第4章齿轮机构精选PPT.ppt

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1、第4章齿轮机构武汉科技大学专用第1页，本讲稿共92页武汉科技大学专用41 齿轮机构的特点和类型齿轮机构的特点和类型作用：作用：传递空间任意两轴（传递空间任意两轴（平行平行、相交相交、交错交错）的旋）的旋 转运动，或将转运动，或将转动转换为移动转动转换为移动。结构特点：结构特点：圆柱体外（或内）均匀分布有大小一样圆柱体外（或内）均匀分布有大小一样 的的轮齿轮齿。优点：优点：传动比准确、传动平稳。传动比准确、传动平稳。圆周速度大，高达圆周速度大，高达300 m/s。传动功率范围大，从几瓦到传动功率范围大，从几瓦到10万千瓦。万千瓦。效率高效率高(0.99)、使用寿命长、工作安全可靠。、使用寿命长、

2、工作安全可靠。可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动。可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动。缺点：缺点：要求较高的制造和安装精度，加工成本高、要求较高的制造和安装精度，加工成本高、不适宜远距离传动。不适宜远距离传动。第2页，本讲稿共92页武汉科技大学专用平面齿轮传动平面齿轮传动（轴线平行）（轴线平行）外齿轮外齿轮传动传动直齿直齿斜齿斜齿人字齿人字齿圆柱齿轮圆柱齿轮非圆柱齿轮非圆柱齿轮 空间齿轮传动空间齿轮传动（轴线不平行）（轴线不平行）按相对按相对运动分运动分 按齿廓曲线分按齿廓曲线分直齿直齿斜齿斜齿曲线齿曲线齿圆锥齿轮圆锥齿轮两轴相交两轴相交两轴交错两轴交错蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆传动传动交错轴斜

3、齿轮交错轴斜齿轮准双曲面齿轮准双曲面齿轮渐开线齿轮渐开线齿轮(1765年年)摆线齿轮摆线齿轮 (1650年年)圆弧齿轮圆弧齿轮(1950年年)按速度高低分按速度高低分:按传动比分按传动比分:按封闭形式分：按封闭形式分：齿齿轮轮传传动动的的类类型型应用实例：提问参观对象、SZI型统一机芯手表有18个齿轮、炮塔、内然机。高速、中速、低速齿轮传动。高速、中速、低速齿轮传动。定传动比、变传动比齿轮传动。定传动比、变传动比齿轮传动。开式齿轮传动、闭式齿轮传动开式齿轮传动、闭式齿轮传动。球齿轮球齿轮抛物线齿轮抛物线齿轮(近年近年)分类：分类：内齿轮内齿轮传动传动齿轮齿条齿轮齿条第3页，本讲稿共92页武汉科

4、技大学专用22作者：潘存云教授11椭圆齿轮椭圆齿轮准双曲面齿轮准双曲面齿轮作者：潘存云教授斜齿圆锥齿轮斜齿圆锥齿轮作者：潘存云教授曲线齿圆锥齿轮曲线齿圆锥齿轮第4页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授12A2(A1)B2(B1)24 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用速度瞬心及其在机构速度分析中的应用瞬心法瞬心法:适合于简单机构的运动分析。适合于简单机构的运动分析。一、一、速度瞬心及其求法速度瞬心及其求法绝对瞬心绝对瞬心重合点绝对速度为零。重合点绝对速度为零。P21相对瞬心相对瞬心重合点绝对速度不为零。重合点绝对速度不为零。VA2A1VB2B1Vp2=Vp10 Vp2=Vp1=0

5、两两个个作作平平面面运运动动构构件件上上速速度度相相同同的的一一对对重重合合点点，在在某某一一瞬瞬时时两两构构件件相相对对于于该该点点作作相相对对转转动动，该该点点称称瞬瞬时时速速度度中中心心。求法？1)1)速度瞬心的定义速度瞬心的定义第5页，本讲稿共92页武汉科技大学专用特点：特点：该点涉及两个构件。该点涉及两个构件。2）瞬心数目）瞬心数目 每两个构件就有一个瞬心每两个构件就有一个瞬心 根据排列组合有根据排列组合有P12P23P13构件数构件数 4 5 6 8瞬心数瞬心数 6 10 15 281 2 3若机构中有若机构中有n个构件，则个构件，则N Nn(n-1)/2n(n-1)/2 绝对速度

6、相同，相对速度为零。绝对速度相同，相对速度为零。相对回转中心。相对回转中心。第6页，本讲稿共92页武汉科技大学专用121212tt123）机构瞬心位置的确定）机构瞬心位置的确定1.直接观察法直接观察法 适用于求通过运动副直接相联的两构件瞬心位置。适用于求通过运动副直接相联的两构件瞬心位置。nnP12P12P122.三心定律三心定律V12定定义义：三三个个彼彼此此作作平平面面运运动动的的构构件件共共有有三三个个瞬瞬心心，且且它它们们位位于于同同一一条条直直线线上上。此此法法特特别别适适用用于于两两构构件不直接相联的场合。件不直接相联的场合。第7页，本讲稿共92页武汉科技大学专用311第8页，本讲

7、稿共92页武汉科技大学专用311第9页，本讲稿共92页武汉科技大学专用311第10页，本讲稿共92页武汉科技大学专用311第11页，本讲稿共92页武汉科技大学专用311构件1绕构件3以1转动。第12页，本讲稿共92页武汉科技大学专用31212第13页，本讲稿共92页武汉科技大学专用31212第14页，本讲稿共92页武汉科技大学专用31212第15页，本讲稿共92页武汉科技大学专用31122AP13P23B现寻求构件1、2间的瞬心p12。第16页，本讲稿共92页武汉科技大学专用31122AP13P23B任选两构件的重合点任选两构件的重合点M M（M M1 1，M M2 2）。）。M（M1，M2）

8、VM1VM2由于由于V VM1M1 V VM2M2 ，所以，所以M M不是不是1 1、2 2的瞬心。的瞬心。第17页，本讲稿共92页武汉科技大学专用31122AP13P23B再任选重合点再任选重合点M M（M M1 1，M M2 2）M（M1，M2）VM1VM2V VM1M1 V VM2M2 ，但较为接近。但较为接近。第18页，本讲稿共92页武汉科技大学专用31122AP13P23B若将重合点M（M1，M2）选在AB线上。M（M1，M2）VM1VM2第19页，本讲稿共92页武汉科技大学专用31122AP13P23B调整重合点M（M1，M2）在AB线上的位置可使VM1=VM2。M（M1，M2）V

9、M2VM1第20页，本讲稿共92页武汉科技大学专用31122AP13P23BVp2Vp1*三心定理三心定理彼此作平面运动的三个构件有三个速度瞬心，它们彼此作平面运动的三个构件有三个速度瞬心，它们位于同一条直线上。位于同一条直线上。p12Vp1=Ap*1Vp2=Bp*2=1/2=Bp/ApAPBP第21页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授3214举例：求曲柄滑块机构的速度瞬心。举例：求曲柄滑块机构的速度瞬心。P13P24解：瞬心数为：解：瞬心数为：1.直接观察求瞬心直接观察求瞬心2.三心定律求瞬心三心定律求瞬心N Nn(n-1)/2n(n-1)/26 n=46 n=4P23P12P

10、34 P P1414第22页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授作者：潘存云教授123465P24P13P15P25P26P35举例：举例：求图示六杆机构的速度瞬心。求图示六杆机构的速度瞬心。解：瞬心数为：解：瞬心数为：N Nn(n-1)/2n(n-1)/215 n=615 n=61.直接观察求瞬心直接观察求瞬心2.三心定律求瞬心三心定律求瞬心P46P36P14P23P12P16P34P56P45第23页，本讲稿共92页武汉科技大学专用1 1123二、速度瞬心在机构速度分析中的应用二、速度瞬心在机构速度分析中的应用1.求线速度求线速度已知凸轮转速已知凸轮转速1 1，求推杆的速度。，

11、求推杆的速度。P23解：解：直接观察求瞬心直接观察求瞬心P13、P23。V2求瞬心求瞬心P12的速度的速度。V2V P12l(P13P12)1 1长度长度P13P12直接从图上量取。直接从图上量取。P13 根据三心定律和公法线根据三心定律和公法线 nn求瞬心的位置求瞬心的位置P12。nnP12第24页，本讲稿共92页武汉科技大学专用P24P13作者：潘存云教授2 22.求角速度求角速度解：解：瞬心数为瞬心数为6个个直接观察能求出直接观察能求出 4个个余下的余下的2个用三心定律求出。个用三心定律求出。求瞬心求瞬心P24的速度的速度。VP24l(P24P14)4 4 2(P24P12)/P24P1

12、4 a)铰链机构铰链机构已知构件已知构件2的转速的转速2 2，求构件，求构件4的角速度的角速度4 4。VP24l(P24P12)2方向方向:CW,与与2 2相同。相同。相对瞬心位于两绝对瞬心的同一侧，两构件转向相同VP2423414 4P12P23P34P14第25页，本讲稿共92页武汉科技大学专用312b)高副机构高副机构已知构件已知构件2的转速的转速2 2，求构件，求构件3的角速度的角速度3 3。2 2解解:用三心定律求出用三心定律求出P P2323。求瞬心求瞬心P P2323的速度的速度:VP23l(P23P13)3 3 3 32 2(P13P23/P12P23)P P1212P P13

13、13方向方向:CCW,与与2 2相反。相反。VP23VP23l(P23P12)2 2相对瞬心位于两绝对瞬心之间，两构件转向相反。n nn nP P23233 3第26页，本讲稿共92页武汉科技大学专用312P P2323P P1313P P12123.求传动比求传动比定义：两构件角速度之比传动比。定义：两构件角速度之比传动比。3 3/2 2 P12P23/P13P23推广到一般：推广到一般：i i/j j P1jPij/P1iPij结论结论:两构件的角速度之比等于绝对瞬心至相对两构件的角速度之比等于绝对瞬心至相对瞬心的距离之反比瞬心的距离之反比。角速度的方向为：角速度的方向为：相对瞬心位于两绝

14、对瞬心的相对瞬心位于两绝对瞬心的同一侧同一侧时，两构件时，两构件转向相同转向相同。相对瞬心位于两绝对瞬心相对瞬心位于两绝对瞬心之间之间时，两构件时，两构件转向相反。转向相反。2 23 3第27页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授o11共轭齿廓：共轭齿廓：一对能实现预定传动比一对能实现预定传动比(i12=1/2)规律规律 的啮合齿廓。的啮合齿廓。42 齿廓实现定角速比传动的条件齿廓实现定角速比传动的条件1.齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律一对齿廓在任意点K接触时，作法线n-n得：得：i12 1/2O2 P/O1P齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律:互互相相啮啮合合的的一一对对齿齿轮轮

15、在在任任一一位位置置时时的的传传动动比比，都都与与连连心心线线O1O2被被其其啮啮合合齿齿廓廓的的在在接接触触处处的的公公法法线线所所分分成成的的两两段段成反比。成反比。根据三心定律可知：根据三心定律可知：P点为相对瞬心。点为相对瞬心。nnPo22k由：由：v12 O1P 1v12O2 P 2 第28页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授节圆节圆如果要求传动比为常数，则应使如果要求传动比为常数，则应使O2 P/O1P为常数。为常数。节圆：节圆：设想在设想在P点放一只笔，则笔尖在两点放一只笔，则笔尖在两 个齿轮运动平面内所留轨迹。个齿轮运动平面内所留轨迹。由于由于O2、O1为定点，故

16、为定点，故P必为一个定点。必为一个定点。两两节节圆圆相相切切于于P点点，且且两两轮轮节节点点处处速速度相同，故度相同，故两节圆作纯滚动两节圆作纯滚动。r1r2a=r1+r2中心距：中心距：o11nnPo22ka第29页，本讲稿共92页武汉科技大学专用-应用最广应用最广渐开线渐开线2.齿廓曲线的选择齿廓曲线的选择 理论上，满足齿廓啮合定律的曲线有无穷多，但考虑到便于制造和检测等因素，工程上只有极少数几种曲线可作为齿廓曲线，如渐开线、其中应用最广的是渐开线，其次是摆线(仅用于钟表)和变态摆线。(摆线针轮减速器)，近年来提出了圆弧和抛物线。渐渐开开线线具具有有很很好好的的传传动动性性能能，而而且且便

17、便于于制制造造、安安装装、测测量量和和互换互换使用等优点。本章只研究渐开线齿轮。使用等优点。本章只研究渐开线齿轮。摆线摆线变态摆线变态摆线圆弧圆弧抛物线抛物线 渐开线齿廓的提出已有近两百多年的历史，目前还没有其它曲线可以替代。第30页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授43 渐开线齿廓渐开线齿廓一、一、渐开线的形成和特性渐开线的形成和特性条直线在圆上作纯滚动时，直线上任条直线在圆上作纯滚动时，直线上任一点的轨迹一点的轨迹2.渐开线的特性渐开线的特性渐开线上任意点的法线切于基圆渐开线上任意点的法线切于基圆纯滚动时，B为瞬心，速度沿t-t线，是渐开线的切线，故BK为法线B点为曲率中心，

18、点为曲率中心，BK为曲率半径。为曲率半径。渐开线起始点渐开线起始点A处曲率半径为处曲率半径为0。可以证明BK发生线，发生线，AB=BK;tt发生线发生线Bk基圆基圆OArkk基圆基圆rbkAK段的展角段的展角渐开线渐开线渐开线渐开线rb第31页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授作者：潘存云教授OABkkvkA1B1o1kK渐开线形状取决于基圆渐开线形状取决于基圆基圆内无渐开线。基圆内无渐开线。当当rb，变成直线。，变成直线。rkk kk k离中心越远，渐开线上的压力角越大。离中心越远，渐开线上的压力角越大。rb定定义义：啮啮合合时时K K点点正正压压力力方方向向与与速速度度方方向

19、向所夹锐角为渐开线上该点之所夹锐角为渐开线上该点之压力角压力角k k。r rb br rk k coscosk k B3o3kA2B2o2第32页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授N2N12O2rb2O11要使两齿轮作定传动比传动，则两轮的齿廓无论在任何位置接触，过接触点所作公法线必须与两轮的连心线交于一个定点。两两齿齿廓廓在在任任意意点点K啮啮合合时时，过过K作作两两齿齿廓廓的法线的法线N1N2，是基圆的切线，是基圆的切线，为定直线。为定直线。i12=1 1/2 2=O=O2 2P/OP/O1 1P=P=constconst工工程程意意义义：i12为为常常数数可可减减少少因因速

20、速度度变变化化所所产产生生的的附附加加动动载载荷荷、振振动动和和噪噪音音，延延长长齿齿轮轮的的使使用用寿寿命命，提高机器的工作精度。提高机器的工作精度。两两轮轮中中心心连连线线也也为为定定直直线线，故故交交点点P必为必为定点定点。在位置K时同样有此结论。C1C2KPK1.渐开线齿廓满足定传动比要求渐开线齿廓满足定传动比要求二、二、渐开线齿廓的啮合特性渐开线齿廓的啮合特性第33页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授N2N12O2rb2O112.齿廓间正压力方向不变齿廓间正压力方向不变N1N2是啮合点的轨迹，是啮合点的轨迹，称为称为啮合线啮合线由由渐渐开开线线的的性性质质可可知知：啮啮

21、合合线线又又是是接接触触点点的的法法线线，正正压压力力总总是是沿沿法法线线方方向向，故故正正压压力力方方向向不不变变。该该特特性性对对传传动动的的平稳性有利。平稳性有利。C1C2K啮啮合合线线与与节节圆圆公公切切线线之之间间的的夹夹角角，称为，称为啮合角啮合角实际上实际上 就是节圆上的压力角就是节圆上的压力角KP 第34页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授rb12O2rb2 O11N2N1PC1C2K3.运动可分性运动可分性 O1N1PO2N2P由于上述特性，工程上广泛采用渐开线齿廓曲线。由于上述特性，工程上广泛采用渐开线齿廓曲线。实实际际安安装装中中心心距距略略有有变变化化时时

22、，不不影影响响i12，这这一一特特性性称称为为运运动动可可分分性性，对对加加工和装配很有利。工和装配很有利。故传动比又可写成：故传动比又可写成：i12=1 1/2 2=O=O2 2P/OP/O1 1P P=r=rb2 b2/r/rb1b1基圆半径之反比。基圆半径之反比。基圆半径是定值rb2rb1第35页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授rbO一、外齿轮一、外齿轮1.名称与符号名称与符号pn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

23、高齿全高 h=ha+hf齿宽齿宽 BhahfhBpra分度圆分度圆人为规定的计算基准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=pbpbrfrpk44 渐开线齿轮各部分的名称和尺寸渐开线齿轮各部分的名称和尺寸第36页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授m=4 z=162.基本参数基本参数模数模数m m齿数齿数z z出现无理数,不方便为了计算、制造和检验的方便分度圆周长：分度圆周长：d=zp,d=zp/称为模数称为模数m m 。m=2 z=16模模数数的的单单位位：mm，它它是是决决定定齿齿轮轮尺尺寸寸的的一一

24、个个基基本本参参数数。齿齿数数相相同同的的齿齿轮轮，模数大，尺寸也大。模数大，尺寸也大。于是有：于是有：d=mz，r=mz/2人为规定：人为规定：m=p/m=p/只能取某些简单值，只能取某些简单值，m=1 z=16第37页，本讲稿共92页武汉科技大学专用 0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (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

25、 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、检验和互换使用，国标为了便于制造、检验和互换使用，国标GB1357-87规定了标准模数系列。规定了标准模数系列。第38页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授OrbOrfrar rb br速度方向速度方向正压力方向正压力方向N分度圆压力角分度圆压力角得得:i 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定义分度圆压力角为齿轮的压力角：压力角：对于同一条渐开线：对于同一条渐开线：r ri i

26、 i i b b0 01AB1K1r1ii iriBiKi第39页，本讲稿共92页武汉科技大学专用由由d=mz知：知：m和和z一定时，分度圆是一个大小唯一确定的圆。一定时，分度圆是一个大小唯一确定的圆。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

27、(rarccos(rb b/r)/r)d db bdcosdcos某些场合采用某些场合采用14.514.5、1515、22.522.5、2525如航空齿轮。如航空齿轮。第40页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授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齿顶高系数齿顶高系数:h ha a*齿根圆直径：齿根圆直径：d df f=d-2h=d-2hf f顶隙系数顶隙系数:

28、c c*分度圆直径：分度圆直径：d=mzd=mz=(=(2ha*+c*)m=(z+2h=(z+2ha a*)m)m=(z-2h=(z-2ha a*-2c-2c*)m)mrrf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*0.30.3rahahfh第41页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授hahfhBprarfrpnpbrbO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。=mzcos=mzcos=d

29、=db b/z/z=mcos=mcos=pcos=pcos统一用统一用p 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。Nd db b=dcos=dcosp pn n=p=pb bse第42页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授B二、齿条二、齿条特点：特点：齿廓是直线，各点法线和速度方向线平行1)1)压力角处处相等，且等于齿形角，压力角处处相等，且等于齿形角，2)2)齿距处处相等齿距处处相等:p=mp=m其它参数的计算与外齿轮相同其它参数的计算与外齿轮相同,如：如：s=m/2 e=m/2 s=m/2 e=m/2 esppnhahf

30、zz的特例。齿廓曲线（渐开线）的特例。齿廓曲线（渐开线）直线直线h ha a=h=ha a*m hm hf f=(h=(ha a*+c+c*)m)mpn=pcos为常数。为常数。第43页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授pnhNsehahfpBOrbr 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。r第44页，

31、本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授rb2r2O22 2rb2r2O2 2 2rb2r2O22 2rb1r1O11 1rb1r1O11 1rb1r1O11 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!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？m1 m2外观齿1比齿2大PN1N2B2B1B1PN1N2B2PN1N2B1B245 渐开

32、线直齿圆柱齿轮的啮合传动渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动第45页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授rb2r2O2rb1r1O11 12 2PN1N2B2B1要要使使进进入入啮啮合合区区内内的的各各对对齿齿轮轮都都能能正正确确地地进进入入啮啮合合，两两齿齿轮轮的的相邻两齿同侧齿廓间的法向距离应相等：相邻两齿同侧齿廓间的法向距离应相等：1.正确啮合条件正确啮合条件 p pb1b1=p pb2b2将将p pb b=mcosmcos代入得：代入得：m m1 1coscos1 1=m=m2 2coscos2 2因因m和和都取标准值，使上式成立的条件为：都取标准值，使上式成立的条件为：m m1

33、1=m=m2 2 ，1 1=2 2结论：结论：一一对对渐渐开开线线齿齿轮轮的的正正确确啮啮合合条条件件是是它它们们模模数数和和压力角压力角应分别相等。应分别相等。pb2i12=-1 12 2传动比：传动比：=-d db2b2d db1b1=-d d2 2d d1 1=-d d2 2d d1 1=-Z Z2 2Z Z1 1pb1第46页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授rb2r2O2r1O11 12 2PN1N2rb1对对标准标准齿轮，确定中心距齿轮，确定中心距a时，应满足两个要求：时，应满足两个要求：1)理论上齿侧间隙为零理论上齿侧间隙为零2)顶隙顶隙c为标准值。为标准值。储油用

34、此时有：此时有：a=ra1+c+rf2=r1+h+ha a*m m=r1+r2为了便于润滑、制造和装配误差，以及受力受热变形膨胀所引起的挤压现象，实际上侧隙不为零，由公差保证。ra1ra1rf2rf2acs1-e2=0c=c*m+c+c*m m+r2-(h-(ha a*m+cm+c*m)m)=m(z1+z2)/2a=r1+r2标准中心距标准中心距标准安装标准安装2.中心距中心距a及啮合角及啮合角(1)中心距中心距a及啮合角及啮合角第47页，本讲稿共92页武汉科技大学专用重要结论：重要结论：acoscos=a cos cos作者：潘存云教授因此有：因此有：=arb2O2O11 12 2PN1N2

35、rb1两轮节圆总相切：两轮节圆总相切：a=r1+r2 =r1+r2两轮的传动比：两轮的传动比：i12=r2/r1r1=r1r2=r2=r2/r1非标准装时，非标准装时，两分度圆将分离，两分度圆将分离，此时有：此时有：a a r rr2=r2r1=r1标准安装时节圆与分度圆重合。标准安装时节圆与分度圆重合。定义：定义：N1N2 线与线与V VP P 之间的夹角，称为啮合之间的夹角，称为啮合角角，即即节圆压力角节圆压力角。arb2O2O11 12 2PN1N2rb1r2 r2r1 r1基圆不变：基圆不变：rb1rb2=(r1+r2)cos)cos 且：且：rb1rb2=a cos cos=acos

36、cosr2 r2r1 r1第48页，本讲稿共92页武汉科技大学专用重要结论！重要结论！节线与分度节线与分度线不重合线不重合 作者：潘存云教授作者：潘存云教授O11N1rf1ra11 1v22特别注意：特别注意：分度圆和压力角是单个齿轮就有的；分度圆和压力角是单个齿轮就有的；节圆和啮合角是两个齿轮啮合后才出现的。节圆和啮合角是两个齿轮啮合后才出现的。提问：提问：对于标准齿轮，有可能对于标准齿轮，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，渐开可知，渐开线形状随齿数变化。要线形状随齿数变化。要想获得精确的齿廓，加想获得精确的齿廓，加工一种齿数的齿轮，就工一种齿数的齿

37、轮，就需要一把刀具。这在工需要一把刀具。这在工程上是不现实的。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第53页，本讲稿共92页武汉科技大学专用成形法加工的特点：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。作者：潘存云教授铣刀铣刀号数号数 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 第54页，本讲稿共

38、92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授作者：潘存云教授0 00 0齿轮插刀加工齿轮插刀加工i=0 0/=z/z/=z/z0 02.范成法范成法2.1 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第55页，本讲稿共92页武汉科技大学专用进给进给切削切削让刀让刀v范成范成Vrrmz/2mz/22.2 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。齿条插刀加工齿条插刀加工时时齿廓包络过程齿廓包络过程第56页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授滚刀滚刀进给进给进给进给0 0v0 0范成运

39、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2.3 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？第57页，本讲稿共92页武汉科技大学专用设计：潘存云范成法加工的特点：范成法加工的特点：一种模数只需要一把刀具连续切削，生产效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。率高，精度高，用于批量生产。tttt第58页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授作者：潘存云教授hf=(h*a+c*)m三、用标准齿条型刀具加工标准齿轮三、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形标准齿条

40、型刀具比基准齿形高出高出c*m一段切出齿根过渡一段切出齿根过渡曲线。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。1.标准齿条型刀具标准齿条型刀具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*am分度线分度线分度圆分度圆ha=h*am加工标准齿轮：加工标准齿轮：刀具分度线刚好与轮坯刀具分度线刚好与轮坯的分度圆作纯滚动。的分度圆作纯滚动。加工结果：加工结果：s se em/2es sha=h*amhf=(h*a+c*)mh*amc*mc*m顶线顶线=20=20m/2m/2第59页，本讲稿共92页武汉科

41、技大学专用作者：潘存云教授作者：潘存云教授PrbrraN1O1分度圆分度圆基圆基圆一、根切及最少齿数一、根切及最少齿数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；2.根切的原因根切的原因使重合度使重合度下降。下降。47 根切、最少齿数及变位齿轮根切、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：PB2PN1B2第63页，本讲稿共92页

42、武汉科技大学专用作者：潘存云教授作者：潘存云教授Bra2P3.渐开线齿轮不发生根切的最少齿数渐开线齿轮不发生根切的最少齿数当被加工齿轮的模数m确定之后，其刀具齿顶线与啮合线的交点B2就唯一确定，极限啮合点极限啮合点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 中有：中有：代入求得：代入求得：z2 h2 ha a*/sin2 2 取取=20,h=20,ha a*=1=1，得得:z zminmin=17=17h*am即：即：zminmin2 h2 ha a*/sin2

43、2 P N1PP B2=mzsin/2 PN1=rsinPB2=h ha a*m/sinrb N1O1r不根切不根切刚好不根切刚好不根切根切根切N1rb1O1P在齿高相同的情况下，刀具齿越多，越容易发生根切ra1B2ra3h*am齿条型刀具比齿轮型刀具更容易齿条型刀具比齿轮型刀具更容易发生根切。发生根切。凡齿条刀不根切，则齿轮刀肯定不会发生根切，故只讨论齿条型刀具。B2rb1N1 rb3 N1第64页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授作者：潘存云教授rPrb1N1rPrb1N14.避免根切的措施避免根切的措施减小减小h ha a*加大刀具角加大刀具角 变位修正，刀具远离轮坯中心。

44、变位修正，刀具远离轮坯中心。正压力正压力F Fn n功耗功耗，这两种方法都不现实所得齿轮为变位齿轮。所得齿轮为变位齿轮。连续性、平稳性连续性、平稳性，用非标准刀具。用非标准刀具。用非标准刀具。用非标准刀具。22B22增大压力角后有副作用B2B2B21Fn1Fr1Ft=M/rFr2Fn2rb2N1rPrb1N1B211第65页，本讲稿共92页武汉科技大学专用标准齿轮的标准齿轮的优点：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 zminmin的齿轮。的齿轮。不适合不适合 aa的场合

45、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。二、二、变位齿轮及其齿厚的确定变位齿轮及其齿厚的确定第66页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授N11.1.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。刀具中线刀具中线第6

46、7页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授1)1)由由于于刀刀具具一一样样，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一一条条渐渐开开线的不同段。线的不同段。正变位齿轮正变位齿轮 x0hahf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，x2000 称正传动，称正传动，当当 x1+x2 00 称负传动。称负传动。b)b)负传动时有：负传动时有：aa y0 r r 齿高降低齿高降低

47、m。优点：优点：可以采用可以采用z z1 1+z+z2 22za y0 0 r r 齿高降低齿高降低m优缺点：优缺点：与正传动相反。仅用于配凑中心距的场合。与正传动相反。仅用于配凑中心距的场合。缺点：缺点：没有互换性，须成对使用，因齿顶降低使没有互换性，须成对使用，因齿顶降低使第72页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授作者：潘存云教授48 平行轴斜齿轮机构平行轴斜齿轮机构一、斜齿轮的共轭齿廓曲面一、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

48、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载，运动平稳性差，冲击、振动和噪音大。运动平稳性差，冲击、振动和噪音大。斜直线斜直线KK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Kb 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发生面发生面 基圆柱基圆柱发生面发生面AKAAAbKK第73页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授12b啮合面啮合面基圆柱基圆柱渐开线螺旋面渐开线螺旋面

49、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。第74页，本讲稿共92页武汉科技大学专用作者：潘存云教授啮合特点啮合特点: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、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，相当于直齿圆柱在端面内，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。齿轮传动，满足定传动比要求。第75页，本讲稿共92页武汉科

50、技大学专用作者：潘存云教授作者：潘存云教授二、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，得得一一矩矩形，有：形，有：tg=d/l其中其中t为端面压力角。为端面压力角。ddb同同理理，将将基基圆圆柱柱展展开开，也也得一矩形，有：得一矩形，有：tgb=db/ll得：得：tgb/tg=db/d tgb=tg cost=cost定义定义分度圆柱上的螺旋分度圆柱上的螺旋角为斜齿轮的螺旋角角为斜齿轮的螺旋角。判别方法：观察者面向齿轮，轴线呈铅垂状，作齿向线，若偏在轴线的右方，为右旋；反之为左旋。d db右旋右旋左旋左旋第76页，本讲稿共92页武汉科技