀不同。所以， 是決

6、定漸開線形狀的 一個(gè)基本參數(shù)。分析：由d=mZ可知，當(dāng)齒輪的齒數(shù)Z與模數(shù)m一定時(shí)，其分度圓的大小亦即完全確定。所以任意一個(gè)齒輪都有一個(gè)分度圓，而且也只有一個(gè)分度圓由db=dcos=mZcos可見，在齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、壓力角一定時(shí)，齒輪的基圓大小亦一定，即漸開線的形狀一定。所以，把Z、m、這三個(gè)參數(shù)稱為 漸開線齒輪的基本參數(shù)。三、各部分尺寸的計(jì)算公式； （以基本參數(shù)表示）分度圓直徑 d=mz齒頂高 ha=ha*m齒根高 hf=（ha*+c*）m齒全高 h=ha+hf=（2ha*+c*）m齒頂圓直徑 da=d+2ha=（z+2ha*）m齒根圓直徑 df=d-2hf=（z-2ha*-2c*）m基圓直

7、徑 db=dcos=mzcos其中：ha*稱齒頂高系數(shù)，c*為頂隙系數(shù)。 標(biāo)準(zhǔn)齒輪：m、 、ha*、c*、均為標(biāo)準(zhǔn)值，且e=s的齒輪 其中ha*=1 c*=0.25輪齒嚙合過(guò)程：開始嚙合：主動(dòng)齒輪的齒根與從動(dòng)齒輪的齒頂進(jìn)入嚙合，嚙合點(diǎn)沿嚙合線移動(dòng)，同時(shí)沿齒廓移動(dòng)，由從動(dòng)齒輪的齒頂逐漸移向齒根。當(dāng)嚙合進(jìn)行到主動(dòng)輪的齒頂圓與嚙合線的交點(diǎn)時(shí)，兩輪齒即將脫離嚙合。4.5 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合前一對(duì)齒在k點(diǎn)將要退出嚙合時(shí)，后一對(duì)齒應(yīng)在k點(diǎn)進(jìn)入嚙合，應(yīng)有輪1與輪2的法向齒距k1k1= k2k2則兩輪的基圓上的齒距應(yīng)相等即pb1=pb2pb1=pb2pb1z1=db1 pb2z2=db2db1/z1= db

8、2/z2 d1cos1/z1= d2cos2/z2m1cos1= m2cos2 m1=m2 1= 2所以漸開線齒輪正確嚙合的條件是： 兩輪的模數(shù)與壓力角必須分別相等 二、標(biāo)準(zhǔn)中心距m1=m2=m，則有d2/d1=Z2/Z1標(biāo)準(zhǔn)中心距：一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓相切時(shí)的中心距，稱標(biāo)準(zhǔn)中心距。則：三、重合度N1N2為理論嚙合線B1B2為實(shí)際嚙合線段若使齒輪能連續(xù)傳動(dòng)，則實(shí)際嚙合線段應(yīng)大于或等于齒輪的法節(jié)，即： B1B2=Pb重合度：漸開線齒輪連續(xù)傳動(dòng)的條件：重合度大于等于1，即：重合度越大，同時(shí)嚙合的齒的對(duì)數(shù)越多，傳動(dòng)平穩(wěn)。4.6 漸開線齒輪的加工方法及根切現(xiàn)象一、成形法1、銑齒 仿形法加工齒輪時(shí)，刀具的

9、形狀與齒輪的齒槽形狀相同。用一般銑床即可以銑去齒槽的金屬而形成齒輪的輪齒。 2、拉刀拉齒 拉刀拉齒主要用來(lái)拉削內(nèi)齒輪，拉刀的最終形狀與齒輪的完整的齒槽空間相同，它是仿形法加工的一種，因拉刀的制造成本高，故它適用于批量生產(chǎn)的情況。3、沖壓齒輪 沖頭的形狀與完整的齒輪或完整的齒槽的形狀相同，它可以沖壓出外齒輪，也可以沖壓出內(nèi)齒輪。它適用于批量生產(chǎn)。二、范成法這種方法 可以看成是利用齒輪與齒條相嚙合或齒輪與齒輪相嚙合時(shí)，其齒廓互為包絡(luò)的原理來(lái)加工齒輪齒廓的，這種齒輪加工方法稱為范成法1、齒輪插刀其形狀與外齒輪相似，它不但能夠加工外齒輪，還能加工內(nèi)齒輪。2、齒條插刀(又稱梳齒刀)其齒形為基本齒廓齒條上

10、加一段圓角，用以加工出齒輪的齒根過(guò)渡曲線。刀具齒廓的直線部分用來(lái)加工漸開線齒廓，其高度為：2ha*m刀具的中心線又稱分度線，分度線上的齒后與齒槽寬相等，即 齒輪插刀插制齒輪齒條插刀插齒切削過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)1)范成運(yùn)動(dòng) 齒條插刀加工齒輪時(shí)，刀具的節(jié)線與被加工齒輪齒坯節(jié)圓的分度圓相切并作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，齒輪插刀加工齒輪時(shí)，刀具的節(jié)圓與齒坯節(jié)圓相切并作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)稱為范成運(yùn)動(dòng)。 2)切削運(yùn)動(dòng) 及其它運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng): 刀具沿齒輪毛坯軸向的切齒運(yùn)動(dòng)。讓刀運(yùn)動(dòng)：插齒刀具返回時(shí)，為避免擦傷已加工出的齒廓，工件后退的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：為了加工出全齒高，刀具沿齒輪毛坯徑向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。3、齒輪滾刀：為了克服齒條插刀插齒

11、的切削不連續(xù)和齒條刀齒數(shù)一定與被加工齒輪齒數(shù)為任意的矛盾，避免機(jī)床復(fù)雜化，提出滾齒加工。滾刀相當(dāng)于軸截面為直線齒形的螺桿，滾刀旋轉(zhuǎn)時(shí)，相當(dāng)于直線齒廓的齒條沿其軸線方向連續(xù)不斷移動(dòng)，從而可以加工任意齒數(shù)的齒輪。滾齒法既可以加工直齒輪，又能很方便地加工出斜齒輪，它是齒輪加工中普遍應(yīng)用的方法。4.7 根切現(xiàn)象、最少齒數(shù)及變位齒輪 1、根切 范成法加工齒輪時(shí)，齒廓根部漸開線被切去一部分的現(xiàn)象，稱為根切。2、根切原因 齒條刀具的齒頂線超過(guò)嚙合極限點(diǎn)N不根切的最少齒數(shù)：zmin=173、避免根切的方法1) 齒輪齒數(shù) Z Zmin2) 改變刀具齒形參數(shù)：增大齒形角或者減小齒頂高系數(shù)ha*3) 用正變位齒輪一

12、、斜齒輪的共軛曲面：齒廓1齒廓2平面S在基圓柱1和2上作純滾動(dòng)時(shí)，直線KK的軌跡即為齒輪1和2的齒廓曲面，則其接觸線都是平行于斜直線KK的直線，且接觸線在嚙合面上。平面S直線KK基圓螺旋角b4.8平行軸斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒輪嚙合的特點(diǎn)：齒廓接觸線的長(zhǎng)度逐漸加長(zhǎng)，又逐漸縮短，即表明其齒廓是逐漸進(jìn)入嚙合，又逐漸退出嚙合，所以，斜齒輪工作平穩(wěn)、適于高速傳動(dòng)。二、斜齒輪各部分名稱的幾何尺寸端面： 模數(shù)mt，齒距pt法面： 模數(shù)mn，齒距pn pn=ptcos 又p=m mn=mtcosnt端面壓力角與法面壓力角tgn=tgtcos 斜齒輪的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)：以斜齒輪的法面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，即 mn=mtcos n=tcos 其中mn為標(biāo)準(zhǔn)系列， n為標(biāo)準(zhǔn)值20一對(duì)斜齒輪正確嚙合的條件：1）法面模數(shù)和壓力角分別相等2）兩輪分度圓柱螺旋角（螺旋角）大小相等、旋向相反。右 旋左 旋三、齒輪傳動(dòng)的重合度端面重合度t，重合度斜齒輪的特點(diǎn):1）接觸線為斜線，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無(wú)噪音。2）重合度增加，承載能力增大，適于高速傳動(dòng)。3）最少齒數(shù)可以比直齒輪少。斜齒輪傳動(dòng)會(huì)產(chǎn)生軸向力4.8 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)一、概述：1）傳遞兩相