齿轮各部分名称及标准齿轮的基本尺寸.ppt

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1、一、外齿轮一、外齿轮1.名称与符号名称与符号pnr齿顶圆齿顶圆 da、ra齿根圆齿根圆 df、rf齿厚齿厚 sk 任意圆上的弧长齿槽宽齿槽宽 ek 弧长齿距齿距（周节）（周节）pk=sk+ek 同侧齿廓弧长齿顶高齿顶高ha齿根高齿根高 hf齿全高齿全高 h=ha+hf齿宽齿宽 BhahfhBpra分度圆人为规定的计算基准圆分度圆人为规定的计算基准圆表示符号：表示符号：d、r、s、e，p=s+e法向齿距法向齿距（周节）（周节）pnseskek=pbrf44 齿轮各部分名称及标准齿轮的基本尺寸齿轮各部分名称及标准齿轮的基本尺寸rbOpb1 0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (

2、3.25)3.5 (3.75)第二系列第二系列 4.5 5.5 (6.5)7 9 (11)14 18 22 28 (30)36 45标准模数系列表（标准模数系列表（GB135787）0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.5 0.4 0.5 0.6 0.8第一系列第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50为了便于制造为了便于制造、检验和互换使用，检验和互换使用，国标国标GB1357-87规规定了定了标准模数系列。标准模数系列。2速度方向速度方向正压力方向正压力方向OrbriBiKiN分度圆压力角分度圆压力角得得:i

3、iarccos(rarccos(rb b/r/ri i)由由 r rb br ri i coscosi i定义分度圆压力角为齿轮的压力角：定义分度圆压力角为齿轮的压力角：对于同一条渐开线：对于同一条渐开线：r ri i i i b b0 01Aii iB1K1r1Orfrar rb br3由由d=mz知知：m和和z一一定定时时，分分度度圆圆是是一一个个大大小小唯唯一一确确定定的圆。的圆。规定标准值：规定标准值：2020由由d db bdcosdcos可知可知，基圆也是一个大小唯一确定的圆基圆也是一个大小唯一确定的圆。称称 m、z、为渐开线齿轮的三个基本参数为渐开线齿轮的三个基本参数。对于分度圆

4、大小相同的齿轮，如果不同，则基圆大小将不同，因而其齿廓形状也不同。是决定渐开线齿廓形状的一个重要参数。是决定渐开线齿廓形状的一个重要参数。或或r rb brcosrcos，arccos(rarccos(rb b/r/r)d db bdcosdcos4齿轮各部分尺寸的计算公式：齿轮各部分尺寸的计算公式：齿顶高：齿顶高：h ha a=h=ha a*m m齿根高：齿根高：h hf f=(h=(ha a*+c+c*)m)m全齿高：全齿高：h=ha+hf齿顶圆直径：齿顶圆直径：d da a=d+2h=d+2ha a齿顶高齿顶高系数系数:h ha a*齿齿根根圆直径：圆直径：d df f=d-2h=d-2

5、hf f顶隙系数顶隙系数:c c*分度圆直径：分度圆直径：d=d=mzmz=(=(2ha*+c*)m=(z+2h=(z+2ha a*)m)m=(z-2h=(z-2ha a*-2c-2c*)m)mrhahfhrfra正常齿：正常齿：h ha a*1 1短齿制：短齿制：h ha a*0.80.8正常齿：正常齿：c c*0.250.25短齿制：短齿制：c c*0.30.35基圆直径：基圆直径：法向齿距：法向齿距：标准齿轮：标准齿轮：一个标准齿轮的基本参数和参数的值确定之后，其主要尺寸和齿廓形状就完全确定了。=mzcosmzcos=d=db b/z/z=mcosmcos=pcospcos统一用统一用p

6、 pb b表示表示m m、h ha a*、c c*取标准值，取标准值，且且e=se=s的齿轮的齿轮。pnrhahfhprfrbOrapbNsed db b=dcosdcosp pn n=p pb b6rbr rf fr ra a1 1)轮齿与齿槽正好与外齿轮相反。轮齿与齿槽正好与外齿轮相反。2 2)dfdda三、内齿轮三、内齿轮3 3)为保证齿廓全部为渐开线，为保证齿廓全部为渐开线，dad-2ha,dfd+2hf结构特点：结构特点：轮齿分布在空心圆柱体内表面上。轮齿分布在空心圆柱体内表面上。不同点不同点：要求要求dadb。pnhNsehahfpBOr7rb1r1O11 1rb1r1O11 1r

7、b1r1O11 1pb2pb2pb2pb1pb1pb2pb1=pb2pb1pb1不能正确啮合不能正确啮合!不能正确啮合不能正确啮合!能正确啮合能正确啮合!rb2r2O22 2rb2r2O22 2rb2r2O2 2 2一对齿轮传动时，所有啮合点都在一对齿轮传动时，所有啮合点都在啮合线啮合线N1N2上。上。渐开线齿廓能满足齿廓啮合基本定律，那么，是否任意两个渐开线齿轮都能组成一对齿轮传动呢？m1m2从外观看齿1比齿2小m1 提问：有可能提问：有可能 20 的齿轮和人字的齿轮和人字齿轮。齿轮。由由db=mzcos可知，渐可知，渐开线形状随齿数变化。开线形状随齿数变化。要想获得精确的齿廓，要想获得精确

8、的齿廓，加工一种齿数的齿轮，加工一种齿数的齿轮，就需要一把刀具。这在就需要一把刀具。这在工程上是不现实的。工程上是不现实的。进给进给分度分度分度分度切削切削切削切削进给进给15成形法加工的特点：成形法加工的特点：产生齿形误差和分度误差，精度较低，加工不连续，产生齿形误差和分度误差，精度较低，加工不连续，生产效率低。适于单件生产。生产效率低。适于单件生产。铣刀铣刀号数号数 所切所切齿轮齿轮 1213 1416 1720 2125 2634 3554 55134 135齿数齿数8把一组各号铣刀切制齿轮的齿数范围把一组各号铣刀切制齿轮的齿数范围1 2 3 4 5 6 7 8 160 00 0齿轮插刀

9、加工齿轮插刀加工i=0 0/=z/z/=z/z0 0二、范成法二、范成法1.齿轮插刀齿轮插刀共轭齿廓互为包络线共轭齿廓互为包络线切切削削运运动动0 0范成运动范成运动让刀运动让刀运动17进给进给切削切削让刀让刀v范成范成Vrrmz/2mz/22.齿条插刀齿条插刀插齿加工过程为断续切削，生产效率低。插齿加工过程为断续切削，生产效率低。18滚刀滚刀进给进给进给进给0 0v0 0范成运动范成运动Vrrmz/2mz/2滚刀倾斜滚刀倾斜tt滚刀轴剖面相当于齿条相当于齿轮齿条啮合传动0 0切削切削3.齿轮滚刀齿轮滚刀被加工齿轮被加工齿轮为什么滚刀要倾斜一个角度呢？19范成法加工的特点：范成法加工的特点：一

10、种模数只需要一把刀具连续切削，生产效率一种模数只需要一把刀具连续切削，生产效率高，精度高，用于批量生产。高，精度高，用于批量生产。tttt204.用标准齿条型刀具加工标准齿轮用标准齿条型刀具加工标准齿轮标准齿条型刀具比基准齿标准齿条型刀具比基准齿形高出形高出c*m一段切出齿根一段切出齿根过过渡曲线渡曲线。非渐开线讨论切制原理时不考虑此部分。GB1356-88规定了标准齿条规定了标准齿条型刀具的基准齿形。型刀具的基准齿形。4.1标准齿条型刀具标准齿条型刀具4.2用标准齿条型刀具加工标准齿轮用标准齿条型刀具加工标准齿轮h*amh*amc*mm/2m/2=20=20分度线分度线分度圆分度圆hf=(h

11、*a+c*)mha=h*am加工标准齿轮：加工标准齿轮：刀具分度线刚好与轮坯的刀具分度线刚好与轮坯的分度圆作纯滚动。分度圆作纯滚动。加工结果：加工结果：s se em/2顶线顶线es sha=h*amhf=(h*a+c*)mc*m21PrbrraN1O1分度圆分度圆基圆基圆一、根切现象一、根切现象图示现象称为轮齿的根切。图示现象称为轮齿的根切。根切的后果：根切的后果：削弱轮齿的抗弯强度；削弱轮齿的抗弯强度；以下分析产生根切的原因以下分析产生根切的原因:使重合度使重合度下降。下降。47 根切现象、最少齿数及变位齿轮根切现象、最少齿数及变位齿轮23B1PB2PN1 不根切不根切1刀具在位置刀具在位

12、置1开始切削齿间；开始切削齿间；在位置在位置2开始切削渐开线齿廓；开始切削渐开线齿廓；在位置在位置3切削完全部齿廓；切削完全部齿廓；当当B2落在落在N1点的下方点的下方：PB2PN1B225P二、渐开线齿轮不发生根切的最少齿数二、渐开线齿轮不发生根切的最少齿数当被加工齿轮的模数当被加工齿轮的模数m确定之后，其刀具齿顶线与啮合确定之后，其刀具齿顶线与啮合线的交点线的交点B2就唯一确定，就唯一确定，这时极限啮合点这时极限啮合点N1的位置随基圆大小变动的位置随基圆大小变动当当N1 B2两点重合时，正好不根切。两点重合时，正好不根切。不根切的条件：不根切的条件：在在PN1O1 中有：中有：在在PB2B

13、 中有：中有：代入求得：代入求得：z2 h2 ha a*/sin2 2 取取=20=20,h,ha a*=1=1，得得:z zminmin=17=17h*am即：即：zminmin2 h2 ha a*/sin2 2 P N1PP B2=mzsin/2 PN1=rsinPB2=h ha a*m/m/sinB2Brb3 N1rb N1O1rb1N1 r26三、变位齿轮及其齿厚的确定三、变位齿轮及其齿厚的确定标准齿轮的优点：标准齿轮的优点：计算简单、互换性好。计算简单、互换性好。缺点：缺点：当当zz zminmin时，产生根切。但实际生产中经常要用到时，产生根切。但实际生产中经常要用到 zz zmi

14、nmin的齿轮。的齿轮。不适合不适合 aa的场合的场合。aa 时，产生过大侧隙时，产生过大侧隙，且且小齿轮容易坏。原因：小齿轮容易坏。原因：小，滑动系数大，齿根小，滑动系数大，齿根 薄。希望两者寿命接薄。希望两者寿命接 近。近。为改善上述不足，就必须对齿轮进行变位修正。27N11.1.加工齿轮时刀具的移位加工齿轮时刀具的移位 从避免根切引入为避免根切，可径向移动刀具为避免根切，可径向移动刀具 xm B2x-为移距系数。为移距系数。xmxm-移距移距B2靠近轮坯中心时，靠近轮坯中心时，x 000，正变位齿轮。正变位齿轮。刀具中线刀具中线28正变位齿轮正变位齿轮 x0hahf由由于于刀刀具具一一样

15、样，变变位位齿齿轮轮的的基基本本参参数数m m、z z、与与标标准准齿齿轮轮相相同同，故故d d、d db b与与标标准准齿齿轮轮也也相相同同，齿齿廓廓曲曲线线取取自自同同一条渐开线的不同段。一条渐开线的不同段。标准齿轮标准齿轮 x0分度圆分度圆负变位齿轮负变位齿轮 x00负传动负传动 x1x2000，大齿轮采用负变位，大齿轮采用负变位，x200优缺点：优缺点：可采用可采用z z1 1zzminmin的小齿轮，仍不根切的小齿轮，仍不根切,使结构更紧凑。使结构更紧凑。改善小齿轮的磨损情况。改善小齿轮的磨损情况。相对提高承载能力，因大小齿轮强度趋于接近。相对提高承载能力，因大小齿轮强度趋于接近。缺

16、点是缺点是:没有互换性，必须成对使用，没有互换性，必须成对使用，略有减小。略有减小。3148 平行轴平行轴斜斜齿轮齿轮传动传动1.斜齿轮的共轭齿廓曲面斜齿轮的共轭齿廓曲面考虑齿轮宽度，则直齿轮的齿廓曲面是发生面在基圆柱上作纯滚动时，发生面内一条与轴线平行的直线KK所展成的曲面。直齿轮：啮合线直齿轮：啮合线啮合面啮合面 两基圆的内公切面啮合点啮合点接触线，即啮合面与齿廓曲面的交线。接触线，即啮合面与齿廓曲面的交线。啮啮合合特特点点:沿沿齿齿宽宽同同时时进进入入或或退退出出啮啮合合。突突然然加加载载或或卸卸载，运动平稳性差，冲击、振动和噪音大。载，运动平稳性差，冲击、振动和噪音大。斜直线斜直线KK

17、的轨迹斜齿轮的齿廓曲面的轨迹斜齿轮的齿廓曲面螺旋线渐开面螺旋线渐开面AKKKbAAb 基圆柱上的基圆柱上的螺旋角螺旋角KK线上每一点都产生一条渐开线，其形状相同而起始点不在同一条母线上KA发生面发生面 基圆柱基圆柱发生面发生面3212b啮合面啮合面基圆柱基圆柱渐开线螺旋渐开线螺旋面面KK齿面接触线齿面接触线齿面接触线始终与齿面接触线始终与K-KK-K线平行并且位于两基圆的公切面内。线平行并且位于两基圆的公切面内。33啮合特点啮合特点:接触线长度的变化：接触线长度的变化：短短 长长 短短加载、卸载过程是逐渐进行的加载、卸载过程是逐渐进行的传动平稳、冲击、振传动平稳、冲击、振动和噪音较小，适宜高速

18、、重载传动。动和噪音较小，适宜高速、重载传动。在端面内，斜齿轮的齿廓曲线为渐开线，相当于直齿在端面内，斜齿轮的齿廓曲线为渐开线，相当于直齿圆柱齿轮传动，满足定传动比要求。圆柱齿轮传动，满足定传动比要求。34二、斜齿轮的基本参数二、斜齿轮的基本参数1.斜齿轮的螺旋角斜齿轮的螺旋角将将分分度度圆圆柱柱展展开开，得得一一矩形，有：矩形，有：tg=d/l其中其中t为端面压力角为端面压力角。ddbb同同理理，将将基基圆圆柱柱展展开开，也得一矩形，有：也得一矩形，有：tgb=db/ll得：得：tgb/tg=db/d tgb=tg cost=cost右旋右旋定义分度圆柱上的螺旋角定义分度圆柱上的螺旋角为斜齿

19、轮的螺旋角为斜齿轮的螺旋角。判别方法d d左旋左旋35B法面内的齿形与刀具的齿形一样，取标准值。法面内的齿形与刀具的齿形一样，取标准值。2.模数模数 mn、mt将分度圆柱展开，得一矩形，将分度圆柱展开，得一矩形，pn=ptcos将将 pnmn,ptmt 代入得：代入得：pt 可求得端面齿距与法面齿距之间的关系：可求得端面齿距与法面齿距之间的关系：斜齿轮的齿面为螺旋渐开面，其法面齿形和端面齿形不一样，参数也不一样。切削加工时，刀具沿齿槽方向运动，故法面内的齿形与刀具的齿形一样，取标准值。计算时，按端面参数进行，故应建立两者之间的关系。端面是圆，而法面不是圆dmn=mtcosnn pn36bac压

20、力角：压力角：n、t用斜齿条说明：在在abc中，有：中，有：abc=n 在在abc中中,有：有：abc=t由由 ab=ab,ac=accos 得：得：tgn=tgt cos 3.斜齿轮传动的几何尺寸斜齿轮传动的几何尺寸不论在法面还是端面，其齿顶高和齿根高一样：不论在法面还是端面，其齿顶高和齿根高一样：h*an法面齿顶高系数，法面齿顶高系数，han*1c*n法面顶隙系数法面顶隙系数,c*n0.25过c点作轮齿的法剖面在法面和端面内齿高一样,tgn=ac/abtgt=ac/ab ha=h*anmn hf=(h*an+c*n)m n nabcaat37分度圆直径：分度圆直径：d=zmt=z mn/c

21、os中心距：中心距：a=r1+r2可通过改变可通过改变来调整来调整a的大小。的大小。4.一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件啮合处的齿向相同。啮合处的齿向相同。外啮合外啮合:1 1-2 2mn1n1=mn2n2，n1=n1 mt1t1=mt2t2，t1t2一对斜齿轮的正确啮合条件，除了模数和压力角应分别相等外，其螺旋角必须匹配。=mn(z1+z2)/2 cos 内啮合内啮合：1 12 238b bB B2 2B B2 2斜齿轮传动的重合度斜齿轮传动的重合度直齿轮：直齿轮：斜齿轮：斜齿轮：的的增量：增量：L/L/p pbtbt分析图示直齿轮和斜齿轮在啮合面进入啮合(B2

22、B2)和退出啮合(B1 B1)的情形。LLb bb bB B1 1B B1 1b b tgtgb b /p pbtbt +若若 b100，2020 mn2 2则：则：B B1 1B B1 1b bB B2 2B B2 2L LL/L/p pb b(L+L)/(L+L)/p pbtbtb tgtg/p/pt5.455.4539cd斜齿圆柱齿轮的当量齿数斜齿圆柱齿轮的当量齿数用盘铣刀加工斜齿轮时，加工沿法面进行，要求斜齿轮法面内的齿形与所选铣刀的齿形近可能接近。选择铣刀组号的依据是直齿轮的齿数，因此，有必要知道一个齿数为z的斜齿轮法面内的齿形与多少个齿的直齿轮的齿形相当，该直齿轮作为选刀号的依据。

23、定义：与斜齿轮法面齿形相当的直齿轮，称为该定义：与斜齿轮法面齿形相当的直齿轮，称为该斜齿轮的当量齿轮，其齿数称当量齿数。斜齿轮的当量齿轮，其齿数称当量齿数。过分度圆C点作轮齿的法剖面得一椭圆，以C点曲率半径作为当量齿轮的分度圆半径。r rv 得：得：zv 2r rv/mn斜齿轮不发生根切的最少齿数：斜齿轮不发生根切的最少齿数：zmin=z zvmincos3d/mn cos2zmzmt/m mn cos2z/z/cos3a椭圆长半轴椭圆长半轴:a=d/2cos短半轴短半轴:b=d/2:b=d/2 由高数知，C点的曲率半径为：ba2/b=d/2cos2若若=20=20 z zvmin=17zmi

24、n=14 n nn n齿槽齿槽40F Fn nF Ft t7.斜齿轮的主要优缺点斜齿轮的主要优缺点 啮合性能好、传动平稳，噪音小。啮合性能好、传动平稳，噪音小。重合度大，承载能力高。重合度大，承载能力高。zmin z zvmin,机构更紧凑机构更紧凑。缺点是产生轴向力，且随缺点是产生轴向力，且随增大而增大，增大而增大，一般取一般取820。采用采用人字齿轮人字齿轮，可使，可使2540。常用于高速大功率传动中常用于高速大功率传动中(如船用齿轮箱如船用齿轮箱)。F Fs sF Ft tF Fn nF Fs s41三、内齿轮三、内齿轮三、内齿轮三、内齿轮1.内齿轮和外齿轮的区别内齿轮和外齿轮的区别1）

25、内齿轮的齿廓则是）内齿轮的齿廓则是内凹的。内凹的。其齿厚和齿槽宽分别对应外齿轮其齿厚和齿槽宽分别对应外齿轮的齿槽宽和齿厚。的齿槽宽和齿厚。2）内齿轮的分度圆大于齿顶圆，）内齿轮的分度圆大于齿顶圆，而齿根圆又大于分度圆。而齿根圆又大于分度圆。内齿轮的齿顶圆必须大于基圆。内齿轮的齿顶圆必须大于基圆。注意注意42内齿轮的齿顶圆直径内齿轮的齿顶圆直径内齿轮的齿根圆直径内齿轮的齿根圆直径三、内齿轮（续）三、内齿轮（续）三、内齿轮（续）三、内齿轮（续）2.内齿轮的基本尺寸内齿轮的基本尺寸43v B1B2 pbv 四、四、渐开线齿轮连续传动的条件渐开线齿轮连续传动的条件1.渐开线齿轮连续传动的条件渐开线齿轮连续传动的条件v 指指B1B2与与pb的比值，用的比值，用 来表示。来表示。2.重合度的概念重合度的概念v 使用场合使用场合一般机械制造业一般机械制造业汽车拖拉机汽车拖拉机金属切削机床金属切削机床 1.41.1-1.21.3443.重合度的计算重合度的计算1）外啮合传动）外啮合传动四、四、渐开线齿轮连续传动的条件（续）渐开线齿轮连续传动的条件（续）a1=arccosrb1/ra145谢谢 谢谢!46