第八章-齿轮传动.pptx

1.1.传动比恒定；传动比恒定；2.2.适用圆周速度和功率范围广；适用圆周速度和功率范围广；3.3.效率高；效率高；4.4.结构紧凑，工作可靠且寿命长。结构紧凑，工作可靠且寿命长。5.5.制造安装精度高，成本高；制造安装精度高，成本高；6.6.不适宜传递远距离的运动。不适宜传递远距离的运动。第六章第六章 齿轮机构齿轮机构 6 6 6 61 1 1 1 概述概述概述概述一、优缺点：应用最广的传动机构之一，用来传递空间任意应用最广的传动机构之一，用来传递空间任意两轴的运动和动力。两轴的运动和动力。第1页/共51页平面直齿轮圆柱齿轮传动直齿轮圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动 人字齿传动人字齿传动 外啮合齿轮传动外啮合齿轮传动 齿轮与齿条传动齿轮与齿条传动圆锥齿轮传动圆锥齿轮传动 交错轴斜齿轮传动交错轴斜齿轮传动 蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动 齿轮机构空间 按传动时两轮轴的相对位置分按传动时两轮轴的相对位置分 内啮合齿轮传动内啮合齿轮传动按齿轮传动的工作情况分：按齿轮传动的工作情况分：开式齿轮传动开式齿轮传动低速、易磨损低速、易磨损 闭式齿轮传动闭式齿轮传动 软齿面软齿面 HBS350HBS350 （重要的传动）重要的传动）硬齿面硬齿面 HBSHBS350350二 分类：第2页/共51页瞬时传动比瞬时传动比 662 2 齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律一、齿轮传动的一、齿轮传动的瞬时角速比瞬时角速比(传动比传动比)因为因为 POPO1 1N N1 1 POPO2 2N N2 2，则，则KO1O212nnv1v2ZPabc要使这对齿廓能连续地接触传动，两齿廓要使这对齿廓能连续地接触传动，两齿廓在在K K点的线速度点的线速度v v1 1、v v2 2 在公法线在公法线nnnn方向上的方向上的分速度必须相等，否则两齿廓将会压坏或分速度必须相等，否则两齿廓将会压坏或者分离。者分离。N1N2 K1K1K2第3页/共51页节点节点节圆节圆二、齿廓啮合的基本定律二、齿廓啮合的基本定律KO1O212nnv1v2ZPabc 不论两齿廓在何位置接触，不论两齿廓在何位置接触，过其接触点所作两齿廓的公法线过其接触点所作两齿廓的公法线均须与连心线交于一均须与连心线交于一定点定点P P。瞬时传动比等于齿廓接触点的公法线瞬时传动比等于齿廓接触点的公法线将连心线截为两段线段的反比。将连心线截为两段线段的反比。传动比恒定的条件：传动比恒定的条件：第4页/共51页 6 63 3 渐开线及渐开线齿轮渐开线及渐开线齿轮一、渐开线的形成一、渐开线的形成 当一直线在一圆周上作纯滚动时，此直线上任一点的轨当一直线在一圆周上作纯滚动时，此直线上任一点的轨迹称该圆的渐开线。迹称该圆的渐开线。该圆称基圆；该直线称为发生线。该圆称基圆；该直线称为发生线。发生线发生线K基圆半径基圆半径rbAB基圆基圆第5页/共51页1)发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长,2)渐开线上任一点法线恒切于基圆3)3)切点是渐开线上K K点的曲率中心，KBKB为曲率半径;越接近基圆，曲率半径越小，反之越大4)4)渐开线上各点的压力角不相等BKBAO二、渐开线的性质r rK K K Fv第6页/共51页渐开线的性质(续)5)5)渐开线的形状决于基圆半径基圆半径越大，渐开线越平展（综合曲率半径越大）直线也是渐开线6)6)基圆内无渐开线第7页/共51页三三.渐开线齿廓的啮合特性渐开线齿廓的啮合特性1.1.能保证恒定传动比能保证恒定传动比(满足齿廓啮合基本定律满足齿廓啮合基本定律)法线必同时切于两基圆法线必同时切于两基圆 传动中传动中 两基圆大小和位置均不变、两基圆大小和位置均不变、且同一方向的内公切线且同一方向的内公切线N N1 1N N2 2只有一条只有一条 故故 接触点法线与连心线的交点接触点法线与连心线的交点P P位置不变位置不变 传动比恒定传动比恒定P第8页/共51页2.2.力作用线方向不变 啮合线为一直线3.3.具有中心距可分性若中心距略有误差若中心距略有误差传动比不变传动比不变Frb第9页/共51页一、各部分名称和符号基基 圆圆(db,rb):齿顶圆齿顶圆da(ra)：齿根圆齿根圆df(rf):齿厚齿厚 si:齿槽宽齿槽宽ei:齿距齿距pi:pi=si+ei分度圆分度圆d(r):p=s+e齿顶高齿顶高 ha：齿根高齿根高hf：全齿高全齿高h=ha+hf664 4 渐开线标准齿轮各部分名称和几何尺寸或或令令分度圆（定义）分度圆（定义）模数和压力角均为标准值的圆模数和压力角均为标准值的圆.第10页/共51页渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数模数m m，压力角二、基本参数第11页/共51页 1 1齿数：z z 模数：m m m=p/d=zmm m是齿轮计算的基本参数，是齿轮计算的基本参数，也为轮齿大小的标志。也为轮齿大小的标志。规定一些特定模数值规定一些特定模数值为标准模数，如为标准模数，如:1 1、1.251.25、1.51.5、2 2、2.52.5m m 愈大，轮齿愈厚，愈大，轮齿愈厚，抗弯能力愈大抗弯能力愈大它是轮齿抗弯能力的重要标志它是轮齿抗弯能力的重要标志 第12页/共51页同一齿廓的不同半径处，同一齿廓的不同半径处，压力角不同压力角不同分度圆：分度圆：齿顶圆：齿顶圆：基圆：基圆：rbOAriKBB1K1r1 i i 1 1轮齿上，基圆压力角等于零轮齿上，基圆压力角等于零齿顶圆上压力角最大齿顶圆上压力角最大分度圆上压力角为标准值分度圆上压力角为标准值4.4.分度圆(定义):):模数和压力角均为标准值的圆模数和压力角均为标准值的圆3.3.压力角：标准压力角：标准压力角：20(人为规定人为规定)第13页/共51页5.5.齿顶高系数h ha a*、顶隙系数c*c*h ha a=h=ha a*m*m h hf f=（h ha a*+c*+c*）m m c=c*m c=c*m OhhfharrarbrfespB6.6.标准齿轮：m,ha*，c*等于标准数值等于标准数值,s=ehahfCd正常齿：正常齿：m m 1 mm:1 mm:h ha a*=1,c*=0.25*=1,c*=0.25 m1 mm:m0 x0 正变位齿轮正变位齿轮 x0 x0 负变位齿轮负变位齿轮第29页/共51页变位齿轮的几何尺寸1 1）它们的分度圆、基圆直径及齿距是相同的2 2）它们的齿厚及齿槽宽是不同的正变位齿轮：齿厚增大，齿槽宽减小 负变位齿轮：齿厚减小，齿槽宽增大正变位：齿顶高增大、齿根高减小负变位：齿顶高减小、齿根高增大3 3）变位齿轮和标准齿轮的齿顶高及齿根高是不同的第30页/共51页6-76-7 斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动1.1.齿廓曲面的形成齿廓曲面的形成直齿轮直齿轮:AAAA是直线是直线斜齿轮斜齿轮:AAAA是螺旋线是螺旋线斜齿轮齿廓曲面为斜齿轮齿廓曲面为:螺旋渐开面螺旋渐开面一、斜齿圆柱齿轮 的形成原理 第31页/共51页2.2.啮合特点斜齿轮斜齿轮：齿面接触线为斜线齿面接触线为斜线逐渐进入逐渐进入/脱离啮合脱离啮合(加载加载/卸载卸载)传动平稳，冲击，振动，噪音小传动平稳，冲击，振动，噪音小直齿轮：直齿轮：齿面接触线与齿向齿面接触线与齿向(轴线轴线)平行平行突然进入突然进入/脱离啮合脱离啮合(加载加载/卸载卸载)传动平稳性差，冲击，振动，传动平稳性差，冲击，振动，噪音大噪音大第32页/共51页二、主要参数和几何尺寸 端、法面参数不同！端、法面参数不同！标准参数在法面上，端面表达尺寸简洁、明了！标准参数在法面上，端面表达尺寸简洁、明了！法面参数为标准参数，将其换算至端面上，法面参数为标准参数，将其换算至端面上，在端面在端面 上计算斜齿轮的几何尺寸上计算斜齿轮的几何尺寸问题讨论：问题讨论：?端面齿形与法面齿形端面齿形与法面齿形?加工过程刀具与轮齿的相对位置与进刀方向加工过程刀具与轮齿的相对位置与进刀方向?标准参数所在平面标准参数所在平面?端、法面哪个面上表达尺寸更为简洁、明了端、法面哪个面上表达尺寸更为简洁、明了第33页/共51页 pn=ptcos 1.斜齿轮的基本参数 mn=mtcos 法面模数m mn n、端面模数m mt t（法面参数规定为标准值）（法面参数规定为标准值）二、主要参数和几何尺寸第34页/共51页端面齿顶高系数和端面顶隙系数端面齿顶高系数和端面顶隙系数1.1.斜齿轮的基本参数（续）法面压力角n n、端面压力角t t tana an=tana atcosb b第35页/共51页pn=ptcos 1.斜齿轮的基本参数mn=mtcos 法面压力角n n、端面压力角t t 法面模数m mn n、端面模数m mt t tana an=tana atcosb b（法面参数规定为标准值）（法面参数规定为标准值）2.2.几何尺寸 分度圆直径分度圆直径d：d=mtz=zmn/cos 中心距中心距a：a=(d1+d2)/2=mn(z1+z2)/2cosb b （其余见（其余见P86P86表表6-56-5）第36页/共51页三、正确啮合条件螺旋线旋向判别：螺旋线旋向判别：（将齿轮轴线垂直）（将齿轮轴线垂直）螺旋线右边高螺旋线右边高右旋右旋 螺旋线左边高螺旋线左边高左旋左旋 mn1=mn2 、a an1=a an2 外啮合：外啮合：1=-2 内啮合：内啮合：1=2第37页/共51页四、重合度四、重合度L =t t+Btg+Btgp pt t由于螺旋角的影响,斜齿轮传动的啮合弧增长了,故重合度增大第38页/共51页问题讨论问题讨论：?仿形法加工斜齿轮如何确定刀仿形法加工斜齿轮如何确定刀具齿形具齿形?范成法加工斜齿轮，无根切最少齿数如何确定范成法加工斜齿轮，无根切最少齿数如何确定?与法面齿形相当的直齿轮是什么样的齿轮与法面齿形相当的直齿轮是什么样的齿轮 五、当量齿轮与当量齿数第39页/共51页椭圆：椭圆：当量齿轮的当量齿数当量齿轮的当量齿数zv:dabC当量齿轮当量齿轮C模模数数？当量齿轮当量齿轮(数数)的意义的意义:据据 z zv v 选铣刀选铣刀无根切最少齿数无根切最少齿数 z zminmin=z zv vminmin cos cos3 3计算轮齿强度计算轮齿强度节点处曲率半径节点处曲率半径椭圆在节点的曲率半径为当量齿轮的椭圆在节点的曲率半径为当量齿轮的分度圆分度圆半径：半径：第40页/共51页六、斜齿轮传动的特点缺点：缺点：工作时产生轴向力：工作时产生轴向力：螺旋角越大，螺旋角越大，轴向力越大，控制螺旋角大小。轴向力越大，控制螺旋角大小。优点：优点：啮合性能好：啮合性能好：轮齿进入和脱离啮合渐进渐退轮齿进入和脱离啮合渐进渐退 传动平稳，噪音小传动平稳，噪音小 重合度大：重合度大：提高齿轮承载能力，延长寿命提高齿轮承载能力，延长寿命 范成加工不易根切范成加工不易根切第41页/共51页 6-8 6-8 圆锥齿轮机构圆锥齿轮机构 一、概述一、概述应用：应用：传递交错轴之间的运动和动力，一般传递交错轴之间的运动和动力，一般 =90特点：特点：轮齿分布在圆锥面上，圆柱轮齿分布在圆锥面上，圆柱 圆锥圆锥大端参数标准化，大端参数标准化，GB12368-90小轮常悬臂安装，刚度低小轮常悬臂安装，刚度低第42页/共51页二、当量齿轮及当量齿数轨迹是球面上的渐轨迹是球面上的渐开线，齿廓曲面为开线，齿廓曲面为球面渐开线曲面球面渐开线曲面1 直齿圆锥齿轮齿廓的形成直齿圆锥齿轮齿廓的形成发生面在基圆锥上纯滚动发生面在基圆锥上纯滚动RCOSRAB基圆锥发生圆平面渐开线！形状？球面渐开线第43页/共51页2 直齿圆锥齿轮的背锥直齿圆锥齿轮的背锥 背背 锥锥rvr O1O 圆锥齿轮的齿廓曲线在理论上是球面曲线，但球面不能展成平面，这给圆锥齿轮的设计和制造带来很多困难，因此通常采用近似曲线代替。在A点和B点附近、背锥面与球面非常接近。因此，近似地用背锥上齿形来代替球面齿形AB第44页/共51页 背锥背锥背锥背锥 将将背背锥锥展展开开得得扇扇形形齿齿轮轮，补补全全，得得当当量量齿齿轮轮,其其齿齿形形与与锥锥齿齿轮轮大大端端的的球球面面齿齿形相当，两者形相当，两者m m m m和和相同。相同。当量齿轮的参数：当量齿轮的参数：rr rv vr rv vp p1 11 1R Re efO O1 1e ef f 当量齿数当量齿数无根切最少齿数：无根切最少齿数：当量齿轮含义：同斜齿轮当量齿轮含义：同斜齿轮第45页/共51页 m m1 1=m=m2 21 1=2 2 R R1 1=R=R2 2三、正确啮合条件 四、传动比和几何尺寸计算 1.1.传动比传动比（=90=90）同直齿轮相同的尺寸：同直齿轮相同的尺寸：d=mzd=mz2.2.几何尺寸计算几何尺寸计算 (参见参见 P92 P92 表表6-6)6-6)第46页/共51页一、蜗杆传动特点和类型一、蜗杆传动特点和类型2.2.特点特点传动比大：一般传动传动比大：一般传动 i=780;分度机构可分度机构可达达1000结构紧凑结构紧凑传动平稳，噪声小传动平稳，噪声小效率低效率低成本高成本高1.1.组成和应用组成和应用通常二轴交角通常二轴交角 90蜗杆主动，蜗轮被动蜗杆主动，蜗轮被动 6-9 6-9 蜗杆蜗轮机构 第47页/共51页二、正确啮合条件二、正确啮合条件正确啮合条件：正确啮合条件：主平面主平面(中间平面中间平面):):通过蜗杆轴线并垂直与蜗轮轴线的平面通过蜗杆轴线并垂直与蜗轮轴线的平面旋向相同旋向相同d1Bpda2a2da2d2df 2Ldf1da1hahfh第48页/共51页三、蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 1.模数m和压力角：2.蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q:模数m 与蜗杆分度圆直径d1 的搭配见P95P95表6-7。为限制蜗轮滚刀的数目为限制蜗轮滚刀的数目,国家标准中规定一个国家标准中规定一个m m 值值,只对应只对应1 1 2 2个个(最多最多4 4个个)标准蜗杆分度圆直径值。标准蜗杆分度圆直径值。=20=203.3.蜗杆导程角 px1 d1d1px1头数头数z z1 1 导程导程角角 自锁条件自锁条件第49页/共51页通常通常 z z1 1=1,2,4,z=1,2,4,z2 2 取值范围取值范围 3232 z z2 2 80804 4 传动比i i、蜗杆头数z z1 1和蜗轮齿数z z2 2传动比大传动比大5.5.齿面间滑动速度VsVs（v 12 m/s）6.6.几何尺寸计算几何尺寸计算 见P97表6-8第50页/共51页感谢您的观看！第51页/共51页