機(jī)械基礎(chǔ)第四版第四章

第四章齒輪傳動§4－1§4－2§4－3§4－4§4－5齒輪傳動的類型及應(yīng)用漸開線齒廓漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計算其他齒輪傳動簡介

漸開線齒輪失效形式第一頁，共四十五頁。齒輪傳動應(yīng)用舉例第二頁，共四十五頁。§4－1齒輪傳動的類型及應(yīng)用齒輪傳動——利用齒輪副來傳遞運(yùn)動和（或）動力的一種機(jī)械傳動。一、齒輪傳動的常用類型二、齒輪傳動的應(yīng)用第三頁，共四十五頁。一、齒輪傳動常用類型兩軸不平行按輪齒方向兩軸平行按嚙合情況直齒圓柱齒輪傳動

斜齒圓柱齒輪傳動人字齒圓柱齒輪傳動外嚙合齒輪傳動內(nèi)嚙合齒輪傳動齒輪齒條傳動相交軸齒輪傳動錐齒輪傳動交錯軸斜齒輪傳動蝸輪蝸桿傳動交錯軸齒輪傳動齒輪傳動常用類型第四頁，共四十五頁。二、齒輪傳動的應(yīng)用1．傳動比n1、n2

——主、從動輪的轉(zhuǎn)速，r/minz1、z2

——主、從動輪齒數(shù)齒輪傳動的傳動比是主動齒輪轉(zhuǎn)速與從動齒輪轉(zhuǎn)速之比，也等于兩齒輪齒數(shù)之反比。第五頁，共四十五頁。2．應(yīng)用特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)能保證瞬時傳動比恒定，工作可靠性高，傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確可靠傳遞的功率和圓周速度范圍較寬結(jié)構(gòu)緊湊、可實(shí)現(xiàn)較大的傳動比傳動效率高，使用壽命長維護(hù)簡便第六頁，共四十五頁。運(yùn)轉(zhuǎn)過程中有振動、沖擊和噪聲齒輪安裝要求較高不能實(shí)現(xiàn)無極變速不適宜用在中心距較大的場合（2）缺點(diǎn)第七頁，共四十五頁。一、齒輪傳動對齒廓曲線的基本要求二、漸開線的形成及性質(zhì)三、漸開線齒輪嚙合特性§4－2漸開線齒廓第八頁，共四十五頁。一、齒輪傳動對齒廓曲線的基本要求傳動平穩(wěn)

承載能力強(qiáng)第九頁，共四十五頁。二、漸開線的形成及性質(zhì)動直線沿著一固定的圓作純滾動時，此動直線上任一點(diǎn)K的運(yùn)動軌跡CK稱為漸開線，該圓稱為漸開線的基圓，其半徑以rb表示，直線稱為漸開線的發(fā)生線。第十頁，共四十五頁。漸開線齒輪——以同一個基圓上產(chǎn)生的兩條反向漸開線為齒廓的齒輪。第十一頁，共四十五頁。漸開線齒廓的性質(zhì)：發(fā)生線在基圓上滾過的線段長等于基圓上被滾過的弧長漸開線上任意一點(diǎn)的法線必切于基圓漸開線的形狀取決于基圓的大小漸開線上各點(diǎn)的曲率半徑不相等漸開線上各點(diǎn)的齒形角（壓力角）不等漸開線的起始點(diǎn)在基圓上，基圓內(nèi)無漸開線第十二頁，共四十五頁。三、漸開線齒廓嚙合特性能保持瞬時傳動比的恒定具有傳動的可分離性第十三頁，共四十五頁。一、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分的名稱二、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算四、直齒圓柱內(nèi)齒輪簡介§4－3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計算第十四頁，共四十五頁。一、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分的名稱齒輪上各部分名稱第十五頁，共四十五頁。二、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒形角α齒數(shù)z模數(shù)m齒頂高系數(shù)ha*頂隙系數(shù)c*第十六頁，共四十五頁。1．標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒形角α第十七頁，共四十五頁。齒形角——在端平面上，過端面齒廓上任意點(diǎn)K的徑向直線與齒廓在該點(diǎn)處的切線所夾的銳角，用α表示。K點(diǎn)的齒形角為αK。漸開線齒廓上各點(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α=0°。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α表示。第十八頁，共四十五頁。2．齒數(shù)z一個齒輪的輪齒總數(shù)。3．模數(shù)m齒距p除以圓周率π所得的商，即m＝

p

/π。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。第十九頁，共四十五頁。4．齒頂高系數(shù)ha**對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，規(guī)定ha=ha*m。ha

稱為齒頂高系數(shù)。我國標(biāo)準(zhǔn)*規(guī)定：正常齒ha

＝1。5．頂隙系數(shù)c*當(dāng)一對齒輪嚙合時，為使一個齒輪的齒頂面不與另一個齒輪的齒槽底面相抵觸，輪齒的齒根高應(yīng)大于齒頂高，即應(yīng)留有一定的徑向間隙，稱為頂隙，用c表示。對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，規(guī)定c＝c*m。c*稱為頂隙系數(shù)。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：正常齒

c*＝0.25。第二十頁，共四十五頁。三、外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算名稱代號計算公式齒形角α標(biāo)準(zhǔn)齒輪為20°齒數(shù)z通過傳動比計算確定模數(shù)m通過計算或結(jié)構(gòu)設(shè)計確定齒厚ss=p/2=πm/2齒槽寬ee=p/2=πm/2齒距pp=πm基圓齒距pbpb=pcosα=πmcosα齒頂高h(yuǎn)aha=ha*m=m第二十一頁，共四十五頁。名稱代號計算公式齒根高h(yuǎn)fhf=(ha*+c*)m=1.25m齒高h(yuǎn)h=ha+hf=2.25m分度圓直徑dd=mz齒頂圓直徑dada=d+2ha=m(z+2)齒根圓直徑dfdf=d-hf=m(z-2.5)基圓直徑dbdb=dcosα標(biāo)準(zhǔn)中心距aa=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2第二十二頁，共四十五頁。四、直齒圓柱內(nèi)齒輪簡介直齒圓柱內(nèi)齒輪直齒圓柱內(nèi)齒輪傳動第二十三頁，共四十五頁。內(nèi)齒輪的齒頂圓小于分度圓，齒根圓大于分度圓內(nèi)齒輪的齒廓是內(nèi)凹的，其齒厚和齒槽寬分別對應(yīng)于外齒輪的齒槽和齒厚為了使內(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第二十四頁，共四十五頁。*五、漸開線直齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件和連續(xù)傳動條件1．正確嚙合條件pb1=pb2模數(shù)相等分度圓上的齒形角相等第二十五頁，共四十五頁。2．連續(xù)傳動條件前一對輪齒尚未結(jié)束嚙合，后繼的一對輪齒已進(jìn)入嚙合狀態(tài)。第二十六頁，共四十五頁。一、斜齒圓柱齒輪傳動二、直齒圓錐齒輪傳動三、齒輪齒條傳動§4－4其他齒輪傳動簡介第二十七頁，共四十五頁。一、斜齒圓柱齒輪傳動1．斜齒圓柱齒輪的形成直齒輪齒廓的形成第二十八頁，共四十五頁。當(dāng)發(fā)生面沿基圓柱作純滾動時，直線BB形成的一個螺旋形的漸開線曲面，稱為漸開線螺旋面。βb稱為基圓柱上的螺旋角。第二十九頁，共四十五頁。2．斜齒輪傳動的嚙合性能齒的接觸線先由短變長，再由長變短，承載能力大，可用于大功率傳動輪齒上的載荷逐漸增加，逐漸卸掉，承載和卸載平穩(wěn)、沖擊、振動和噪聲小，使用壽命長傳動平穩(wěn)、沖擊、振動和噪音較小適用于高速重載的場合第三十頁，共四十五頁。3．斜齒圓柱齒輪主要參數(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。β：斜齒圓柱齒輪螺旋角第三十一頁，共四十五頁。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。第三十二頁，共四十五頁。4．斜齒圓柱齒輪正確嚙合條件法面模數(shù)（法向齒距除以圓周率π所得的商）相等，即m

n1=m

n2

=m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αn1=αn2

=α螺旋角相等、旋向相反，即β1=-β2第三十三頁，共四十五頁。二、直齒圓錐齒輪傳動以大端的參數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。應(yīng)滿足的條件：大端端面模數(shù)相等大端齒形角相等第三十四頁，共四十五頁。三、齒輪齒條傳動斜齒條直齒條第三十五頁，共四十五頁。1．齒條齒輪的齒數(shù)增加到無窮多時，其圓心位于無窮遠(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。第三十六頁，共四十五頁。齒條的主要特點(diǎn)：齒廓上各點(diǎn)的法線相互平行。傳動時，齒條作直線運(yùn)動，且速度大小和方向均一致。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α為20o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。第三十七頁，共四十五頁。2．齒輪齒條傳動v=

n1πd1=n1πmz1L=πd1=πmz1v

—齒條的移動速度，mm/minn1—齒輪的轉(zhuǎn)速，r/mind1——齒輪分度圓直徑，mm

m——齒輪的模數(shù)，mmz1——齒輪的齒數(shù)L—齒輪每回轉(zhuǎn)一周齒條的移動距離第三十八頁，共四十五頁?！?－5

漸開線齒輪失效形式失效——齒輪傳動過程中，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)蝕二、齒面磨損三、齒面膠合四、齒面塑變五、輪齒折斷第三十九頁，共四十五頁。一、齒面點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕多發(fā)生在靠近節(jié)線的齒根面上。第四十頁，共四十五頁。二、齒面磨損齒面磨損是開式齒輪傳動的主要失效形式。第四十一頁，共四十五頁。三、齒面膠合高速和低速重載的齒輪傳動，容易發(fā)生齒面膠合。第四十二頁，共四十五頁。四、塑性變形當(dāng)齒輪的齒面較軟，在重載情況下，可能使

表層金屬沿著相對滑動方向發(fā)生局部的塑