第4章齿轮传动机构-76页PPT文档

精密仪器与机械学系设计工程研究所第4章齿轮机构精密仪器与机械学系设计工程研究所4.1齿轮机构的组成与类型应用4.1.1齿轮传动机构的类型精密仪器与机械学系设计工程研究所平面—直齿轮内啮合齿轮传动两齿轮的转动方向相同齿轮齿条传动外啮合齿轮传动两齿轮的转动方向相反精密仪器与机械学系设计工程研究所平面—平行轴斜齿圆柱齿轮传动轮齿与其轴线倾斜一个角度平面—人字齿轮传动由两个螺旋角方向相反的斜齿轮组成精密仪器与机械学系设计工程研究所空间—（圆）锥齿轮传动用于两相交轴之间的传动空间—交错轴斜齿轮传动用于传递两交错轴之间的运动精密仪器与机械学系设计工程研究所空间—蜗杆传动用于传递两交错轴之间的运动，其两轴的交错角一般为90º矩形齿轮机构非圆齿轮机构：变传动比传动精密仪器与机械学系设计工程研究所4.1.2齿轮传动机构的特点（1）直接接触的啮合传动；可传递空间任意两轴之间的运动和动力；（2）功率范围大，速比范围大，效率高，精度高；（3）传动比稳定，工作可靠，结构紧凑；（4）改变运动方向；（5）制造安装精度要求高，不适于大中心距，成本较高，且高速运转时噪声较大。精密仪器与机械学系设计工程研究所4.1.3齿轮传动机构的应用现代机械中应用最为广泛的一种传动机构例1：机械手例2：汽车变速箱例3：摄像机例4：大型游乐设施精密仪器与机械学系设计工程研究所4.2渐开线齿廓及其啮合特性4.2.1齿廓啮合基本定律（1）（2）（3）（3）P13P12P23C点：相对速度瞬心(三心定理)21ccvv'1'2rrCOCOωωi122112COCO2211C点：啮合节点，简称节点节圆：由节点决定的圆精密仪器与机械学系设计工程研究所齿廓啮合基本定律两齿廓在任一位置啮合接触时，过接触点所作两齿廓的公法线必通过节点，它们的传动比等于连心线被节点所分成的两线段的反比。若两轮作给定传动比传动：齿廓接触点的公法线始终通过中心连线上一定点。constCOCOωωi122112共轭齿廓凡满足齿廓啮合基本定律而相互啮合的一对齿廓.精密仪器与机械学系设计工程研究所两头牛背上的架子称为轭，轭使两头牛同步行走。共轭即为按一定规律相配的一对。轭齿廓曲线的选择理论上满足啮合基本定律的共轭齿廓曲线很多,1.考虑因素：设计、制造、安装和使用；2.常用齿廓曲线：渐开线、摆线、变态摆线、圆弧曲线和抛物线等。本章重点研究渐开线齿廓的齿轮精密仪器与机械学系设计工程研究所4.2.2渐开线齿廓1.渐开线的形成直线BK沿半径为rb的圆作纯滚动时,直线上任意一点K的轨迹称为该圆的渐开线。该圆称为渐开线的基圆rb—基圆半径；BK—渐开线发生线θK—渐开线上K点的展角KAB精密仪器与机械学系设计工程研究所2.渐开线的性质1)发生线沿基圆滚过的长度，等于所滚过的基圆上圆弧长度KBAB弧精密仪器与机械学系设计工程研究所2)B是渐开线K点处的曲率中心，BK是曲率半径；A处的曲率半径为0：渐开线上离基圆愈远的部分，其曲率半径愈大。KB为渐开线在K点的法线：渐开线任一点的法线恒切于基圆。K精密仪器与机械学系设计工程研究所3)渐开线的形状取决于基圆的大小rb↑→∞,渐开线→直线；精密仪器与机械学系设计工程研究所4)基圆内无渐开线精密仪器与机械学系设计工程研究所问题1：G1、G3为同一基圆上所生成的两条同向渐开线，试问和有何关系？31KK'3'1KK'3'1KKKK315.同一基圆上所生成的两条同向渐开线为法向等距曲线。精密仪器与机械学系设计工程研究所问题2：G1、G2为同一基圆上所生成的两条反向渐开线，试问和有何关系？2KK1'2'1KK'2'12KKKK16.同一基圆上所生成的两条反向渐开线为法向等距曲线。精密仪器与机械学系设计工程研究所3.渐开线方程1)渐开线的压力角2)渐开线方程KKKKKbKtginv/cosαrr渐开线函数—kinvKKbKrrcosrb—基圆半径；NK—渐开线发生线θK—渐开线上K点的展角精密仪器与机械学系设计工程研究所法线与基圆相切；基圆唯一,齿轮固定，法线交于定点C1122'2212'11,bbONCONCrrirr相似4.2.3渐开线齿廓的啮合特性1.中心距的可分离性中心距变化后，C点随之变化，但rb1、rb2不变，即传动比不变。有利于加工、安装和使用。2.能实现定传动比传动。精密仪器与机械学系设计工程研究所3.啮合点的轨迹是定一直线：啮合线。作用力的方向始终沿啮合线。4.啮合线与两节圆公切线之间所夹锐角，称为啮合角。啮合角恒等于节圆压力角。5.中心距与啮合角余弦的乘积恒等于两基圆半径之和，21coscosbbrraa'cos/)(''2121bbrrrra精密仪器与机械学系设计工程研究所4.3渐开线标准直齿圆柱齿轮4.3.1基本参数1.齿数Zzpdzpd4个圆＋3个高＋2个距2.模数m（可能为无理数）定义分度圆上：模数m=p/πmzd分度圆精密仪器与机械学系设计工程研究所4.齿顶高系数*aahhm齿顶高mmmcha125.00.1**标准值3.压力角α压力角α，均为标准值国家标准α=20°，英制标准α=14.5°,某些汽车齿轮α=22.5°5.顶隙系数**()fahhcm齿根高*ah*c精密仪器与机械学系设计工程研究所4.3.2渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算标准齿轮的特征：分度圆上模数和压力角为标准值；分度圆上齿距p所包含的齿厚s与齿槽宽e相等；具有标准的齿顶高与齿根高。22pmse精密仪器与机械学系设计工程研究所渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算式精密仪器与机械学系设计工程研究所4.4渐开线标准齿轮的啮合11222msese标准齿轮的标准安装分度圆与节圆重合1.无齿侧间隙啮合条件1221;sese1212()22ddmzza标准中心距：精密仪器与机械学系设计工程研究所2.正确啮合条件避免传动中发生干涉。n2n1PPn2n1PPn2n1PP精密仪器与机械学系设计工程研究所保证加工与互换性)()(2121标准值标准值mmm精密仪器与机械学系设计工程研究所3.连续传动条件理论啮合线实际啮合线21BB21NNbpBB21bpBB21实际啮合线重合度bpBB21121bpBB•避免碰撞与冲击精密仪器与机械学系设计工程研究所外啮合tantantantan21221121aanzzpBB内啮合tantantantan21221121aanzzpBB2sin2tantan2*1121aanhzpBB齿轮齿条精密仪器与机械学系设计工程研究所ε－意味着什么(物理意义)？─表示同时参与啮合的轮齿对数的多少。结论基本定律解决瞬时传动比恒定的必要条件；m,α相等，解决连续传动的必要条件；ε≥1，解决连续传动的充分条件。标准齿轮、标准中心距，ε恒大于1精密仪器与机械学系设计工程研究所自学：4.5渐开线齿廓的根切及其变位修正4.6渐开线变位齿轮4.7渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计结合第3次实验：渐开线齿轮实验研究【第9周－第12周课外】精密仪器与机械学系设计工程研究所4.8斜齿圆柱齿轮4.8.1渐开线斜齿圆柱齿轮1.斜齿圆柱齿轮齿面的形成端面是渐开线，符合齿廓啮合基本定律精密仪器与机械学系设计工程研究所3套基本参数：端面：垂直于回转轴线，渐开线，与直齿轮相当(t)轴面：通过回转轴线的截面(x)法面：垂直于轮齿方向，加工时的进刀方向，为标准参数(n)法面参数的意义精密仪器与机械学系设计工程研究所2.斜齿圆柱齿轮的基本参数（1）螺旋角右旋左旋分度圆螺旋角基圆螺旋角btbcostantan导程相同，不同圆柱面的直径不同，故各圆柱面的螺旋角不同。ddbtcos已知精密仪器与机械学系设计工程研究所（2）齿距与模数coscoscosnttntnmmmmPP法面参数是标准值；端面参数不是标准值！！！精密仪器与机械学系设计工程研究所（3）压力角cos1111BDDBtgtgABBDtgBADBtgtntntantancosnt法面参数是标准值斜齿条精密仪器与机械学系设计工程研究所（4）齿顶高系数和顶隙系数coscos****ntanatcchh（5）分度圆直径zmzmdntcos法面与端面：轮齿的齿顶高和顶隙分别相等****cosntnantatnnttmmmhmhmcmc精密仪器与机械学系设计工程研究所斜齿轮法面齿形:(标准模数和压力角）仿形法加工斜齿轮时，选择铣刀；法面接触力，弯曲疲劳强度计算；选择变位系数及测量齿厚。法面齿形？它相当于直齿圆柱齿轮多少齿数的齿形？斜齿圆柱齿轮的当量齿轮模数压力角齿数KAB精密仪器与机械学系设计工程研究所3.斜齿圆柱齿轮的当量齿轮与斜齿轮法面齿形相当的直齿圆柱齿轮称为斜齿轮的当量齿轮当量齿轮的齿数称为斜齿轮的当量齿数精密仪器与机械学系设计工程研究所将C点的曲率半径ρ作为当量齿轮的分度圆半径vnzm齿数：模数：分度圆：当量齿轮2/cosarbr22cos2dba2vnzmzmzmdntcos3coszzv精密仪器与机械学系设计工程研究所标准斜齿圆柱齿轮不发生根切的最小齿数：一般不是整数vz3coszzv3cosvzzβ17cosz3min17精密仪器与机械学系设计工程研究所外啮合β1=-β2内啮合β1=β2(1)正确啮合条件两轮啮合处的轮齿倾斜方向必须一致4.8.2平行轴斜齿轮机构合槽条件？精密仪器与机械学系设计工程研究所端面内的啮合相当于直齿轮啮合2t1t2t1tmm21又)()(21212121内啮合或外啮合或或t2t1nnt2t1nnααmmmmmcosntmmtantancosnt精密仪器与机械学系设计工程研究所(2)连续传动条件1b21pBB直齿轮：atbbbpBtgpBB21斜齿轮：端面重合度纵向重合度端面参数相同的斜齿轮传动的重合度比直齿轮大接触线精密仪器与机械学系设计工程研究所（3）斜齿圆柱齿轮的啮合特性接触线是斜直线逐渐接触，逐渐脱开，传动平稳，冲击和噪声小重合度加大制造成本与直齿轮相同精密仪器与机械学系设计工程研究所产生轴向力β角↑→轴向力↑，对轴承不利；β角太小，斜齿轮的优点不易发挥。一般：β=8―20°FsinFx精密仪器与机械学系设计工程研究所4.9蜗杆蜗轮机构1.蜗杆蜗轮的形成中间平面：相当于齿轮─齿条的啮合交错轴斜齿圆柱齿轮机构一轮齿“很长”，螺旋角很大，齿数较少一轮齿“很短”，螺旋角很小，齿数较大21精密仪器与机械学系设计工程研究所阿基米德蜗杆（普通蜗杆）2.分类(1)按齿廓的截面形状分按端面齿形（垂直于I－I的平面）精密仪器与机械学系设计工程研究所渐开线蜗杆精密仪器与机械学系设计工程研究所(2)按头数分单头，多头：1－4(3)按蜗杆形状分圆柱蜗杆环面蜗杆(提高承载能力)精密仪器与机械学系设计工程研究所3.传动特点传动比i较大(i=8—80)结构紧凑，工作平稳(连续)，噪音较小相对滑动速度大，效率低，需材料匹配(贵重金属)精密仪器与机械学系设计工程研究所4.9.2普通蜗杆的主要参数和几何尺寸计算)()((渐开线齿轮蜗轮渐开线齿条蜗杆中间平面）主平面精密仪器与机械学系设计工程研究所1.特点主平面内：m、α为标准值2.正确啮合条件)(212121旋向相同txtxmm0211019090精密仪器与机械学系设计工程研究所3.传