齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì).ppt

1、第五章齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)、齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類齒廓嚙合的基本規(guī)律漸開線和漸開線齒廓漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸漸開線直齒圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)中漸開線齒廓的展成加工漸開線直齒圓柱齒輪、根切變位齒輪和變位齒輪傳動(dòng)平行軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)、交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)、蝸輪機(jī)構(gòu)和圓錐齒輪機(jī)構(gòu)。 主動(dòng)齒輪1的齒推動(dòng)從動(dòng)齒輪2的齒依次通過齒廓，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞，這稱為齒輪傳動(dòng)。 這種機(jī)構(gòu)被稱為齒輪機(jī)構(gòu)。齒輪機(jī)構(gòu)可以在空間任意兩個(gè)軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。5.1齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類，將主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的角速度分別用和表示，則兩個(gè)車輪的角速度之比稱為該對(duì)齒輪的傳動(dòng)比，也稱為瞬時(shí)傳動(dòng)比。如果兩個(gè)輪子的每分鐘

2、轉(zhuǎn)數(shù)用表示，兩個(gè)輪子的齒數(shù)分別用和表示，那么就有：這就是平均傳動(dòng)比。瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定的齒輪機(jī)構(gòu)稱為定傳動(dòng)比齒輪機(jī)構(gòu)。*傳動(dòng)功率范圍(功率可達(dá)100，000千瓦)和圓周速度(高達(dá)300米/秒)非常大；傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行可靠。特征：分類：*直齒，嚙合位置可分為：1。平面齒輪機(jī)構(gòu)用于在兩個(gè)平行軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。根據(jù)齒輪齒數(shù)的方向，可分為：齒輪機(jī)構(gòu)、正齒輪機(jī)構(gòu)、斜齒輪機(jī)構(gòu)、人字齒輪機(jī)構(gòu)、曲線齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及分類?？臻g齒輪機(jī)構(gòu)用于在空間中兩個(gè)相交軸或兩個(gè)交錯(cuò)軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。* (1)錐齒輪機(jī)構(gòu)在兩個(gè)相交的軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)；根據(jù)錐齒輪齒的排列方向，有直齒、斜齒和曲齒，齒輪機(jī)構(gòu)的

3、特點(diǎn)和分類，直齒錐齒輪機(jī)構(gòu)、斜齒錐齒輪機(jī)構(gòu)、曲齒錐齒輪機(jī)構(gòu)，(3)蝸桿機(jī)構(gòu)在兩個(gè)交錯(cuò)軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)，一般兩個(gè)軸是垂直交錯(cuò)的，* (2)交錯(cuò)軸斜齒齒輪機(jī)構(gòu)在兩個(gè)交錯(cuò)軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)；交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)、蝸桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及分類。(4)準(zhǔn)雙曲齒輪機(jī)構(gòu)在兩個(gè)錯(cuò)開的軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)，一般來說，兩個(gè)軸是垂直錯(cuò)開的：*準(zhǔn)雙曲齒輪機(jī)構(gòu)，常用的齒輪機(jī)構(gòu)是固定傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)，但也有傳動(dòng)比不固定的齒輪機(jī)構(gòu)，通常稱為非圓齒輪機(jī)構(gòu)。齒輪機(jī)構(gòu)、變傳動(dòng)比齒輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、空間齒輪機(jī)構(gòu)(用于傳遞兩軸相交或交錯(cuò)軸)、正齒輪、外嚙合內(nèi)齒條、斜齒輪、非圓齒輪機(jī)構(gòu)、圓齒輪機(jī)構(gòu)、平面齒輪機(jī)構(gòu)(圓柱齒輪)、圓錐齒輪機(jī)構(gòu)、直螺旋曲線齒、交

4、錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)、蝸桿機(jī)構(gòu)：兩軸垂直交錯(cuò)，其中p點(diǎn)稱為兩齒廓的節(jié)點(diǎn)。嚙合點(diǎn)k是兩個(gè)齒廓的公共法線，兩個(gè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心的連線與p點(diǎn)相交，常數(shù)f (t)變化，5.2齒廓嚙合基本定律，傳動(dòng)比：如何根據(jù)給定的I確定齒廓曲線？一對(duì)嚙合傳動(dòng)齒輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比與兩個(gè)線段除以點(diǎn)P成反比。齒廓嚙合和齒廓曲線的基本規(guī)律是，當(dāng)一對(duì)齒廓在不同位置嚙合時(shí)，如果點(diǎn)P在O1O2線上移動(dòng)，傳動(dòng)比I將相應(yīng)地改變；P點(diǎn)的位置由嚙合點(diǎn)的法線方向決定，因此傳動(dòng)比I與齒廓曲線有關(guān)。節(jié)曲線和節(jié)圓的概念，節(jié)曲線(瞬時(shí)中心線)在每個(gè)齒輪運(yùn)動(dòng)平面上的軌跡節(jié)點(diǎn)，固定傳動(dòng)比，可變傳動(dòng)比，齒廓嚙合的基本規(guī)律和齒廓曲線，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)P在固定傳動(dòng)的傳動(dòng)過程中是一

5、個(gè)固定點(diǎn)節(jié)圓是兩個(gè)齒輪嚙合時(shí)出現(xiàn)的參數(shù)。節(jié)圓，設(shè)a=O2O1=O2P O1P，并且，給定A，如果傳動(dòng)比I是按照給定的規(guī)律變化的，則兩個(gè)嚙合齒廓的形狀應(yīng)滿足下列條件：齒廓嚙合的基本規(guī)律和齒廓曲線，I=O2O 1 P，O1P=a (1 i)，O2P=A(1I)齒廓嚙合的基本規(guī)律，其中一對(duì)齒廓滿足齒廓嚙合的基本規(guī)律稱為共軛齒廓。為了使一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比恒定，齒廓的形狀必須是：無論兩個(gè)齒廓在何處嚙合，嚙合點(diǎn)相交形成的齒廓的公共法線在某一點(diǎn)P與連線相交，共軛曲線法(1)包絡(luò)法(圖解法、解析法)知道中心距、瞬時(shí)中心線和齒廓g1， 找到g2瞬時(shí)中心線的切線，作為g1的包絡(luò)線進(jìn)行純滾動(dòng)，滿足齒形，共軛齒形是包絡(luò)

6、線，常用于機(jī)械加工。 2) Luro圖解法，已知中心距A、瞬時(shí)中心線和齒廓g1，求g2、嚙合線、1，做兩個(gè)圓，點(diǎn)P 2，取適當(dāng)數(shù)量的點(diǎn)A1、B1、3，與齒廓g1中的法線相交。接合線5。取俯仰圓上的點(diǎn)A2、B2、6，以A2和O2為中心，以PA0和O2A0為半徑，得到A2和B2、理論上，有許多曲線可以滿足齒廓嚙合的基本規(guī)律。然而，考慮到設(shè)計(jì)、制造、使用和檢驗(yàn)等各種因素，在工程中只有幾種曲線被用作齒廓曲線，如漸開線、擺線、圓弧和拋物線。漸開線是使用最廣泛的一種。齒廓嚙合和齒廓曲線的基本規(guī)律，齒廓曲線的選擇，1。漸開線的生成，當(dāng)直線NK純粹沿圓周滾動(dòng)時(shí)，直線上任意點(diǎn)K的軌跡就是圓的漸開線，稱為漸開線的

7、基圓。2.概述了漸開線的性質(zhì)和五個(gè)重要性質(zhì)。漸開線齒廓，稱為k點(diǎn)的漸開線展開角。5.3漸開線和漸開線齒廓，2。漸開線性質(zhì)、齒廓嚙合的基本規(guī)律和齒廓曲線，*在基圓上滾動(dòng)的生成線長(zhǎng)度等于基圓上相應(yīng)的弧長(zhǎng)。*漸開線任意點(diǎn)的法線必須與基圓相切。*漸開線的曲率半徑越大越直，因?yàn)樗x基圓越遠(yuǎn)。(漸開線上每個(gè)點(diǎn)的曲率中心是該點(diǎn)的法線與基圓之間的切點(diǎn))，*基圓中沒有漸開線。*漸開線的形狀取決于基圓的大小。3，漸開線方程，其中invk稱為漸開線函數(shù)，并有一個(gè)表可以查閱。齒廓嚙合和齒廓曲線的基本規(guī)律，特別指出漸開線上不同點(diǎn)的壓力角是不同的。稱為k點(diǎn)漸開線的壓力角。根據(jù)壓力角的概念，從漸開線的性質(zhì)出發(fā)，推導(dǎo)出漸開線

8、的極坐標(biāo)參數(shù)方程：(1)漸開線齒廓能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，齒廓嚙合和齒廓曲線的基本規(guī)律。顯然，一對(duì)漸開線齒廓的嚙合線、公共法線和基圓公共切線是重合的，一對(duì)嚙合齒輪齒上任意嚙合點(diǎn)的公共法線是一條固定的直線。i=12=O2PO1P，P是某一點(diǎn)。即固定值。4.漸開線齒輪的嚙合特性。兩個(gè)齒廓的接觸點(diǎn)在固定坐標(biāo)系中的軌跡稱為嚙合線。2)漸開線齒輪的嚙合線和嚙合角恒定，齒廓嚙合的基本規(guī)律和齒廓曲線以及漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)的正壓力方向恒定。嚙合線與通過節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)圓的公共切線之間的銳角稱為嚙合角。嚙合角等于節(jié)圓上的壓力角。5-4嚙合特性，3)漸開線齒廓嚙合具有可分離性，齒廓嚙合的基本規(guī)律和齒廓曲線，而漸開線齒廓的

9、這種特性稱為漸開線齒輪的可分離性，這也是漸開線齒輪被廣泛使用的原因之一。當(dāng)中心距離改變時(shí)，圓不變，傳動(dòng)比也不變。1。齒輪零件名稱，5-4漸開線齒輪名稱和標(biāo)準(zhǔn)齒輪尺寸，齒數(shù)Z，齒頂圓da，齒根圓df，齒厚sK，齒距pK=分度圓R上的eK sK，齒槽寬度E，齒厚S，齒距p=e s，齒頂高h(yuǎn)a，齒根高h(yuǎn)f，全齒高h(yuǎn)=ha hf，1。模數(shù)的概念是齒輪幾何計(jì)算的基礎(chǔ)，可以表示齒輪齒數(shù)的大小，為了便于計(jì)算和測(cè)量，模數(shù)的概念是手工定義的。二是漸開線齒輪的基本參數(shù)，對(duì)于齒輪上的任意圓k，節(jié)距為pK:m為模數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)值，簡(jiǎn)單有理數(shù)，已通過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 1357-87(P585表5-2)。參考圓是人工定義的，其上的

10、m和都是標(biāo)準(zhǔn)值，稱為分度圓：d=m z，2。分度圓，分度圓上的所有符號(hào)都沒有下標(biāo)。例如r、d、e、s等。任何圓柱齒輪都只有一個(gè)分度圓。漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒輪基本參數(shù)和尺寸的計(jì)算。分度圓的壓力角，也用于某些場(chǎng)合：14.5；15歲；22.5、25等。分度圓的完整定義：分度圓是齒輪上具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓；4.齒頂系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)齒頂系數(shù)和齒頂系數(shù)，有時(shí)使用非標(biāo)準(zhǔn)短齒；分度圓壓力角的標(biāo)準(zhǔn)值：3.漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒輪幾何尺寸的計(jì)算：*標(biāo)準(zhǔn)齒輪的概念(三個(gè)特征):(1) (2)分度圓上的齒厚和槽寬相等；(3)具有標(biāo)準(zhǔn)齒頂高度和齒根高度。1，模數(shù)m，2，壓力角，3，齒頂高度系數(shù)，齒頂高度：齒根高度：4，齒頂圓直徑：

11、5，中心距離：6，節(jié)距(節(jié)距):7，齒厚：8，齒槽寬度：齒根圓直徑：模數(shù)系統(tǒng)齒根圓大于差動(dòng)圓，齒頂圓小于差動(dòng)圓但大于基圓。齒厚等于外齒輪的槽寬，槽寬等于外齒輪的齒厚。內(nèi)齒輪的特性，基線，分度線，齒頂線等。是平行的直線；漸開線齒廓變成直齒廓；齒廓上各點(diǎn)的壓力角相等；在平行于刻度線的每條直線上，節(jié)距是相同的，模量是相同的標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)漸開線的性質(zhì)以及法向關(guān)節(jié)和基關(guān)節(jié)的概念，沿法向線測(cè)量的相鄰兩齒間的直線距離稱為齒輪的法向關(guān)節(jié)?；鶊A上的間距簡(jiǎn)稱為基距。4.任意圓上漸開線直齒輪幾何尺寸的計(jì)算。公式推導(dǎo)思路：利用幾何方法和漸開線方程，任意圓上的齒厚Sk由圓上的已知參數(shù)和分度圓上的參數(shù)表示。2.任意圓上的齒

12、厚；1.任意圓上的壓力角直接由漸開線方程求得。o、任何圓形齒厚：1。一對(duì)齒輪的正確嚙合條件，5-5漸開線直齒輪的嚙合傳動(dòng)，理論嚙合線N1N2，實(shí)際嚙合線B1B2，1)嚙合過程，齒廓的工作段，齒廓的非工作段，2)正確的嚙合條件，當(dāng)一對(duì)齒輪正確嚙合時(shí)，兩個(gè)齒輪應(yīng)保證M1=m2=m 1=2=，那么可以推導(dǎo)出正確的嚙合條件：根據(jù)漸開線的性質(zhì)和節(jié)距與模數(shù)的關(guān)系，即5-8正確的嚙合條件，漸開線直齒輪的嚙合傳動(dòng)，2。齒輪傳動(dòng)的無側(cè)隙嚙合和標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝，節(jié)圓上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)A1和A2應(yīng)同時(shí)到達(dá)節(jié)點(diǎn)P。在運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)中，根據(jù)齒輪傳動(dòng)的無側(cè)隙嚙合條件，當(dāng)兩個(gè)齒輪嚙合時(shí)，一個(gè)節(jié)圓上的槽寬等于另一個(gè)節(jié)圓上的齒厚。實(shí)際齒隙是影

13、響齒輪傳動(dòng)的重要因素之一，即，標(biāo)準(zhǔn)中心距，標(biāo)準(zhǔn)安裝，2，標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝，標(biāo)準(zhǔn)齒輪有：如果安裝部件相切，就能滿足無齒隙嚙合傳動(dòng)的條件，此時(shí)，嚙合角為，中心距為，外嚙合時(shí)的最小中心距，頂隙為標(biāo)準(zhǔn)值：此時(shí)，有一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪非標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)， 兩個(gè)齒輪的分度圓不再相切，節(jié)圓大于分度圓； 兩個(gè)基圓相對(duì)分離，嚙合角不再等于分度圓的壓力角而增大；同時(shí)，頂部間隙大于標(biāo)準(zhǔn)值，出現(xiàn)側(cè)部間隙。非標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的中心距，非標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的傳動(dòng)比，漸開線齒輪傳動(dòng)的分離性，中心距：齒輪齒條傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)安裝和非標(biāo)準(zhǔn)安裝，不管是否標(biāo)準(zhǔn)安裝，即齒輪的節(jié)圓總是與分度圓重合，齒條的節(jié)線(中心線)不與分度線重合而出現(xiàn)*重合度的

14、計(jì)算公式是從重合度的原始定義=(B1B2/Pb) 1推導(dǎo)出來的。5-10嚙合過程和連續(xù)嚙合條件、或、重合度(重疊系數(shù))、齒輪傳動(dòng)的連續(xù)性條件：重合度：重合度的含義，重合度不僅是齒輪傳動(dòng)的連續(xù)性條件，也是衡量齒輪承載能力和傳動(dòng)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。重合度的定義還有其他形式：漸開線性質(zhì)：(從嚙合開始到嚙合結(jié)束，一對(duì)齒在基圓上轉(zhuǎn)動(dòng)的弧長(zhǎng))，(在節(jié)圓上轉(zhuǎn)動(dòng)的弧長(zhǎng))作用弧，2作用角，顯然：中心角也是2，單、雙齒嚙合面積的表達(dá)式，當(dāng)z2趨于無窮大時(shí)，小齒輪的滑動(dòng)曲線和大齒輪的滑動(dòng)曲線，P，N1，B2，B1，N2。結(jié)論是在設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，實(shí)際嚙合線的B2點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離極限點(diǎn)N1。一對(duì)齒廓的嚙合點(diǎn)離節(jié)點(diǎn)越遠(yuǎn)，它們之間的相對(duì)

15、滑動(dòng)速度就越大，這將導(dǎo)致齒面磨損。分析表明，在一對(duì)齒輪的嚙合過程中，小齒輪的齒根磨損最為嚴(yán)重。5-6漸開線齒輪的加工原理及根切現(xiàn)象。1.仿形法，應(yīng)該指出，由于刀具的限制，這種加工方法有理論誤差。圓盤銑刀、指型銑刀。生成方法，1。切削原理當(dāng)一對(duì)齒輪嚙合而沒有齒隙時(shí)，有四個(gè)基本要素：一對(duì)齒廓(幾何特征)和兩個(gè)輪子的角速度(運(yùn)動(dòng)要素)。給定兩個(gè)運(yùn)動(dòng)元素和一個(gè)元素，找到(產(chǎn)生)另一個(gè)元素的方法是生成方法，也稱為生成方法或包絡(luò)方法。它使用“當(dāng)一對(duì)齒輪齒嚙合并無齒隙傳遞時(shí)，齒廓為包絡(luò)線?！惫ぷ鞯恼嫦?。漸開線齒輪的加工原理，漸開線齒輪的加工原理2。齒輪是用展成法加工的，常用的工具有齒輪類工具和齒條類工具，包括展成、切削、進(jìn)給和放棄插齒刀與輪坯之間的四種相對(duì)運(yùn)動(dòng)。加工原理動(dòng)畫，齒條插入工具沿著輪坯切向移動(dòng)，并且沿著該方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)應(yīng)該增加；否則，刀具的齒數(shù)是無限的。刀具和輪坯之間的其他相對(duì)運(yùn)動(dòng)與使用齒輪鑲塊的運(yùn)動(dòng)相同。漸開線齒輪的加工原理，齒輪滾刀屬于齒條刀具。漸開線齒輪的加工原理：加工時(shí)，滾刀軸線與輪坯端面的夾角應(yīng)與滾刀螺旋角相等，以便加工直齒輪。滾刀在輪坯端面上的投影相當(dāng)于齒條，即在輪坯端面上，滾刀和輪坯的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于一對(duì)齒條的嚙合。由于連續(xù)切