齒輪機構(gòu)課件

1、 第四章 齒輪傳動4.1 齒輪機構(gòu)的類型和特點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準齒輪的 基本尺寸4.5 漸開線標準齒輪的嚙合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4.8 直齒圓錐齒輪傳動4.1 齒輪機構(gòu)的類型和基本要求一、特點1. 適用的功率范圍大（可達數(shù)十萬千瓦，圓周速度可達200m/s。2. 效率高、可高達99%。3. 傳動比穩(wěn)定，i=n1/n24. 結(jié)構(gòu)緊湊。5. 工作可靠、壽命長。二、類型 按兩軸的相對位置和齒向可分：平行軸（圓柱齒輪）齒輪機構(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）齒輪機構(gòu)

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

3、，若使兩齒輪的瞬時傳動比保持恒定，則C應為定點。 滿足上述要求的一對齒廓叫共軛齒廓。 過C點所做的兩個相切的圓稱為節(jié)圓。一對齒輪傳動時，兩節(jié)圓作純滾動。4.3 漸開線齒廓一，漸開線的形成一直線在圓周上純滾動時，該直線上的任意一點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)生線沿基圓滾過的長度等于基圓上被滾過的長度。即 NK=AN （2） 漸開線上任意一點的法線（發(fā)生線）恒與基圓相切。（3）cosk=ON/OK=rb/rk漸開線齒廓上各點的壓力角不等（4）漸開線的形狀取決于基圓的大小。基圓越大，漸開線越平直。反之則越彎曲。（5）基圓之內(nèi)無漸開線三、漸

4、開線齒廓滿足定傳動比傳動任意兩漸開線齒廓在K點嚙合：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C固定。傳動比 i=n1/n2=1/2O2C/O1C=rb2/rb1滿足定傳動比傳動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，不會影響傳動比N1N2是漸開線齒廓的嚙合線：過節(jié)點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 漸開線標準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）所選擇的作為計算基準的圓，其齒厚等以s、e、p表示7. 齒頂高ha 齒根高hf 齒全高h顯然：h=ha+hf二、基本參數(shù)：1）齒數(shù)z2）模數(shù)md=zp d=zp/ 為無理數(shù)，規(guī)定： m=p/ （mm）m為標準系列則有：d= mz p=m即：分度圓上的模數(shù)為標準值z一定時，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 一個基本參數(shù)。分析：由d=mZ可知，當齒輪的齒數(shù)Z與模數(shù)m一定時，其分度圓的大小亦即完全確定。所以任意一個齒輪都有一個分度圓，而且也只有一個分度圓由db=dcos=mZcos可見，在齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、壓力角一定時，齒輪的基圓大小亦一定，即漸開線的形狀一定。所以，把Z、m、這三個參數(shù)稱為 漸開線齒輪的基本參數(shù)。三、各部分尺寸的計算公式； （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)。 標準齒輪：m、 、ha*、c*、均為標準值，且e=s的齒輪 其中ha*=1 c*=0.25輪齒嚙合過程：開始嚙合：主動齒輪的齒根與從動齒輪的齒頂進入嚙合，嚙合點沿嚙合線移動，同時沿齒廓移動，由從動齒輪的齒頂逐漸移向齒根。當嚙合進行到主動輪的齒頂圓與嚙合線的交點時，兩輪齒即將脫離嚙合。4.5 漸開線標準齒輪的嚙合前一對齒在k點將要退出嚙合時，后一對齒應在k點進入嚙合，應有輪1與輪2的法向齒距k1k1= k2k2則兩輪的基圓上的齒距應相等即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、標準中心距m1=m2=m，則有d2/d1=Z2/Z1標準中心距：一對標準齒輪分度圓相切時的中心距，稱標準中心距。則：三、重合度N1N2為理論嚙合線B1B2為實際嚙合線段若使齒輪能連續(xù)傳動，則實際嚙合線段應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)傳動的條件：重合度大于等于1，即：重合度越大，同時嚙合的齒的對數(shù)越多，傳動平穩(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，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，其齒廓互為包絡(luò)的原理來加工齒輪齒廓的，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渡曲線。刀具齒廓的直線部分用來加工漸開線齒廓，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程中的運動1)范成運動 齒條插刀加工齒輪時，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運動，齒輪插刀加工齒輪時，刀具的節(jié)圓與齒坯節(jié)圓相切并作純滾動運動，該運動稱為范成運動。 2)切削運動 及其它運動切削運動: 刀具沿齒輪毛坯軸向的切齒運動。讓刀運動：插齒刀具返回時，為避免擦傷已加工出的齒廓，工件后退的運動。進給運動：為了加工出全齒高，刀具沿齒輪毛坯徑向的進給運動。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，避免機床復雜化，提出滾齒加工。滾刀相當于軸截面為直線齒形的螺桿，滾刀旋轉(zhuǎn)時，相當于直線齒廓的齒條沿其軸線方向連續(xù)不斷移動，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，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嚙合極限點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上作純滾動時，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斜齒輪嚙合的特點：齒廓接觸線的長度逐漸加長，又逐漸縮短，即表明其齒廓是逐漸進入嚙合，又逐漸退出嚙合，所以，斜齒輪工作平穩(wěn)、適于高速傳動。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 斜齒輪的標準參數(shù)：以斜齒輪的法面參數(shù)為標準參數(shù)，即 mn=mtcos n=tcos 其中mn為標準系列， n為標準值20一對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、齒輪傳動的重合度端面重合度t，重合度斜齒輪的特點:1）接觸線為斜線，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無噪音。2）重合度增加，承載能力增大，適于高速傳動。3）最少齒數(shù)可以比直齒輪少。斜齒輪傳動會產(chǎn)生軸向力4.8 直齒圓錐齒輪傳動一、概述：1）傳遞兩相