第15章齒輪傳動

第15章齒輪傳動一、齒輪傳動的組成、類型和特點三、漸開線標準齒輪的參數(shù)及基本尺寸五、斜齒圓柱齒輪傳動二、漸開線齒輪傳動特點四、標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動六、直齒錐齒輪傳動七、蝸桿傳動一、齒輪傳動的組成、類型和特點1、齒輪傳動的組成齒輪傳動是由主動齒輪1、從動齒輪2和機架所組成。齒輪傳動1—主動齒輪2—從動齒輪作用：傳遞空間任意兩軸（平行、相交、交錯）的旋轉(zhuǎn)運動，或?qū)⑥D(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為移動。結(jié)構(gòu)：圓柱體外（或內(nèi)）均勻分布有大小一樣的齒輪。2、齒輪傳動的類型平面齒輪傳動（軸線平行）外嚙合齒輪傳動直齒輪平行軸斜齒圓柱齒輪傳動人字齒輪傳動

空間齒輪傳動（軸線不平行）按相對運動分按齒廓曲線分：圓錐齒輪傳動蝸輪蝸桿傳動交錯軸斜齒輪傳動漸開線齒輪、擺線齒輪、圓弧齒輪、拋物線齒輪傳動。按速度高低分：按傳動比分：按封閉形式分：齒輪傳動高速、中速、低速齒輪傳動。定傳動比、變傳動比齒輪傳動。開式齒輪傳動、閉式齒輪傳動。內(nèi)嚙合齒輪傳動齒輪齒條傳動平面齒輪機構(gòu)——直齒輪內(nèi)嚙合齒輪傳動兩齒輪的轉(zhuǎn)動方向相同齒輪齒條傳動一小齒輪與一直徑為無窮大齒輪的一部分嚙合傳動外嚙合齒輪傳動兩齒輪的轉(zhuǎn)動方向相反2、齒輪傳動的類型平面齒輪機構(gòu)——平行軸斜齒圓柱齒輪傳動輪齒與其軸線傾斜一個角度2、齒輪傳動的類型平面齒輪機構(gòu)——人字齒輪傳動由兩個螺旋角方向相反的斜齒輪組成2、齒輪傳動的類型空間齒輪機構(gòu)—（圓）錐齒輪傳動用于兩相交軸之間的傳動2、齒輪傳動的類型空間齒輪機構(gòu)——交錯軸斜齒輪傳動用于傳遞兩交錯軸之間的運動2、齒輪傳動的類型空間齒輪機構(gòu)——蝸桿傳動

用于傳遞兩交錯軸之間的運動，其兩軸的交錯角一般為90o2、齒輪傳動的類型3、齒輪傳動的特點優(yōu)點

1)由于采用合理的齒形曲線，所以齒輪傳動能保證兩輪瞬時傳動比恒定，傳遞運動準確可靠。

2)適用的傳動功率和圓周速度范圍較大。

3)傳動效率較高，一般圓柱齒輪的傳動效率可達98%，使用壽命也較長。

4)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。缺點

1)當兩傳動軸之間的距離較大時，若采用齒輪傳動結(jié)構(gòu)就會復(fù)雜，所以齒輪傳動不適用于距離較遠的傳動。

2)沒有過載保護作用。

3)在傳遞直線運動時，不如液壓傳動和螺旋傳動平穩(wěn)。

4)制造和安裝精度要求較高、成本也高。4、齒輪傳動的基本要求1)傳動平穩(wěn)傳動平穩(wěn)即要求瞬時傳動比(i＝ω1／ω2)恒定不變，否則主動輪勻速轉(zhuǎn)動而從動輪轉(zhuǎn)速時快時慢，會引起沖擊、振動和噪聲，影響傳動的質(zhì)量。2)具有足夠的承載能力和使用壽命齒輪要有足夠的強度和剛度，以傳遞較大的動力；并且還要有較長的使用壽命及較小的結(jié)構(gòu)尺寸。理論上可作為齒輪齒廓的曲線有許多種，但實際上由于輪齒的加工、測量和強度等方面的原因，可選用的齒廓曲線僅有漸開線、擺線、圓弧線和拋物線等幾種，其中漸開線齒廓應(yīng)用最廣。二、漸開線齒輪傳動特點1、齒輪齒廓的選擇

直線BK沿半徑為rb的圓作純滾動時,直線上任意一點K的軌跡稱為該圓的漸開線。該圓稱為漸開線的基圓.rb—基圓半徑BK—漸開線發(fā)生線rb（1）漸開線齒廓傳動比恒定不變2、漸開線齒輪傳動特點

當一對漸開線齒輪制成后，兩輪的基圓半徑已確定，則即使安裝時兩輪中心距有一些變化，根據(jù)傳動比公式可知，其傳動比一定不變。漸開線齒輪中心距的改變不影響傳動比的這種性質(zhì)，稱為漸開線齒輪傳動中心距的可分性。它有利于加工、安裝和使用，給制造和安裝帶來極大的方便，也是漸開線齒輪得到廣泛應(yīng)用的原因之一。（2）漸開線齒輪傳動中心距的可分性（3）嚙合時傳遞壓力的方向不變

由于一對漸開線齒輪嚙合時，嚙合點一定在嚙合線N1N2上，N1N2又是公法線，所以齒廓之間傳遞的壓力一定沿著公法線N1N2的方向。這表明，一對漸開線齒輪在嚙合時，無論嚙合點在何處，其受力方向始終不變，從而使傳動平穩(wěn)。這是漸開線齒輪傳動的又一特點。三、漸開線標準齒輪的參數(shù)及基本尺寸（一）齒輪各部分的名稱1、齒頂圓：da、ra2、齒根圓：df、rf3、齒厚：sk4、齒槽寬：ek5、齒距：pk=sk+ek6、齒頂高ha7、齒根高hf8、齒全高h=ha+hf10、齒寬－b9、分度圓：人為規(guī)定的計算基準圓表示符號：d、r、s、e，p=s+e作者：潘存云教授m=4z=162、模數(shù)－m1、齒數(shù)－z分度圓周長：πd=zp,d=zp/πm=2z=16模數(shù)的單位：mm，它是決定齒輪尺寸的一個基本參數(shù)。齒數(shù)相同的齒輪，模數(shù)大，尺寸也大。于是有：

d=mz，

r=mz/2人為規(guī)定：m=p/πm=1z=16（二）齒輪的主要參數(shù)

0.350.70.91.752.252.75(3.25)3.5(3.75)第二系列4.55.5(6.5)79(11)14182228(30)3645標準模數(shù)系列表（GB1357－87）

0.10.120.150.20.250.50.40.50.60.8第一系列11.251.522.5345681012162025324050為了便于制造、檢驗和互換使用，國標GB1357-87規(guī)定了標準模數(shù)系列。d=mzrb—基圓半徑r—分度圓半徑db＝dcosα稱

m、z、α為漸開線齒輪的三個基本參數(shù)。3、壓力角國標規(guī)定：分度圓壓力角為齒輪的標準壓力角：規(guī)定標準值：α＝20°2、齒頂高：ha=ha*m3、齒根高：hf=(ha*+c*)m4、全齒高：h=ha+hf5、齒頂圓直徑：

da=d+2ha齒頂高系數(shù):ha*6、齒根圓直徑：df=d-2hf頂隙系數(shù):c*1、分度圓直徑：d=mz=(2ha*+c*)m=(z+2ha*)m=(z-2ha*-2c*)m正常齒：ha*＝1短齒制：ha*＝0.8正常齒：c*＝0.25短齒制：c*＝0.3（三）齒輪各部分尺寸的計算公式教材P205表15-2標準齒輪的特征：分度圓上模數(shù)和壓力角為標準值；齒距p所包含的齒厚s與齒槽寬e相等；具有標準的齒頂高與齒根高。

四、標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動ji四、標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動1、正確嚙合的條件

漸開線齒輪的正確嚙合條件是兩輪的模數(shù)和壓力角分別相等，并等于標準值。即：α1=α2

m1=m22、連續(xù)傳動的條件DBEAN1N2O1O2重合度ε≥1對于標準齒輪z＞12a）盤形銑刀加工b）指形銑刀加工3、齒輪的加工和根切齒輪輪齒的加工方法（1）仿形法（2）展成法a）插齒加工b）加工出的漸開線齒廓3、齒輪的加工和根切齒輪輪齒的加工方法3、齒輪的加工和根切齒輪滾刀加工齒輪a）插齒加工b）加工出的漸開線齒廓3、齒輪的加工和根切齒條插刀加工齒輪齒輪的根切3、齒輪的加工和根切根切位置使齒根強度削弱，重合度減小。用展成法加工標準齒輪時，如果被加工齒輪齒數(shù)過少，刀具會將輪坯齒廓齒根部分的漸開線切去一部分的現(xiàn)象稱為根切。根切現(xiàn)象：避免根切的措施：3、齒輪的加工和根切（2）使刀具齒頂?shù)陀诒患庸X輪的極限嚙合點—變位齒輪（1）增加齒數(shù)由于改變了刀具與輪坯的相對位置而切制出的齒輪便稱為變位齒輪。五、斜齒圓柱齒輪傳動a）直齒輪接觸線

b）斜齒輪接觸線輪齒接觸線1.斜齒圓柱齒輪的特點斜齒圓柱齒輪和人字圓柱齒輪的軸向力1.斜齒圓柱齒輪的特點優(yōu)點：1、齒輪接觸線是斜線，接觸時漸進漸出，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音??；2、重合度大，承載能力強；3、不發(fā)生根切的最小齒數(shù)比直齒小。缺點：有軸向力，并隨螺旋角β大，一般β=8°-20°.可采用人字齒輪抵消軸向力，但制造困難。2.斜齒圓柱齒輪的主要參數(shù)（1）螺旋角β法向齒距、端面齒距與螺旋角的關(guān)系斜齒圓柱齒輪的旋向a）左旋

b）右旋（2）模數(shù)

pn＝ptcosβ式中pn——法向齒距（mm）；

pt——端面齒距（mm）。因為，mn＝pn/π，mt＝pt/π即可得到法向模數(shù)與端面模數(shù)的關(guān)系為

mn＝mtcosβ（3）壓力角

斜齒圓柱齒輪分度圓上在端面內(nèi)的壓力角稱為端面壓力角，用αt表示；其在法面的壓力角稱為法向壓力角用αn表示。兩者的關(guān)系為

tanαn＝tanαtcosβ（4）法向齒頂高系數(shù)和法向頂隙系數(shù)3.斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件兩輪的法向模數(shù)與法向壓力角應(yīng)分別相等，且兩輪的螺旋角大小相等、兩輪嚙合處的輪齒傾斜方向必須一致。（1）mn1＝mn2=m（2）αn1=αn2=α（3）外嚙合β1=-β2

內(nèi)嚙合β1=β24.斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算教材P210表15-41.直齒錐齒輪的特點及應(yīng)用

直齒錐齒輪的輪齒分布在圓錐面上，其輪齒為與分度圓錐面母線一致的直齒，由大端向小端逐漸減小。

與直齒圓柱齒輪相對應(yīng)，直齒錐齒輪有分度圓錐、齒頂圓錐和齒根圓錐。

與直齒圓柱齒輪相比，直齒錐齒輪加工比較困難，又有軸向力的問題，且其中總有一個齒輪必須懸臂安裝。這就使得安裝和支承結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，還會影響傳動精度和承載能力。因此直齒錐齒輪傳動一般用于低速、輕載的場合。圓錐齒輪傳遞相交軸的運動和力。六、直齒錐齒輪傳動2.直齒錐齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸計算1）模數(shù)m：教材P212表15-52）壓力角α。國家標準規(guī)定α=20°。3）齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)。國家標準規(guī)定：正常齒制（1）主要參數(shù)（2）幾何尺寸計算教材P213表15-6直齒錐齒輪的幾何尺寸計算公式3.直齒錐齒輪的正確嚙合條件1、蝸桿傳動的概念（1）蝸桿傳動的組成蝸桿傳動是由蝸桿、蝸輪和機架組成。七、蝸桿傳動（2）蝸桿傳動的類型按蝸桿形狀不同可分為圓柱蝸桿、環(huán)面蝸桿和錐蝸桿三種，在圓柱蝸桿中，按螺旋面形狀的不同又可分為阿基米德蝸桿、漸開線蝸桿和法向直廓蝸桿三類。（3）蝸桿傳動的特點與齒輪傳動相比，蝸桿傳動具有如下特點：1）結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大。2）傳動平穩(wěn)無噪聲。3）可以實現(xiàn)自鎖。4）傳動效率低。5）造價較高。6）互換性較差。2、蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸（1）蝸桿傳動的主要參數(shù)1）模數(shù)和壓力角2）蝸桿分度圓直徑3）蝸桿分度圓導(dǎo)程角（2）蝸桿傳動的正確嚙合條件

在中間平面內(nèi)，蝸桿的軸向模數(shù)、軸向壓力角應(yīng)分別等于蝸輪的端面模數(shù)、端面壓力角，且均為標準值；蝸桿的分度圓導(dǎo)程角γ與蝸輪螺旋角β大小相等，且旋向相同。即

ｍa=ｍt=ｍｄa=ｄt=ｄ

γ=β（3）幾何尺寸計算教材