一對漸開線直齒圓柱齒輪學習教案課件

1、會計學1一對漸開線直齒圓柱齒輪會計學1一對漸開線直齒圓柱齒輪機械設計基礎主要內(nèi)容金 屬 材 料螺 紋 聯(lián) 接機構的自由度平面連桿機構凸 輪 機 構間歇運動機構齒輪傳動齒輪系帶傳動鏈傳動軸/軸承/聯(lián)軸器與離合器第1頁/共81頁機械設計基礎主要內(nèi)容金 屬 材 料第1頁/共81頁Unit 7 齒輪傳動齒輪傳動的基本類型齒輪傳動的基本要求直齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動圓錐齒輪傳動蝸桿傳動齒輪失效形式、材料、結(jié)構與潤滑齒輪傳動受力分析第2頁/共81頁Unit 7 齒輪傳動齒輪傳動的基本類型第2頁/共81頁一、齒輪傳動基本類型平行軸交錯軸垂直軸第3頁/共81頁一、齒輪傳動基本類型平行軸交錯軸垂直軸第3頁

2、/共81頁平行軸線齒輪傳動第4頁/共81頁平行軸線齒輪傳動第4頁/共81頁垂直與交錯軸齒輪傳動第5頁/共81頁垂直與交錯軸齒輪傳動第5頁/共81頁特殊曲線齒輪傳動圓弧齒輪傳動第6頁/共81頁特殊曲線齒輪傳動圓弧齒輪傳動第6頁/共81頁傳動準確和平穩(wěn)（任意瞬時傳動比恒定） 由齒輪輪廓和制造精度決定。 傳動比 承載能力強（足夠強度、剛度、耐磨） 由齒輪尺寸、材料和工藝決定。二、齒輪傳動的基本要求第7頁/共81頁傳動準確和平穩(wěn)（任意瞬時傳動比恒定）二、齒輪傳動的基本要求第三、直齒圓柱齒輪傳動漸開線齒廓齒廓嚙合基本定律嚙合線與嚙合角漸開線標準圓柱齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸漸開線齒輪的正確嚙合條件漸開線齒

3、輪連續(xù)傳動條件齒輪加工方法及根切現(xiàn)象思考題與作業(yè)/1第8頁/共81頁三、直齒圓柱齒輪傳動漸開線齒廓第8頁/共81頁1、漸開線齒廓漸開線的形成-一條直線在圓周上作純滾動時，該直線上任意一點的軌跡稱該圓的漸開線。第9頁/共81頁1、漸開線齒廓漸開線的形成-一條直線在圓周上作純滾動時漸開線特性（2）NK線長是K點的曲率半 徑， N點為曲率中心。（3）NK線是K點的法線。（4）漸開線形狀取決于基圓 的大??； rb ，漸開 線趨近直線（齒條）。（5）基圓內(nèi)無漸開線。（1）第10頁/共81頁漸開線特性（2）NK線長是K點的曲率半（3）NK線是K點的法漸開線特性(續(xù)）（6）漸開線齒廓上任意點 K的壓力角-漸

4、開線 齒廓上K點的法線與 齒廓上該點速度方向 線之間的夾角k。cos k =ON/OK= rb/r k第11頁/共81頁漸開線特性(續(xù)）（6）漸開線齒廓上任意點cos k =ON2、齒廓嚙合基本定律（1） 保證兩齒廓在公法線n-n方向不發(fā)生分離或相互嵌入，接觸點k的線速度在公法線上的投影應相等。即P第12頁/共81頁2、齒廓嚙合基本定律（1） 保證兩齒廓在公法線n-n方向齒廓嚙合基本定律（2） 相互嚙合傳動的一對齒廓，在任意瞬時的傳動比，必等于該瞬時兩輪連心線被齒廓接觸點公法線所分割的兩線段長度的反比。P節(jié)點，節(jié)圓半徑分別為 一對齒輪傳動，可視為上述兩節(jié)圓作純滾動的摩擦輪傳動。PO1O2r1r

5、2第13頁/共81頁齒廓嚙合基本定律（2） 相互嚙合傳動的一對齒廓，在任意漸開線齒廓嚙合特點1、漸開線齒廓兩基圓內(nèi)公切線只有一條，因而與中心線只有一個交點。2、中心距具有可分性-中心距變化，P點位置變化，則r1、r2變化，但因基圓半徑固定不變，所以傳動比不變。PN1N2O1O2rb1rb2r1r2第14頁/共81頁漸開線齒廓嚙合特點1、漸開線齒廓兩基圓內(nèi)公切線只有一條，因而3、嚙合線與嚙合角嚙合線（line of action)-齒輪傳動時，一對齒嚙合點所走過的軌跡。對于漸開線齒輪，嚙合線一條不變的直線，即兩基圓的內(nèi)公切線N1N2。第15頁/共81頁3、嚙合線與嚙合角嚙合線（line of a

6、ction)-嚙合角嚙合角-嚙合線N1N2與兩節(jié)圓 過節(jié)點P的公切線tt所夾銳 角 。該角在嚙合過程中 保持不變。cos =rb1/r1= rb2/r2第16頁/共81頁嚙合角嚙合角-嚙合線N1N2與兩節(jié)圓cos =r4、漸開線標準圓柱齒輪幾何尺寸（1）第17頁/共81頁4、漸開線標準圓柱齒輪幾何尺寸（1）第17頁/共81頁漸開線標準圓柱齒輪幾何尺寸（2）4、齒厚sk、齒槽寬ek、齒距Pk= sk+ ek= dk/Z， dk= Z Pk/ d=m Z，=200，標準齒輪 P=s+e，s=e= m/25、分度圓-圓周上的 P/ =m（模數(shù)）為標準值GB1357-87，壓力角亦為標準值的圓。1、齒

7、數(shù)Z2、齒頂圓直徑：da=d+2ha=m(z+2)3、齒根圓直徑：df=d-2hf=m(z-2.5)第18頁/共81頁漸開線標準圓柱齒輪幾何尺寸（2）4、齒厚sk、齒槽寬ek、齒漸開線標準圓柱齒輪幾何尺寸（3）6、全齒高h= ha+ hf 齒頂高ha=ha*m=m， 齒根高hf=(ha*+c*)m=1.25m， 其中:c= c*m頂隙作用是避免輪齒頂撞，貯存潤滑油。 m1時， ha*=1， c*=0.25 m1時， ha*=1， c*=0.35 7、標準直齒圓柱齒輪的分度圓半徑 r=rb/cos ，db=d cos =mZ cos 注意：徑節(jié)制齒輪：徑節(jié)P=Z/d(1/in)，d=25.4Z/

8、P=mZ，m=25.4/P第19頁/共81頁漸開線標準圓柱齒輪幾何尺寸（3）6、全齒高h= ha+ hf漸開線標準圓柱齒輪幾何尺寸（4）8、標準直齒圓柱齒輪的公法線長度Wk-在齒輪上跨過一定齒數(shù)k所量得的漸開線漸的法線距離。用以控制輪齒齒側(cè)間隙公差。Wk=(K-1)pb+sb=m cos(k-0.5) +z(tg- )當=200時Wk=m2.9521(K-0.5)+0.0149Z若要使卡尺的兩卡腳切于漸線齒輪的分度圓附近，則K=0.111Z+0.5K、 Wk、 Wk均可直接查手冊第20頁/共81頁漸開線標準圓柱齒輪幾何尺寸（4）8、標準直齒圓柱齒輪的公法線漸開線標準圓柱內(nèi)齒輪幾何尺寸（5）da

9、=d2ha=m(Z2ha*)df=d2hf=m(Z2ha* 2c*)a=(d1d2)/2=m(Z1Z2)/2 第21頁/共81頁漸開線標準圓柱內(nèi)齒輪幾何尺寸（5）da=d2ha=m(Z漸開線標準齒輪幾何尺寸設計圖例第22頁/共81頁漸開線標準齒輪幾何尺寸設計圖例第22頁/共81頁5、漸開線齒輪的正確嚙合條件正確嚙合條件-一對齒相鄰兩齒同側(cè)齒廓間在嚙合線上的法線距離相等，pn1=pn2 。漸開線的特性即pb1=pb2結(jié)論：m1= m2=m， 1= 2=200 則：i12=d2/d1=z2/z1 a=(d2+d1)/2=m(z2+z1)/2（標準安裝，s1=e2側(cè)隙為零）推導： db1/z1= d

10、b2/z2 m1cos 1= m2cos 2第23頁/共81頁5、漸開線齒輪的正確嚙合條件正確嚙合條件-一對齒相鄰兩齒6、漸開線齒輪連續(xù)傳動條件連續(xù)傳動條件-前一對齒輪即將脫離嚙合時，后一對齒輪剛好進入嚙合。重合度 : =B2B1/pb=Z1(tga1-tg )+ Z2(tga2-tg ) 1當Z時，因cos a =rb/ra=rcos/(z+2ha*)max=4ha*/ sin2ha*=1， =200時，max1.981標準齒輪恒有11)， =2002）正確嚙合條件：m1= m2=m， 1= 2=2001+ 2= 900（分度圓錐角）第43頁/共81頁2、直齒圓錐齒輪標準參數(shù)1）圓錐齒輪以大

11、端參數(shù)為標準參數(shù)：23、圓錐齒輪幾何尺寸計算1)分度圓：d1=mz1， d2=mz22)齒頂高：ha=m， 齒根高：hf=1.2m3)傳動比：i12= d2/d1 = z2/z1 =ctg 1=tg 2注意：分度圓錐角：1=arcctg i12， 2= 900-1 齒頂角：a1= a2=arctg ha/R， 齒根角： f1= f2=arctg hf/R第44頁/共81頁3、圓錐齒輪幾何尺寸計算1)分度圓：d1=mz1， d2=m思考題與作業(yè)七/3直齒園錐齒輪傳動，標準參數(shù)指錐齒輪 的參數(shù)。錐齒輪傳動用來傳遞兩 （A，平行，B，相交，C，交錯）軸間的運動和動力。直齒圓錐齒輪是以其 （A，小，B

12、，大）端參數(shù)為標準值的。兩軸線交角為900的一對直齒圓錐齒輪傳動中，齒輪1為主動輪，其分度圓錐角為1，則傳動比I12=1/2=Z2/Z1= （A，tg1，B，ctg1，C，sin1，D，cos1）。第45頁/共81頁思考題與作業(yè)七/3直齒園錐齒輪傳動，標準參數(shù)指錐齒輪 六、蝸桿傳動蝸桿傳動特點蝸桿傳動的標準參數(shù)蝸桿傳動正確嚙合條件蝸桿傳動幾何尺寸計算思考題與作業(yè)/4第46頁/共81頁六、蝸桿傳動蝸桿傳動特點第46頁/共81頁1、蝸桿傳動特點1)傳動比大，傳遞動力時i=1080，分度i=1000；2）結(jié)構緊湊，傳動平穩(wěn)，噪聲?。?）當蝸桿導程角小于齒面間的當量摩擦角時，可以實現(xiàn)自鎖；4）效率低，

13、發(fā)熱量大；傳遞功率可達200kW，但一般50kW。5）為降低摩擦、減小磨損、提高齒面抗膠合能力，蝸輪齒圈常用貴重銅合金制造，成本高。第47頁/共81頁1、蝸桿傳動特點1)傳動比大，傳遞動力時i=1080，分度2、蝸桿傳動標準參數(shù)模數(shù)m-GB10085-88，= 200，ha*=1，c*=0.22）蝸桿傳動規(guī)定中間平面內(nèi)參數(shù)為標準參數(shù)，且?guī)缀纬叽缬嬎阋彩怯嬎阒虚g平面內(nèi)的尺寸。1）連心線蝸桿軸線與蝸輪軸線的公垂線。 中間平面蝸桿軸線與連心線構成的平面。第48頁/共81頁2、蝸桿傳動標準參數(shù)模數(shù)m-GB10085-88，2）蝸桿3、蝸桿傳動正確嚙合條件1）蝸桿分度圓上導程角：tg=z1.px1/d1

14、= z1.m/d1傳遞動力=150300，要求反傳動自所30302）mx1= mt2 =m x1= t2=200 （蝸輪螺旋角）= 第49頁/共81頁3、蝸桿傳動正確嚙合條件1）蝸桿分度圓上導程角：2）mx1=4、蝸桿傳動幾何尺寸計算3）傳動比：i12=z2/z1 中心距：a=(d1+d2)/2 =m(q +z2)/21）蝸桿分度圓：d1=z1m/tg =qm，直徑系數(shù)q= z1/tg 蝸輪分度圓：d2=mz22）齒頂高：ha=m， 齒根高：hf=1.2m第50頁/共81頁4、蝸桿傳動幾何尺寸計算3）傳動比：i12=z2/z11）蝸蝸桿減速器第51頁/共81頁蝸桿減速器第51頁/共81頁思考題

15、與作業(yè)七/4蝸桿傳動正確嚙合條件為：蝸桿 模數(shù)及壓力角分別等于蝸輪 模數(shù)及壓力角，且蝸桿分度園導程角與蝸輪分度園螺旋角大小 ，方向 。已知阿基米德蝸桿轉(zhuǎn)動，蝸桿頭數(shù)Z1=2，蝸桿分度園直徑d1=40mm，蝸輪齒數(shù)Z1=59，蝸輪分度園直徑d2=236mm，則蝸桿傳動比I= （A、236/40，B、40/236，C、59/2，D、2/59）。對于閉式蝸桿傳動應進行熱平衡計算，計算目的是控制 在規(guī)定范圍內(nèi)。第52頁/共81頁思考題與作業(yè)七/4蝸桿傳動正確嚙合條件為：蝸桿 模數(shù)七、齒輪失效形式、材料、結(jié)構及潤滑齒輪失效形式與材料蝸桿傳動效率、失效形式與材料齒輪結(jié)構蝸輪、蝸桿結(jié)構齒輪潤滑蝸桿傳動效率、

16、熱平衡與潤滑思考題與作業(yè)七/5第53頁/共81頁七、齒輪失效形式、材料、結(jié)構及潤滑齒輪失效形式與材料第53頁1、齒輪失效形式與材料輪齒折斷點蝕磨損膠合塑性變形（1）失效形式:第54頁/共81頁1、齒輪失效形式與材料輪齒折斷（1）失效形式:第54頁/共8（2）齒輪材料齒輪材料的基本要求齒面有較高的硬度和良好的耐磨性能齒芯應有足夠強度和韌性，使齒根彎曲強度高、抗沖擊良好的加工工藝性和熱處理性能齒輪材料及熱處理鍛鋼：軟齒面（HBS350）優(yōu)質(zhì)中碳鋼正火或調(diào)質(zhì)小齒輪齒面硬度較大齒輪高2550HBS第55頁/共81頁（2）齒輪材料齒輪材料的基本要求齒面有較高的硬度和良好的2、蝸桿傳動失效形式與材料（1)

17、失效形式膠合、磨損、疲勞點蝕節(jié)點處齒面間的滑動速度對齒面潤滑情況、失效形式、發(fā)熱及傳動效率都有很大影響第56頁/共81頁2、蝸桿傳動失效形式與材料（1)失效形式膠合、磨損、疲勞（2）蝸輪材料蝸輪青銅(減摩,耐磨,抗膠合) 灰鑄鐵低速輕載場合 25m/s錫背銅 500mm時采用的結(jié)構。第61頁/共81頁（4）輪幅式齒輪齒頂圓直徑da500mm時采用的結(jié)構。第64、蝸輪、蝸桿結(jié)構（1）蝸桿通常與軸做成一體，稱為蝸桿軸第62頁/共81頁4、蝸輪、蝸桿結(jié)構（1）蝸桿通常與軸做成一體，稱為蝸桿軸第6（2）蝸輪結(jié)構蝸輪：整體式小直徑，青銅或鑄鐵材料制成。組合式：齒圈壓配式，過盈配合，并在接合面圓周偏硬材料

18、邊(2-3)mm裝48個直經(jīng)(1.21.5)的螺釘螺栓聯(lián)接式澆注式成批生產(chǎn)蝸輪 第63頁/共81頁（2）蝸輪結(jié)構蝸輪：整體式小直徑，青銅或鑄鐵材料制成。組（a）油池浸油潤滑 （b)飛濺潤滑 (c)噴油潤滑（1）閉式齒輪傳動的潤滑方式： 12m/s大齒輪浸入油池12個齒高，但10mm；12m/s，離心力大，用油泵將一定壓力的油噴到嚙合齒面上5、齒輪潤滑第64頁/共81頁（a）油池浸油潤滑 （b)飛濺潤滑 (c)噴油齒輪潤滑（續(xù)）（2）開式齒輪傳動，速度低、采用人工定期加油潤滑（3）潤滑劑選擇依據(jù)齒輪材料和圓周速度查的運動粘度值，在確定潤滑油的牌號齒輪材料強度極限b(N/mm2)圓周速度(m/s)

19、25運動粘度50C(50C)塑料、青銅、鑄鐵180（23）120（15）85604534鋼4501000270（34）180（23）120（15）8560453410001250270（34）270（34）180（23）120（15）856045滲碳或表面淬火鋼12501580450（53）270（34）270（34）180（23）120（15）8560齒輪傳動潤滑油粘度推薦值第65頁/共81頁齒輪潤滑（續(xù)）（2）開式齒輪傳動，速度低、采用人工定期加油潤6、蝸桿傳動效率、熱平衡與潤滑（1）蝸桿傳動效率 蝸桿傳動的損失嚙合面間摩擦損失，攪動潤油飛濺損失，軸承摩擦損失。 27， 27效率提高很少

20、v時，反傳動自鎖閉式傳動：Z1=1， =0.650.75Z1=2， =0.750.82Z1=4、6，=0.820.92開式傳動：Z1=1、2，=0.600.70自鎖：0.5第66頁/共81頁6、蝸桿傳動效率、熱平衡與潤滑（1）蝸桿傳動效率 27（2）蝸桿傳動潤滑潤滑油粘度和給油方法：根據(jù)相對速度、載荷類型參見下表選擇青銅蝸輪不允許采用抗膠合能力強的活性潤滑 油，以免腐蝕?；瑒铀俣萻(m/s)12.55510101525工作條件重載重載中載運動粘度(cSt)500C(1000C)450(55)300(35)180(20)120(12)806045給油方式油池潤滑由此潤滑或噴油潤滑壓力噴油潤滑 (

21、壓力N/mm2)0.070.20.3第67頁/共81頁（2）蝸桿傳動潤滑潤滑油粘度和給油方法：根據(jù)相對速度、載荷類（3）蝸桿傳動熱平衡計算轉(zhuǎn)化為熱量的功率：PS=1000(1-)P1 經(jīng)箱體散發(fā)熱量 ：PC=KSA(t1-t0) 發(fā)熱、散熱平衡時 PS= PCP1蝸桿傳動輸入功率（KW），KS散熱系數(shù)10-17W/m2）0CA箱體內(nèi)壁被油飛濺到的外壁與空氣接觸的面積。 散熱片的面積按照50A%計算。t1齒面間潤滑油許可工作溫度70-90 0C 第68頁/共81頁（3）蝸桿傳動熱平衡計算轉(zhuǎn)化為熱量的功率：PS=1000(1（4）蝸桿傳動散熱措施冷卻措施： 在箱殼外面增加散熱度,在蝸桿上裝風扇.

22、或箱體油池內(nèi)裝蛇形冷卻水管或用循環(huán)油 冷卻. 第69頁/共81頁（4）蝸桿傳動散熱措施冷卻措施： 在箱殼外面增加散熱度,在蝸思考題與作業(yè)七/5漸開線齒輪轉(zhuǎn)動的輪齒失效形式有、 、 和 。通常閉式齒輪轉(zhuǎn)動的齒面點蝕發(fā)生在齒面的 附近。硬齒面齒輪的輪齒疲勞折通常發(fā)生在 部位。軟齒面齒輪是指齒輪的齒面硬度 350，否則為硬齒面齒輪。齒輪傳動中，由于齒輪的彎曲疲勞強度不夠所產(chǎn)生的疲勞裂紋，通常出現(xiàn)在輪齒的 （A，受壓側(cè)的，B，受拉側(cè)的）齒根部位。在高速重載的閉式齒輪傳動中，輪齒的失效常是齒面 （A，磨損，B，點蝕，C，膠合，D，彈性變形）。第70頁/共81頁思考題與作業(yè)七/5漸開線齒輪轉(zhuǎn)動的輪齒失效形

23、式有、 思考題與作業(yè)七/5疲勞點蝕多發(fā)生在潤滑 （A，良好，B，不良）的閉式 （A，硬B，軟）齒面齒輪傳動中，一般首先發(fā)生在靠近節(jié)線的（A，齒頂，B，齒根）表面上。對齒輪材料的基本要求是：齒面要 （A，軟，B，硬），齒芯要 （A，脆，B，韌）以保證其承載能力和使用壽命。在一對互相嚙合傳動的齒輪中，小齒輪工作次數(shù)多，考慮兩輪的使用壽命大致接近，往往使 （A，大，B，?。X輪的齒面硬度比 （A，大，B，小）齒輪高出HB 或更多。另外為了便于安裝和補償軸向尺寸的變動，一般使 （A，大，B，?。X輪的齒寬比 （A，大，B，?。X輪小 mm。第71頁/共81頁思考題與作業(yè)七/5疲勞點蝕多發(fā)生在潤滑 （思考題與作業(yè)七/5在閉式齒輪傳動中，常采用的潤滑方法有哪些？在閉式蝸桿傳動中，常采取的提高散熱能力的措施有：在箱體外加