机械原理齿轮机构解析.pptx

5-5渐开线齿廓的加工原理一、范成法1、齿轮插刀加工齿轮2、齿条插刀加工齿轮3、滚刀加工齿轮4、变位齿轮加工5、变位齿轮几何尺寸计算第1页/共89页1、齿轮插刀切制齿轮切削运动:刀具沿齿轮毛坯轴向的切齿运动。让刀运动：插齿刀具返回时,为避免擦伤已加工出的齿廓,工件后退的运动。进给运动：为了加工出全齿高，刀具沿齿轮毛坯径向的进给运动。I=w0/w1=Z/Z0第2页/共89页2、齿条插刀切制齿轮V=wr=1/2wmz第3页/共89页3、滚刀切制齿轮第4页/共89页滚刀切制齿轮特点：（1）可以加工同一模数和压力角的不同齿数的齿轮（2）生产效率高（3）由于滚刀在轮坯回转面内的截面形状是不精确的直线齿廓，加工精度不及齿条插刀。安装：为使滚刀螺旋线切线方向与被切齿轮方向相同，安装时应使螺旋线与轮坯的端面成一等于滚刀的升角。第5页/共89页渐开线齿轮的切齿原理渐开线齿轮的切齿原理盘形铣刀盘形铣刀 指状铣刀指状铣刀仿仿行行法法m20第6页/共89页渐开线齿轮的切齿原理渐开线齿轮的切齿原理仿行法加工特点：仿行法加工特点：1.所采用的刀具在其轴剖面内刀刃的形状和被切齿轮齿所采用的刀具在其轴剖面内刀刃的形状和被切齿轮齿间的形状相同。间的形状相同。2.齿廓曲线近似性，只能加工几个齿轮。齿廓曲线近似性，只能加工几个齿轮。3.加工精度低（分度误差、齿形误差）加工精度低（分度误差、齿形误差）4.加工不连续，效率低加工不连续，效率低5.主要用于维修或对精度要求不高的齿轮加工。主要用于维修或对精度要求不高的齿轮加工。第7页/共89页4、变位齿轮加工第8页/共89页5、变位齿轮几何尺寸计算、变位齿轮几何尺寸计算v参数：参数：不变：不变：m，p，d，db变化：变化：ha，hf，s，e，齿廓曲线段，齿廓曲线段第9页/共89页5-6渐开线齿轮加工中的几个问题1、齿厚计算与测量2、根切现象及原因3、标准齿轮不发生根切的最少齿数4、避免根切的最小变位系数xmin第10页/共89页齿厚计算第11页/共89页1、齿厚测量第12页/共89页2、根切现象及原因1）根切现象：用范成法加工齿轮时，刀具的齿顶将被切齿轮的齿根渐开线齿廓切去一部分。2）危害：强度削弱、重合度降低3）产生原因：刀具齿顶线超过理论啮合极限点。（影响根切另一原因在于基圆大小、决定理论啮合极限点）第13页/共89页3、标准齿轮不发生根切的最少齿数齿轮根切、最小齿数、最小变位系数图解第14页/共89页第15页/共89页4、避免根切的最小变位系数xmin保证刀具的齿顶线低于理论啮合极限点。第16页/共89页5-7 渐开线齿轮啮合传动计算1、渐开线齿轮的正确啮合条件2、渐开线齿轮传动的重合度第17页/共89页1、渐开线齿轮的正确啮合条件一.正确啮合条件二.齿轮安装第18页/共89页正确啮合条件：m1cosa1=m2cosa2m1=m2=m a1=a2=a渐渐开开线线齿齿轮轮的的正正确确啮啮合合条条件件：两两轮轮的的模模数数和和压压力力角角必必须须分分别相等别相等。一、正确啮合条件一、正确啮合条件第19页/共89页二无侧隙啮合及齿轮安装*1、齿轮传动啮合角、齿轮传动啮合角a无侧隙啮合方程式无侧隙啮合方程式*2、中心距、中心距a 及中心距变动系数及中心距变动系数y1、标准安装2、非标准安装：中心距、参数变化第20页/共89页2、渐开线齿轮传动的重合度一.啮合过程二渐开线齿轮连续传动条件（定义）三的物理意义四计算五影响因素六max计算第21页/共89页一、啮合过程v1）啮合过程啮合过程v开始啮合点开始啮合点是从动轮的齿顶圆与啮合线NlN2的交点A。v终止啮合点终止啮合点是主动轮的齿顶圆与啮合线NlNz的交点E。v实际啮合线段实际啮合线段线段AE为啮合点的实际轨迹。v理论啮合线段理论啮合线段线段NlN2为理论上可能的最大啮合线段。v2）满足正确啮合条件只是连续传动的必要条件，而不是充分条件。第22页/共89页第23页/共89页二渐开线齿轮连续传动条件取决于制造精度、重要性第24页/共89页第25页/共89页三的物理意义1是齿轮传动质量指标2解释具体数值的意义第26页/共89页第27页/共89页四计算式中：第28页/共89页五影响因素（1）Z1、Z2增大，增大（2）ha*增大,da1、da2增大,增大（3）增大，减小（4）与m无关第29页/共89页六max计算第30页/共89页#5-8 变位齿轮传动变位齿轮传动v一、变位齿轮的概念v二、变位齿轮的齿形特点v三、变位齿轮的传动类型和应用第31页/共89页变位齿轮的概念1、标准齿轮的主要、标准齿轮的主要缺点缺点2、变位齿轮的、变位齿轮的切制切制a)齿条刀具中线与轮坯分度圆相切b)齿条刀具中线与轮坯分度圆分离c)齿条刀具中线与轮坯分度圆相交第32页/共89页标准齿轮的主要缺点：标准齿轮的主要缺点：v1)标准齿轮的齿数必须大于或等于最少齿数zmin，否则会产生根切。v2)标准齿轮不适用于实际中心距a不等于标准中心距a的场合。v当aa时，采用标准齿轮虽仍然保持定角速比，但会出现过大的齿侧间隙，重合度也减小。v当aa时，因较大的齿厚不能嵌入较小的齿槽宽，致使标准齿轮无法安装。v3)一对互相啮合的标准齿轮，小齿轮齿根厚度小于大齿轮齿根厚度，抗弯能力有明显差别。第33页/共89页变位齿轮的优点v可以制成齿数少于可以制成齿数少于Zmin而无根切的齿轮；而无根切的齿轮；v可以实现非标准中心距的无例隙传动；可以实现非标准中心距的无例隙传动；v可以使大小齿轮的抗弯能力比较接近可以使大小齿轮的抗弯能力比较接近。第34页/共89页变位齿轮的齿形特点v不变不变：v齿距p、模数m、压力角、分度圆d、基圆db、角速比i和定角速比性质v变化：变化：v分度圆上的齿厚s,和齿槽宽ev分度圆齿厚s=m/2+2xmtanav齿槽宽e=m/22xmtanav齿顶高齿顶高ha，齿根高，齿根高hf，v齿廓曲线段齿廓曲线段第35页/共89页变位齿轮变位齿轮齿顶高齿顶高ha，齿根高，齿根高hf第36页/共89页3、变位齿轮传动类型一、零传动二、正传动三、负传动第37页/共89页一、零传动（x1+x2=0）（1）标准齿轮传动（x1=x2=0）（2）等移距（高度）变位齿轮传动x1+x2=0或x1=-x20齿数条件：Z1+Z2=2Zmin=，y=0，y=0，a=a尺寸：rf1、ra1增大，rf2、ra2减小，ha、hf不变，h不变第38页/共89页优缺点：可以减小齿轮机构的尺寸可以改善齿轮的磨损情况可以提高齿轮的承载能力a=a，可以成对替换标准齿轮和修复旧齿轮必须成对设计、制造、使用，互换性差略有减小小齿轮正变位，齿顶易变尖第39页/共89页二、正传动（不等移距变位传动、角度变位传动）（1）齿数条件：Z1+Z2不受限制，aa，y0，y0（2）齿全高降低ym优缺点：1、2、3同上，4、适当选择x1、x2，可以拼凑给定中心距a。5、6、7同上第40页/共89页三、负传动（1）齿数条件：Z1+Z22Zmin（2），aa，y0（3）优缺点：可以拼凑中心距略有增加必须成对设计、制造、使用，互换性差b、s降低，承载能力降低第41页/共89页第42页/共89页第43页/共89页5-9平行轴斜齿轮机构平行轴斜齿轮机构v一、一、斜齿轮啮合的共轭齿廓曲面斜齿轮啮合的共轭齿廓曲面v二、二、斜齿轮各部分名称和几何尺寸计算斜齿轮各部分名称和几何尺寸计算v三、三、斜齿轮传动的重合度斜齿轮传动的重合度v四、四、斜齿轮的当量齿数斜齿轮的当量齿数v五、五、斜齿轮的优缺点斜齿轮的优缺点v六、六、交错轴斜齿轮传动交错轴斜齿轮传动第44页/共89页一、斜齿轮啮合的共轭齿廓曲面v1、直齿轮齿面的直齿轮齿面的形成与啮合形成与啮合v2、斜齿轮齿廓的斜齿轮齿廓的形成与啮合形成与啮合v3、螺旋角螺旋角4、互互相相啮啮合合的的一一对对渐渐开开线线斜斜齿齿轮轮齿齿廓廓曲面的曲面的形成方法形成方法5、平行轴斜齿轮的、平行轴斜齿轮的正确啮合条件正确啮合条件第45页/共89页直齿轮齿面的形成与啮合直齿轮齿面的形成与啮合第46页/共89页斜齿轮齿廓的形成与啮合斜齿轮齿廓的形成与啮合第47页/共89页螺旋角螺旋角第48页/共89页互相啮合的一对渐开线斜齿轮齿廓互相啮合的一对渐开线斜齿轮齿廓曲面的形成方法曲面的形成方法第49页/共89页平行轴斜齿轮的正确啮合条件平行轴斜齿轮的正确啮合条件+：内啮合-：外啮合第50页/共89页二、斜齿轮各部分名称和几二、斜齿轮各部分名称和几何尺寸计算何尺寸计算1、法向齿距法向齿距Pn和端面齿距和端面齿距Pt法向模数法向模数mn和端面模数和端面模数mt2、法向法向(AOC平面平面)压力角压力角an、端面端面(AOB平面平面)压力角压力角at3、齿顶高系数、齿顶高系数h*anh*at径向间隙系数径向间隙系数C*nC*t第51页/共89页法向齿距Pn和端面齿距Pt法向模数mn和端面模数mt法向齿距Pn和端面齿距PtPn=Ptcos法向模数mn和端面模数mtmn=mtcos第52页/共89页法向(AOC平面)压力角an、端面(AOB平面)压力角at法向(AOC平面)压力角an、端面(AOB平面)压力角at及OCOBcosB所以第53页/共89页渐开线正常齿标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算第54页/共89页三、斜齿轮传动的重合度三、斜齿轮传动的重合度v斜齿轮啮合过程v#故斜齿轮传动的重合度结论：斜齿轮传动重合度随齿宽和螺旋角的增大而增大，可达到很大值，这是斜齿轮传动平稳、承载能力较高的主要原因之一。第55页/共89页四、四、斜齿轮的当量齿数斜齿轮的当量齿数1）原因2）研究对象3）方法其长半轴a=d/2cos短半轴b=d/2椭圆在c点的曲率半径当量齿数：第56页/共89页五、斜齿轮的优缺点五、斜齿轮的优缺点v与直齿轮相比，斜齿轮具有以下优点优点：(1)齿廓接触线是斜线，一对齿是逐渐进入啮合和逐渐脱离啮合的，故运转平稳，噪声小.(2)重合度较大，并随齿宽和螺旋角的增大而增大，故承载能力较高，运转平稳，适于高速传动。(3)最少齿数小于直齿轮的Zmin。v斜齿轮的主要缺点缺点：会产生轴向分力轴向分力Fa采用人字齿轮采用人字齿轮第57页/共89页5-10交错轴斜齿轮传动机构旧称：螺旋齿轮传动机构。特点：1、传递空间交错两轴之间的运动和动力。2、点接触啮合传动，不易传递较大载荷。3、单个齿轮为斜齿轮，螺旋角大小可以不同，旋向不一定相反。第58页/共89页第59页/共89页一、几何参数关系及几何尺寸两轮螺旋角与轴交错角的关系：两轮分度圆直径：两轮中心距：第60页/共89页二、正确啮合条件第61页/共89页三、传动比及从动轮转向当时，第62页/共89页四、交错轴斜齿轮传动的优点1、利用螺旋角不同的斜齿轮实现空间交错轴传动的，齿轮制造简单方便。2、当主动轮转向不变时，可借改变螺旋角的方向来改变从动轮的转向。3、交错轴斜齿轮传动除与一般齿轮传动一样沿齿高方向有滑动外，沿齿长方向也有相对滑动，且其啮合两齿面为点接触，轮齿的压强和接触应力大，磨损快，机械效率低，不适合传递较大功率。第63页/共89页5-11蜗轮蜗杆传动一、蜗轮蜗杆的形成二、蜗杆传动的正确啮合条件三、主要参数及几何尺寸计算四、蜗轮蜗杆的转向判断第64页/共89页一、蜗轮蜗杆的形成1、功用和传动特点功用：用于垂直两交错轴之间的运动和动力传递。特点：传动比大；传动平稳；具有自锁性能；vs较大，易磨损，传动效率底；轴向力较大。第65页/共89页2、蜗轮蜗杆的形成斜齿轮：d1减小，1增大，轮齿在分度圆柱上绕成完整的螺旋齿，成为蜗杆斜齿轮：d2增大，2减小，成为蜗轮用蜗杆滚刀加工。第66页/共89页3、分类第67页/共89页蜗杆传动类型圆柱面蜗杆圆弧面蜗杆圆锥面蜗杆第68页/共89页阿基米德圆柱蜗杆（ZA）第69页/共89页法向直廓蜗杆（ZN）第70页/共89页渐开线蜗杆（ZI）第71页/共89页圆弧圆柱蜗杆（ZC）第72页/共89页第73页/共89页二、蜗杆传动的正确啮合条件主（中间）剖面：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。螺旋线方向相同第74页/共89页三、主要参数及几何尺寸计算1、螺旋线升角（导程角）第75页/共89页2、蜗杆中径和直径系数q（特性系数）第76页/共89页3、蜗轮直径d2第77页/共89页4、中心距a第78页/共89页5、传动比i12第79页/共89页6、相对滑动系数第80页/共89页7、蜗杆头数和蜗轮齿数Z1=1、2、4、6Z22780第81页/共89页8、机械效率正行程反行程第82页/共89页5-12圆锥齿轮机构一、齿廓曲面形成二、背锥（辅助圆锥）与当量齿数三、啮合传动四、几何尺寸计算第83页/共89页一、齿廓曲面形成球面渐开线：圆（扇）形平面在圆锥体表面上做纯滚动时，其上一点所形成的轨迹。第84页/共89页二、背锥（辅助圆锥）与当量齿数背锥：用一种近似的方法来研究锥齿轮的齿廓曲线，便于设计和制造。当量齿数：将背锥展开后的扇形齿数补全，取其m为圆锥齿轮的大端模数，压力角为标准压力角。虚拟齿轮第85页/共89页三、啮合传动1、正确啮合条件2、传动比i3、重合度第86页/共89页四、几何尺寸计算第87页/共89页第88页/共89页感谢您的观看。感谢您的观看。第89页/共89页