機械設計基礎 課件 06-1 2 3 4齒輪傳動

《機械設計基礎》

主編：胡孟謙張曉娜

機械工業(yè)出版社課程內容第一章機械設計概論第二章平面機構運動簡圖第三章平面連桿機構第四章凸輪機構第五章其他常用機構第六章齒輪機構第七章蝸桿傳動第八章輪系第九章帶傳動與鏈傳動第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動器第十四章機械創(chuàng)新設計第六章齒輪傳動第一節(jié)齒輪傳動概述第二節(jié)漸開線的形成原理、基本性質和參數(shù)方程第三節(jié)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何尺寸第四節(jié)漸開線齒輪的嚙合傳動

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪一、齒輪傳動的類型與特點

齒輪傳動用來傳遞任意兩軸間的運動和動力，是現(xiàn)代機械中應用最廣的一種機械傳動。備注：齒輪傳動用來傳遞任意兩軸間的運動和動力，是現(xiàn)代機械中應用最廣的一種機械傳動。齒輪傳動的類型很多。按齒輪軸線的相互位置關系和齒輪形狀，齒輪傳動可分為圖6-1所示的各種類型。第一節(jié)齒輪傳動概述

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪二、齒輪傳動的特點及工作要求1.齒輪傳動特點：（1）傳遞動力大、效率高；（2）壽命長，工作平穩(wěn)，可靠性高；（3）能保證恒定的傳動比，能傳遞任意夾角兩軸間的運動。（4）制造、安裝精度要求較高，因而成本也較高；（5）不宜作遠距離傳動。2.工作要求備注：在生產(chǎn)實踐中，齒輪傳動機構一般要滿足傳動平穩(wěn)、準確性和承載能力等方面的工作要求。（1）傳動平穩(wěn)性：傳動中保持瞬時傳動比不變，沖擊要小、振動及噪音盡量小等；（2）承載能力：尺寸小、重量輕，輪齒的強度要高、耐磨性好及壽命長等。

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪被稱為世界上最早的計程車，是我國古代對齒輪系運用的典范。備注：它的計程功能是由齒輪系完成的：將兩個齒數(shù)相同的齒輪中間嵌入一個中輪，車便能按同一速度和同一方向運轉，整個齒輪系與車輪同行同止。車上還有一套減速齒輪系，始終與車輪同時轉動，其最末一只齒輪軸在車行1里時，中平輪剛好回轉一周，經(jīng)機械系統(tǒng)作用，車上的撥子就撥動下一層木人擊鼓一次；車行10里時，其上的撥子就撥動上一層木人擊鐲一次，其原理與今天汽車中的里程表相同?，F(xiàn)代里程表的發(fā)明人是18世紀的美國人本杰明?富蘭克林，比記里鼓車晚了1600多年。【世界上最早的計程車】——記里鼓車

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪第二節(jié)漸開線的形成原理、基本性質和參數(shù)方程

圖6-2漸開線的形成備注：如圖6-2所示，當直線在一圓上做純滾動時，直線上任意的一點K的軌跡稱為該圓的漸開線。

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪二、漸開線的性質（1）發(fā)生線沿基圓滾過的長度等于基圓上被滾過的弧長（2）發(fā)生線是漸開線在任意點的法線且與基圓相切。備注：由圖6-2可知，形成漸開線時，發(fā)生線上的K點在各瞬時的速度方向必然與發(fā)生線相垂直，而發(fā)生線上K點的瞬時速度方向，即漸開線上K點的切線t-t的方向。所以發(fā)生線必然垂直于切線t-t，即發(fā)生線就是漸開線在K點的法線。又由于發(fā)生線在各個位置與基圓相切，因此，漸開線上任意一點的法線必與基圓相切。

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪（4）漸開線形狀取決于基圓的大小?；鶊A越小，漸開線越彎曲；基圓越大，漸開線越平直；基圓無窮大時，其漸開線為直線，即為漸開線齒條的齒廓。（5）基圓內無漸開線。圖6-3基圓直徑大小與漸開線形狀

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪第三節(jié)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何尺寸一、齒輪各部分名稱、符號和幾何尺寸計算a）外（嚙合）齒輪

b）內（嚙合）齒輪圖6-4漸開線標準直齒圓柱齒輪

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪漸開線標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計算公式

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪圖6-5模數(shù)與輪齒齒形的關系

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪表6-1標準模數(shù)系列（摘自GB/T1357-2008）（摘自GB/T1357-2008）（單位：mm）

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪二、內嚙合齒輪與齒條1.內嚙合齒輪齒廓形狀特點：（1）內齒輪的齒廓是內凹的漸開線，其齒厚相當于外齒輪的齒槽寬，而齒槽寬相當于外齒輪的齒厚。（2）內齒輪的齒頂圓在分度圓之內，而齒根圓在分度圓之外，其齒根圓比齒頂圓大。（3）齒輪的齒頂齒廓均為漸開線時，其齒頂圓必須大于基圓。

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪標準漸開線直齒內齒輪的幾何尺寸計算公式

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪2.齒條齒條齒廓形狀特點：（1）齒條齒廓是直線，齒廓上各點的法線相互平行，齒廓上各點的壓力角等于齒形角，為標準值。（2）齒條可視為齒數(shù)無窮多的齒輪，分度線、齒頂線、齒根線標準直齒齒條的幾何尺寸計算公式參見上表。圖6-6齒條各部分名稱與符號

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪三、常用測量參數(shù)

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪圖6-7齒輪公法線長度

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪2.弦齒厚和弦齒高備注：在用卡尺測量齒厚，為保證卡尺測量卡腳與齒面在分度圓處接觸，要用垂直游標控制分度圓弦齒高的數(shù)值。a）b）圖6-8分度圓弦齒厚和弦齒高

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪標準直齒圓柱齒輪分度圓弦齒厚弦齒高的計算公式為

弦齒厚和弦齒高的值可以在機械設計手冊中直接查到。

當標準齒條齒廓與齒輪齒廓相切時，兩切點間的距離線段長度即為固定弦齒厚，用表示。固定弦至齒輪齒頂圓的垂直距離稱為固定弦齒高，用表示，如圖6-9所示。標準直齒圓柱齒輪固定弦齒厚弦齒高的計算公式為

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪圖6-9固定弦齒厚弦齒高

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪第四節(jié)漸開線齒輪的嚙合傳動

機械傳動中的齒輪傳動是通過一對齒輪的輪齒交替嚙合而實現(xiàn)的，我們需要了解一對齒輪的嚙合傳動情況。

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪

圖6-10齒輪齒廓嚙合

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪二、漸開線齒廓嚙合特性1.漸開線齒廓滿足齒廓嚙合基本定律，能保證定比傳動

漸開線齒廓在K點嚙合時，過K點的齒廓公法線n-n必為兩齒輪基圓的內公切線。由于兩齒輪基圓大小及安裝位置固定不變，其同側內公切線只有一條，所以該公切線（即齒廓公法線n-n）與兩必過兩輪軸心連線于P點，即漸開線齒廓滿足齒廓嚙合基本定律，能保證定比傳動。

漸開線齒廓的定比傳動特性

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪2.漸開線齒廓具有中心距可分性

一對嚙合齒輪制造完成后，其基圓半徑固定不變，所以，即使由于安裝誤差或磨損導致中心距發(fā)生變化，由式（6-2）可知傳動比仍能保持恒定不變，這一特性稱為漸開線齒輪中心距的可分性。該特性給漸開線齒輪的制造和安裝帶來很大方便。3.漸開線齒廓傳遞的壓力方向不變

漸開線齒廓間傳力的方向總是沿著兩齒廓接觸點（即嚙合點）的公法線方向。而由漸開線的性質可知，過齒廓任一嚙合點作的公法線必與兩基圓相切，即為兩基圓的內公切線n-n。當兩輪基圓一定、中心距一定時，兩基圓的內公切線n-n，方向是一定的。因此，兩漸開線齒廓無論其嚙合點在何處，其傳遞的壓力方向始終不變，這一特性使得齒輪傳動較平穩(wěn)。

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪三、漸開線齒輪傳動嚙合過程主動輪1順時針方向轉動，推動從動輪2作逆時針方向轉動。1.輪齒的起始嚙合點K是從動輪齒頂圓與嚙合線的交點B2，這時主動輪的齒根與從動輪的齒頂接觸，兩輪齒進入嚙合，稱B2點為起始嚙合點。2.兩齒廓的嚙合點將沿著嚙合線向左下方移動，直至主動輪的齒頂圓與嚙合線的交點B1；主動輪的齒頂與從動輪的齒根即將脫離接觸，兩輪齒結束嚙合，故稱B1點為終止嚙合點。3.線段為嚙合點的實際軌跡，稱為實際嚙合線段。4.線段是理論上最長的嚙合線段，稱為理論嚙合線段。5.漸開線齒輪傳動中的齒廓間正壓力方向不變。

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪a）b）

c）

一對漸開線齒輪的嚙合傳動過程

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪四、漸開線齒輪正確嚙合條件一對漸開線標準直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是：兩齒輪的模數(shù)和壓力角應分別相等。漸開線齒輪正確嚙合條件

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪重合度越大，則同時參與嚙合的輪齒越多，傳動平穩(wěn)性越好，齒輪的承載能力越大。重合度的計算公式：

式中：“+”號用于外嚙合，“-”號用于內嚙合。重合度大小與模數(shù)m無關，只與齒數(shù)z1、z2大小有關。在實際應